Què és la velocitat del rellotge?

La gran majoria dels processadors d'ordinador funcionen en funció d'una freqüència de rellotge. La freqüència de rellotge és una mesura de la freqüència d'oscil·lacions del generador de rellotge del processador. Aquests polsos de rellotge s'utilitzen per sincronitzar les operacions del processador i són un indicador raonable de la velocitat del processador. En altres paraules, és la velocitat a la qual la CPU pot fer funcions específiques.

La velocitat del rellotge es mesura en cicles per segon utilitzant el SI uneix Hertz. Les CPU i les GPU modernes solen mesurar-se en gigahertz (GHz), o milers de milions de cicles per segon. Històricament, s'han utilitzat megahertz (MHz) i fins i tot kilohertz (kHz) quan les velocitats de rellotge del processador eren més baixes.

El rellotge no és on penses que és

Podríeu pensar que el generador de rellotge real que s'utilitza per configurar la velocitat de rellotge d'una CPU es troba a la CPU mateixa. El generador de rellotge es troba al chipset de la CPU de la placa base. El chipset estableix el rellotge base. Això normalment és exactament 100 MHz. Aleshores, la CPU estableix la seva velocitat de rellotge aplicant un multiplicador al rellotge base.

L'oscil·lador central que estableix la velocitat del rellotge és un cristall de quars que oscil·la precisament a una freqüència quan s'aplica una càrrega elèctrica. L'ús d'un multiplicador significa que és possible canviar la velocitat real del rellotge de la CPU a voluntat. Això pot ser útil quan s'intenta estalviar energia en ralentí o quan s'intenta augmentar més quan està sota càrrega. L'overclocking és el procés d'augmentar manualment aquest multiplicador.

Algunes plaques base ofereixen un segon rellotge base que pot funcionar a 125 MHz. Això forma un segon cristall físic de quars que oscil·la a un ritme més ràpid. Com és d'esperar, això pot augmentar el rendiment del sistema, fins i tot en CPU amb un multiplicador bloquejat, perquè ara està tancat per multiplicar un valor més gran. Malauradament, això pot causar problemes d'estabilitat amb altres components, ja que bàsicament tot suposa un rellotge base de 100 MHz. El vostre quilometratge pot variar, però això generalment no és aconsellable.

Permet els límits de velocitat

Els electrons dels circuits elèctrics poden viatjar bastant ràpid, normalment dos terços de la velocitat de la llum. Això pot semblar ràpid, però hi ha alguns problemes amb les velocitats de rellotge en el rang de GHz. A una velocitat de rellotge de 5 GHz, el rellotge de la CPU oscil·la una vegada cada 0,2 nanosegons. El límit de velocitat absolut de l'univers és la velocitat de la llum en el buit. La velocitat de la llum és molt ràpida, gairebé 300 milions de metres per segon. Tot i així, en 0,2 nanosegons, la llum només viatja 6 centímetres o 2,4 polzades.

Ara les CPU no són especialment grans, però tenen una mida relativament propera als sis centímetres. El camí que un electró –més lent que la llum– prendria a través d'una CPU no és gairebé recte. Això comporta problemes de coherència, ja que, amb un sol rellotge, un costat de la CPU simplement rebria el pols del rellotge més tard. Per combatre això, les CPU tenen diversos rellotges que estan tots acuradament sincronitzats, però cobreixen una àrea molt més petita dins de la CPU general. Això permet que les CPU modernes d'alta velocitat es mantinguin sincronitzades.

Binning

Les CPU estan dissenyades per funcionar a una velocitat de rellotge específica. Els fabricants els venen amb una velocitat de rellotge garantida. Els models més ràpids gairebé sempre seran més cars. Fins i tot sense defectes, les toleràncies de fabricació condueixen a lleugeres variacions que afecten el rendiment. Abans de vendre cada CPU, es prova per confirmar les seves capacitats. S'ordena en un "conjunt" d'alt rendiment si pot assolir la velocitat de rellotge més alta.

De la mateixa manera, les CPU que no arriben a les velocitats màximes però poden assolir les velocitats destinades als nivells de processadors inferiors s'ordenen en contenidors de rendiment inferior. Aquest procés s'anomena "binning" i en general significa que és probable que les CPU més cares puguin funcionar a velocitats de rellotge més altes. És possible que les CPU dels contenidors inferiors funcionin millor que el nivell anunciat. Tanmateix, és possible que no ho puguin superar gaire, ja que normalment no es col·locaven en contenidors més alts.

No totes les CPU surten perfectes, però, i els defectes de fabricació poden impedir que una CPU mai funcioni. Aquests defectes de fabricació de vegades poden ser prou lleus com per tal que certes funcions simplement es puguin desactivar. Per exemple, si una CPU té un petit error, això pot impedir que un sol nucli funcioni mentre la resta de la CPU està bé.

Per vendre el producte, el fabricant normalment desactivarà les peces afectades i, si cal, per complir amb un nivell de producte, fins i tot algunes peces perfectament funcionals. Això pot permetre al fabricant vendre el que era, per exemple, una CPU de sis nuclis com una CPU de quatre nuclis, que encara els guanya més diners que simplement descartar un producte car. Normalment, això no afecta directament la velocitat del rellotge, encara que pot significar que el que hauria estat una CPU de la safata superior es col·loca en un nivell inferior simplement perquè algunes parts estaven desactivades.

Conclusió

La freqüència de rellotge és un factor crític en el rendiment de la CPU, tot i que pot ser que no sigui directament comparable entre arquitectures de CPU. La velocitat de rellotge d'una CPU s'estableix de manera indirecta. En gairebé tots els ordinadors s'utilitza un rellotge base estàndard de 100 MHz.

Aleshores, la CPU estableix un multiplicador en aquest rellotge base per obtenir la seva velocitat de rellotge real. Les CPU es venen amb la garantia de funcionar a una velocitat de rellotge específica o inferior. En molts casos, es poden empènyer més enllà d'això mitjançant l'overclocking. Tanmateix, això sovint requereix una bona refrigeració, ja que consumeix més energia i genera més calor.