Τι είναι ο ρυθμός ρολογιού;

Η συντριπτική πλειονότητα των επεξεργαστών υπολογιστών λειτουργεί με βάση το ρυθμό ρολογιού. Ο ρυθμός ρολογιού είναι ένα μέτρο της συχνότητας των ταλαντώσεων της γεννήτριας ρολογιού του επεξεργαστή. Αυτοί οι παλμοί ρολογιού χρησιμοποιούνται για τον συγχρονισμό των λειτουργιών του επεξεργαστή και αποτελούν μια λογική ένδειξη της ταχύτητας του επεξεργαστή. Με άλλα λόγια, είναι ο ρυθμός με τον οποίο η CPU μπορεί να κάνει συγκεκριμένες λειτουργίες.

Ο ρυθμός ρολογιού μετριέται σε κύκλους ανά δευτερόλεπτο χρησιμοποιώντας το SI unites Hertz. Οι σύγχρονες CPU και GPU συνήθως μετρώνται σε Gigahertz (GHz), ή δισεκατομμύρια κύκλους ανά δευτερόλεπτο. Ιστορικά, τα Megahertz (MHz) και ακόμη και τα Kilohertz (kHz) έχουν χρησιμοποιηθεί όταν οι ρυθμοί ρολογιού του επεξεργαστή ήταν χαμηλότεροι.

Το ρολόι δεν είναι εκεί που νομίζετε ότι είναι

Μπορεί να πιστεύετε ότι η πραγματική γεννήτρια ρολογιού που χρησιμοποιείται για τον καθορισμό του ρυθμού ρολογιού μιας CPU βρίσκεται στην ίδια την CPU. Η γεννήτρια ρολογιού βρίσκεται στο chipset της CPU στη μητρική πλακέτα. Το chipset ρυθμίζει το βασικό ρολόι. Αυτό είναι συνήθως ακριβώς 100 MHz. Στη συνέχεια, η CPU ρυθμίζει την ταχύτητα του ρολογιού της εφαρμόζοντας έναν πολλαπλασιαστή στο βασικό ρολόι.

Ο ταλαντωτής πυρήνα που ρυθμίζει τον ρυθμό ρολογιού είναι ένας κρύσταλλος χαλαζία που ταλαντώνεται ακριβώς σε μία συχνότητα όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό φορτίο. Η χρήση ενός πολλαπλασιαστή σημαίνει ότι είναι δυνατή η αλλαγή του πραγματικού ρολογιού της CPU κατά βούληση. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο όταν προσπαθείτε να εξοικονομήσετε ενέργεια στο ρελαντί ή όταν προσπαθείτε να αυξήσετε την ώθηση όταν είστε υπό φορτίο. Ο υπερχρονισμός είναι η διαδικασία μη αυτόματης αύξησης αυτού του πολλαπλασιαστή.

Ορι��μένες μητρικές προσφέρουν ένα δεύτερο ρολόι βάσης που μπορεί να λειτουργεί στα 125 MHz. Αυτό σχηματίζει έναν δεύτερο φυσικό κρύσταλλο χαλαζία που ταλαντώνεται με ταχύτερο ρυθμό. Όπως θα περίμενε κανείς, αυτό μπορεί να αυξήσει την απόδοση του συστήματος, ακόμη και σε CPU με κλειδωμένο πολλαπλασιαστή, επειδή πλέον δεν μπορεί να πολλαπλασιαστεί μεγαλύτερη τιμή. Δυστυχώς, αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σταθερότητας με άλλα εξαρτήματα, καθώς βασικά όλα προϋποθέτουν ένα βασικό ρολόι 100 MHz. Τα χιλιόμετρα σας μπορεί να διαφέρουν, αλλά αυτό γενικά δεν συνιστάται.

Επιτρέποντας όρια ταχύτητας

Τα ηλεκτρόνια στα ηλεκτρικά κυκλώματα μπορούν να ταξιδέψουν αρκετά γρήγορα, συνήθως τα δύο τρίτα της ταχύτητας του φωτός. Αυτό μπορεί να ακούγεται γρήγορο, αλλά υπάρχουν ορισμένα προβλήματα με τους ρυθμούς ρολογιού στην περιοχή GHz. Με ταχύτητα ρολογιού 5 GHz, το ρολόι της CPU ταλαντώνεται μία φορά κάθε 0,2 νανοδευτερόλεπτα. Το απόλυτο όριο ταχύτητας του σύμπαντος είναι η ταχύτητα του φωτός στο κενό. Η ταχύτητα του φωτός είναι πολύ γρήγορη, σχεδόν 300 εκατομμύρια μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Ωστόσο, σε 0,2 νανοδευτερόλεπτα, το φως ταξιδεύει μόνο 6 εκατοστά ή 2,4 ίντσες.

Τώρα οι CPU δεν είναι ιδιαίτερα μεγάλες, αλλά είναι σχετικά κοντά στα έξι εκατοστά σε μέγεθος. Η διαδρομή που θα ακολουθούσε ένα – πιο αργό από το φως – ηλεκτρόνιο μέσω μιας CPU δεν είναι σχεδόν ευθύγραμμη. Αυτό οδηγεί σε προβλήματα συνοχής καθώς – με ένα μόνο ρολόι – η μία πλευρά της CPU θα έπαιρνε απλώς τον παλμό του ρολογιού αργότερα. Για να καταπολεμηθεί αυτό, οι CPU έχουν πολλά ρολόγια που είναι όλα προσεκτικά συγχρονισμένα, αλλά καλύπτουν μια πολύ μικρότερη περιοχή μέσα στη συνολική CPU. Αυτό επιτρέπει στους σύγχρονους επεξεργαστές υψηλής ταχύτητας να παραμένουν συγχρονισμένοι.

Binning

Οι CPU έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με συγκεκριμένη ταχύτητα ρολογιού. Οι κατασκευαστές τα πωλούν με εγγυημένη ταχύτητα ρολογιού. Τα πιο γρήγορα μοντέλα θα είναι σχεδόν πάντα πιο ακριβά. Ακόμη και χωρίς ελαττώματα, οι ανοχές κατασκευής οδηγούν σε μικρές διακυμάνσεις που επηρεάζουν την απόδοση. Πριν πουληθεί κάθε CPU, ελέγχεται για να επιβεβαιωθούν οι δυνατότητές του. Ταξινομείται σε "κάδο" υψηλής απόδοσης εάν μπορεί να φτάσει τον υψηλότερο ρυθμό ρολογιού.

Ομοίως, οι CPU που δεν επιτυγχάνουν τις μέγιστες ταχύτητες, αλλά μπορούν να φτάσουν τις ταχύτητες που προορίζονται για χαμηλότερες βαθμίδες επεξεργαστή ταξινομούνται σε δοχεία χαμηλότερης απόδοσης. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται "binning" και γενικά σημαίνει ότι οι πιο ακριβές CPU είναι πιθανό να μπορούν να λειτουργούν με υψηλότερους ρυθμούς ρολογιού. Μπορεί οι CPU από χαμηλότερα bins να έχουν καλύτερη απόδοση από τη διαφημιζόμενη βαθμίδα τους. Ωστόσο, ενδέχεται να μην μπορούν να το υπερβούν κατά πολύ, καθώς συνήθως δεν τοποθετούνταν σε υψηλότερους κάδους.

Δεν βγαίνει κάθε CPU τέλεια, ωστόσο, και τα κατασκευαστικά ελαττώματα μπορούν απλώς να εμποδίσουν μια CPU να λειτουργήσει ποτέ. Αυτά τα κατασκευαστικά ελαττώματα μπορεί μερικές φορές να είναι αρκετά ήσσονος σημασίας ώστε ορισμένες λειτουργίες να μπορούν απλώς να απενεργοποιηθούν. Για παράδειγμα, εάν μια CPU έχει ένα μικροσκοπικό σφάλμα, αυτό μπορεί να αποτρέψει τη λειτουργία ενός μεμονωμένου πυρήνα ενώ η υπόλοιπη CPU είναι εντάξει.

Για να πουλήσει το προϊόν, ο κατασκευαστής θα απενεργοποιήσει τυπικά τα επηρεαζόμενα εξαρτήματα - και εάν είναι απαραίτητο, για να ανταποκριθεί σε μια βαθμίδα προϊόντος - ακόμη και ορισμένα τέλεια λειτουργικά εξαρτήματα. Αυτό μπορεί να επιτρέψει στον κατασκευαστή να πουλήσει ό,τι ήταν, για παράδειγμα, μια CPU έξι πυρήνων ως CPU τεσσάρων πυρήνων, η οποία εξακολουθεί να κερδίζει περισσότερα χρήματα από την απλή απόρριψη ενός ακριβού προϊόντος. Συνήθως, αυτό δεν επηρεάζει άμεσα τον ρυθμό του ρολογιού, αν και μπορεί να σημαίνει ότι αυτό που θα ήταν ένα top bin CPU τοποθετείται σε χαμηλότερο επίπεδο απλώς και μόνο επειδή ορισμένα εξαρτήματα ήταν απενεργοποιημένα.

συμπέρασμα

Ο ρυθμός ρολογιού είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για την απόδοση της CPU, αν και μπορεί να μην είναι άμεσα συγκρίσιμος μεταξύ των αρχιτεκτονικών της CPU. Ο ρυθμός ρολογιού μιας CPU στην πραγματικότητα ρυθμίζεται έμμεσα. Ένα τυπικό ρολόι βάσης 100 MHz χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους υπολογιστές.

Στη συνέχεια, η CPU ορίζει έναν πολλαπλασιαστή σε αυτό το βασικό ρολόι για να πάρει τον πραγματικό ρυθμό ρολογιού της. Οι CPU πωλούνται με εγγύηση λειτουργίας με συγκεκριμένο ρολόι ή χαμηλότερο. Σε πολλές περιπτώσεις, μπορούν να ωθηθούν πέρα ​​από αυτό μέσω overclocking. Ωστόσο, αυτό απαιτεί συχνά καλή ψύξη, καθώς αντλεί περισσότερη ισχύ και παράγει περισσότερη θερμότητα.