Hvad er klokkeslæt?

Langt de fleste computerprocessorer opererer baseret på en klokfrekvens. Klokkefrekvensen er et mål for frekvensen af ​​oscillationer af processorens clockgenerator. Disse clock-impulser bruges til at synkronisere processorens operationer og er en rimelig indikator for processorhastighed. Med andre ord er det den hastighed, hvormed CPU'en kan udføre specifikke funktioner.

Klokkefrekvensen måles i cyklusser pr. sekund ved hjælp af SI forener Hertz. Moderne CPU'er og GPU'er måles typisk i Gigahertz (GHz), eller milliarder af cyklusser pr. sekund. Historisk set er Megahertz (MHz) og endda Kilohertz (kHz) blevet brugt, når processorens clockhastigheder var lavere.

Uret er ikke, hvor du tror, ​​det er

Du tror måske, at den faktiske clock-generator, der bruges til at indstille clock-hastigheden for en CPU, er på selve CPU'en. Urgeneratoren er placeret i CPU-chipsættet på bundkortet. Chipsættet indstiller basisuret. Dette er typisk præcis 100MHz. CPU'en indstiller derefter sin clockhastighed ved at anvende en multiplikator på basisuret.

Kerneoscillatoren, der indstiller klokfrekvensen, er en kvartskrystal, der oscillerer ved præcis én frekvens, når en elektrisk ladning påføres. Brugen af ​​en multiplikator betyder, at det er muligt at ændre den faktiske CPU clock rate efter behag. Dette kan være nyttigt, når du forsøger at spare strøm i tomgang, eller når du forsøger at booste højere under belastning. Overclocking er processen med manuelt at øge denne multiplikator.

Nogle bundkort tilbyder et ekstra basisur, der kan køre ved 125MHz. Dette danner en anden fysisk kvartskrystal, der oscillerer med en hurtigere hastighed. Som du måske forventer, kan dette øge systemets ydeevne, selv på CPU'er med en låst multiplikator, fordi den nu er lukket for at gange en større værdi. Desværre kan dette forårsage stabilitetsproblemer med andre komponenter, da stort set alt forudsætter et 100MHz basisur. Dit kilometertal kan variere, men dette er generelt ikke tilrådeligt.

Giver mulighed for hastighedsbegrænsninger

Elektroner i elektriske kredsløb kan rejse ret hurtigt, typisk to tredjedele af lysets hastighed. Det lyder måske hurtigt, men der er nogle problemer med klokfrekvenser i GHz-området. Ved en clockhastighed på 5GHz svinger CPU-uret en gang hvert 0,2 nanosekund. Universets absolutte hastighedsgrænse er lysets hastighed i et vakuum. Lysets hastighed er meget høj, næsten 300 millioner meter i sekundet. Alligevel, på 0,2 nanosekunder rejser lyset kun 6 centimeter eller 2,4 tommer.

Nu er CPU'er ikke specielt store, men de er relativt tæt på seks centimeter store. Den vej en - langsommere end lys - elektron ville tage gennem en CPU er næppe lige. Dette fører til sammenhængsproblemer, da - med et enkelt ur - den ene side af CPU'en blot ville få urpulsen senere. For at bekæmpe det har CPU'er flere ure, der alle er omhyggeligt synkroniserede, men dækker et meget mindre område inden for den samlede CPU. Dette gør det muligt for moderne højhastigheds-CPU'er at forblive synkroniserede.

Binning

CPU'er er designet til at køre ved en bestemt clockhastighed. Producenter sælger dem med en garanteret klokkehastighed. De hurtigere modeller vil næsten altid være dyrere. Selv uden defekter fører fremstillingstolerancer til små variationer, der påvirker ydeevnen. Før hver CPU sælges, testes den for at bekræfte dens egenskaber. Det sorteres i en højtydende "bin", hvis det kan nå den højeste clock rate.

På samme måde sorteres CPU'er, der ikke når tophastighederne, men kan nå de hastigheder, der er beregnet til lavere processorniveauer, i lavere ydeevne. Denne proces kaldes "binning" og betyder generelt, at dyrere CPU'er sandsynligvis vil kunne køre ved højere clock-hastigheder. Det kan være muligt for CPU'er fra lavere bins at yde bedre end deres annoncerede niveau. Men de kan muligvis ikke overskride det meget, da de typisk ikke blev placeret i højere skraldespande.

Ikke hver CPU kommer dog perfekt ud, og produktionsfejl kan simpelthen forhindre en CPU i nogensinde at fungere. Disse produktionsfejl kan nogle gange være små nok til, at visse funktioner simpelthen kan deaktiveres. For eksempel, hvis en CPU har en lille fejl, kan dette forhindre en enkelt kerne i at fungere, mens resten af ​​CPU'en er i orden.

For at sælge produktet vil producenten typisk deaktivere berørte dele – og om nødvendigt for at opfylde et produktniveau – endda nogle perfekt funktionelle dele. Dette kan give producenten mulighed for at sælge, hvad der for eksempel var en seks-core CPU som en fire-core CPU, hvilket stadig tjener dem flere penge end blot at kassere et dyrt produkt. Typisk påvirker dette ikke clockfrekvensen direkte, selvom det kan betyde, at det, der ville have været en top bin CPU, placeres i et lavere niveau, blot fordi nogle dele blev deaktiveret.

Konklusion

Klokkefrekvensen er en kritisk faktor i CPU-ydeevnen, selvom den muligvis ikke er direkte sammenlignelig mellem CPU-arkitekturer. Klokkefrekvensen for en CPU er faktisk indstillet indirekte. Et standard 100MHz basisur bruges i næsten alle computere.

CPU'en sætter derefter en multiplikator på dette basisur for at få dets faktiske klokfrekvens. CPU'er sælges med en garanti for at fungere ved en bestemt clockhastighed eller derunder. I mange tilfælde kan de skubbes ud over det via overclocking. Det kræver dog ofte god afkøling, da det trækker mere strøm og genererer mere varme.