Que é a taxa de reloxo?

A gran maioría dos procesadores de ordenadores funcionan en función dunha frecuencia de reloxo. A frecuencia de reloxo é unha medida da frecuencia de oscilacións do xerador de reloxo do procesador. Estes pulsos de reloxo úsanse para sincronizar as operacións do procesador e son un indicador razoable da velocidade do procesador. Noutras palabras, é a velocidade á que a CPU pode facer funcións específicas.

A frecuencia do reloxo mídese en ciclos por segundo usando o SI une Hertz. As CPU e GPU modernas normalmente mídense en gigahercios (GHz) ou miles de millóns de ciclos por segundo. Históricamente, os megahercios (MHz) e incluso os kilohercios (kHz) utilizáronse cando as taxas de reloxo do procesador eran máis baixas.

O reloxo non está onde pensas que está

Podes pensar que o xerador de reloxo real usado para configurar a frecuencia de reloxo dunha CPU está na propia CPU. O xerador de reloxo está situado no chipset da CPU da placa base. O chipset configura o reloxo base. Normalmente é exactamente 100 MHz. A CPU establece a súa velocidade de reloxo aplicando un multiplicador ao reloxo base.

O oscilador central que establece a frecuencia do reloxo é un cristal de cuarzo que oscila a unha frecuencia precisamente cando se aplica unha carga eléctrica. O uso dun multiplicador significa que é posible cambiar a frecuencia real do reloxo da CPU a vontade. Isto pode ser útil cando se intenta aforrar enerxía cando está en ralentí ou cando se intenta aumentar cando está en carga. O overclocking é o proceso de aumentar manualmente este multiplicador.

Algunhas placas base ofrecen un segundo reloxo base que pode funcionar a 125 MHz. Isto forma un segundo cristal de cuarzo físico que oscila a un ritmo máis rápido. Como podería esperar, isto pode aumentar o rendemento do sistema, mesmo en CPU cun multiplicador bloqueado, porque agora está pechado para multiplicar un valor maior. Desafortunadamente, isto pode causar problemas de estabilidade con outros compoñentes xa que basicamente todo supón un reloxo base de 100 MHz. A túa quilometraxe pode variar, pero xeralmente non é recomendable.

Permitindo límites de velocidade

Os electróns dos circuítos eléctricos poden viaxar bastante rápido, normalmente dous terzos da velocidade da luz. Pode parecer rápido, pero hai algúns problemas coas taxas de reloxo no rango de GHz. A unha velocidade de reloxo de 5 GHz, o reloxo da CPU oscila unha vez cada 0,2 nanosegundos. O límite absoluto de velocidade do universo é a velocidade da luz no baleiro. A velocidade da luz é moi rápida, case 300 millóns de metros por segundo. Aínda así, en 0,2 nanosegundos, a luz só percorre 6 centímetros ou 2,4 polgadas.

Agora as CPU non son especialmente grandes, pero teñen un tamaño relativamente próximo aos seis centímetros. O camiño que un electrón, máis lento que a luz, percorrería a través dunha CPU é dificilmente recto. Isto leva a problemas de coherencia xa que, cun único reloxo, un lado da CPU simplemente recibiría o pulso do reloxo máis tarde. Para combater isto, as CPU teñen varios reloxos que están todos coidadosamente sincronizados pero que cobren unha área moito máis pequena dentro da CPU global. Isto permite que as CPU modernas de alta velocidade se manteñan sincronizadas.

Binning

As CPU están deseñadas para funcionar a unha velocidade de reloxo específica. Os fabricantes véndenos cunha velocidade de reloxo garantida. Os modelos máis rápidos case sempre serán máis caros. Aínda sen defectos, as tolerancias de fabricación levan a lixeiras variacións que afectan o rendemento. Antes de que se venda cada CPU, probárase para confirmar as súas capacidades. Ordénase nunha "lixa" de alto rendemento se pode alcanzar a taxa de reloxo máis alta.

Do mesmo xeito, as CPU que non alcanzan as velocidades máximas pero poden alcanzar as velocidades previstas para os niveis de procesador máis baixos clasifícanse en recipientes de menor rendemento. Este proceso chámase "binning" e xeralmente significa que é probable que as CPU máis caras poidan funcionar a velocidades de reloxo máis altas. É posible que as CPU dos colectores inferiores funcionen mellor que o seu nivel anunciado. Non obstante, é posible que non poidan superalo moito xa que normalmente non se colocaban en colectores máis altos.

Non todas as CPU son perfectas, e os defectos de fabricación poden simplemente impedir que unha CPU funcione. Estes defectos de fabricación ás veces poden ser o suficientemente leves como para que determinadas funcións se poidan simplemente desactivar. Por exemplo, se unha CPU ten un pequeno fallo, isto pode impedir que un só núcleo funcione mentres o resto da CPU está ben.

Para vender o produto, o fabricante normalmente desactivará as pezas afectadas e, se é necesario, para cumprir un nivel de produto, incluso algunhas pezas perfectamente funcionais. Isto pode permitir ao fabricante vender o que era, por exemplo, unha CPU de seis núcleos como unha CPU de catro núcleos, o que aínda lles gaña máis diñeiro que simplemente descartar un produto caro. Normalmente, isto non afecta directamente a frecuencia do reloxo, aínda que pode significar que o que sería unha CPU da bandexa superior colócase nun nivel inferior simplemente porque algunhas partes estaban desactivadas.

Conclusión

A frecuencia do reloxo é un factor crítico no rendemento da CPU, aínda que pode non ser directamente comparable entre as arquitecturas de CPU. A frecuencia de reloxo dunha CPU está realmente configurada indirectamente. En case todos os ordenadores úsase un reloxo base estándar de 100 MHz.

A CPU establece entón un multiplicador neste reloxo base para obter a súa taxa de reloxo real. As CPU véndense cunha garantía de funcionar a unha taxa de reloxo específica ou inferior. En moitos casos, poden ser empuxados máis aló diso mediante overclocking. Non obstante, isto require moitas veces un bo arrefriamento, xa que consume máis enerxía e xera máis calor.