Hvað er klukkutíðni?

Langflestir tölvuörgjörvar starfa á grundvelli klukkuhraða. Klukkuhraði er mælikvarði á sveiflutíðni klukkugjafa örgjörvans. Þessir klukkupúlsar eru notaðir til að samstilla virkni örgjörvans og eru hæfileg vísbending um hraða örgjörvans. Með öðrum orðum, það er hraðinn sem örgjörvinn getur gert sérstakar aðgerðir.

Klukkuhraði er mældur í lotum á sekúndu með því að nota SI sameinar Hertz. Nútíma örgjörvar og GPU eru venjulega mældir í Gigahertz (GHz), eða milljörðum lotum á sekúndu. Sögulega hafa Megahertz (MHz) og jafnvel Kilohertz (kHz) verið notuð þegar klukkuhraði örgjörva var lægri.

Klukkan er ekki þar sem þú heldur að hún sé

Þú gætir haldið að raunverulegur klukkugenerator sem notaður er til að stilla klukkuhraða örgjörva sé á örgjörvanum sjálfum. Klukku rafallinn er staðsettur í CPU flísinni á móðurborðinu. Kubbasettið stillir grunnklukkuna. Þetta er venjulega nákvæmlega 100MHz. Örgjörvinn stillir síðan klukkuhraðann með því að nota margfaldara á grunnklukkuna.

Kjarnasveiflan sem stillir klukkuhraðann er kvarskristall sem sveiflast á nákvæmlega einni tíðni þegar rafhleðsla er beitt. Notkun margfaldara þýðir að það er hægt að breyta raunverulegum klukkuhraða CPU að vild. Þetta getur komið sér vel þegar reynt er að spara orku í lausagangi eða þegar reynt er að efla hærra undir álagi. Yfirklukkun er ferlið við að auka þennan margfaldara handvirkt.

Sum móðurborð bjóða upp á aðra grunnklukku sem getur keyrt á 125MHz. Þetta myndar annan líkamlegan kvarskristall sem sveiflast hraðar. Eins og þú gætir búist við getur þetta aukið afköst kerfisins, jafnvel á örgjörva með læstum margfaldara, því það er nú lokað fyrir margfalda stærra gildi. Því miður getur þetta valdið stöðugleikavandamálum með öðrum íhlutum þar sem í grundvallaratriðum er allt gert ráð fyrir 100MHz grunnklukku. Mílufjöldi þinn getur verið breytilegur, en þetta er almennt ekki ráðlegt.

Gerir ráð fyrir hraðatakmörkunum

Rafeindir í rafrásum geta ferðast nokkuð hratt, venjulega tveir þriðju hlutar ljóshraða. Það gæti hljómað hratt, en það eru nokkur vandamál með klukkuhraða á GHz sviðinu. Á 5GHz klukkuhraða sveiflast CPU-klukkan einu sinni á 0,2 nanósekúndu fresti. Alger hraði alheimsins er ljóshraði í lofttæmi. Ljóshraði er mjög mikill, tæplega 300 milljónir metra á sekúndu. Samt sem áður, á 0,2 nanósekúndum, ferðast ljós aðeins 6 sentímetra eða 2,4 tommur.

Nú eru örgjörvar ekki sérstaklega stórir, en þeir eru tiltölulega nálægt sex sentímetrum að stærð. Leiðin sem rafeind myndi fara - hægar en ljós - í gegnum örgjörva er varla bein. Þetta leiðir til samhengisvandamála þar sem - með einni klukku - myndi önnur hlið örgjörvans einfaldlega fá klukkupúlsinn síðar. Til að berjast gegn því eru örgjörvar með margar klukkur sem allar eru vandlega samstilltar en ná yfir miklu minna svæði innan heildar örgjörvans. Þetta gerir nútíma háhraða örgjörvum kleift að vera samstilltir.

Binning

Örgjörvar eru hannaðir til að keyra á ákveðnum klukkuhraða. Framleiðendur selja þær með tryggðum klukkuhraða. Hraðari gerðirnar verða næstum alltaf dýrari. Jafnvel án galla leiða framleiðsluvikmörk til smávægilegra breytinga sem hafa áhrif á frammistöðu. Áður en hver örgjörvi er seldur er hann prófaður til að staðfesta getu hans. Það er flokkað í afkastamikið „bak“ ef það getur náð hæsta klukkuhraða.

Að sama skapi eru örgjörvar sem ná ekki hámarkshraða en geta náð þeim hraða sem ætlaður er fyrir lægri örgjörvaflokka raðað í hólfa með lægri afköstum. Þetta ferli er kallað „binning“ og þýðir almennt að dýrari örgjörvar eru líklegir til að geta keyrt á hærri klukkuhraða. Það getur verið mögulegt fyrir örgjörva úr neðri hólfum að skila betri árangri en auglýst flokkalag þeirra. Hins vegar gætu þeir ekki farið mikið yfir það þar sem þeir voru venjulega ekki settir í hærri tunnur.

Ekki kemur þó hver örgjörvi fullkominn út og framleiðslugalla geta einfaldlega komið í veg fyrir að örgjörvi virki nokkurn tíma. Þessir framleiðslugallar geta stundum verið nógu minniháttar til að hægt sé að slökkva á ákveðnum eiginleikum. Til dæmis, ef örgjörvi er með örlítinn bilun, getur þetta komið í veg fyrir að einn kjarni virki á meðan restin af örgjörvanum er í lagi.

Til að selja vöruna mun framleiðandinn venjulega slökkva á viðkomandi hlutum - og ef nauðsyn krefur, til að mæta vöruflokki - jafnvel sumum fullkomlega virkum hlutum. Þetta getur gert framleiðandanum kleift að selja það sem var, til dæmis, sex kjarna örgjörva sem fjögurra kjarna örgjörva, sem skilar þeim samt meiri peningum en einfaldlega að farga dýrri vöru. Venjulega hefur þetta ekki bein áhrif á klukkuhraðann, þó það gæti þýtt að það sem hefði verið örgjörvi í efsta hólfi er settur í lægra þrep einfaldlega vegna þess að sumir hlutar voru óvirkir.

Niðurstaða

Klukkuhraði er mikilvægur þáttur í afköstum örgjörva, þó að það sé kannski ekki beint sambærilegt milli örgjörvaarkitektúra. Klukkuhraði örgjörva er í raun stillt óbeint. Hefðbundin 100MHz grunnklukka er notuð í næstum öllum tölvum.

Örgjörvinn setur síðan margfaldara á þessa grunnklukku til að fá raunverulegan klukkuhraða. Örgjörvar eru seldir með ábyrgð til að starfa á ákveðnum klukkuhraða eða lægri. Í mörgum tilfellum er hægt að ýta þeim út fyrir það með yfirklukkun. Hins vegar krefst það oft góðrar kælingar þar sem það dregur meira afl og framleiðir meiri hita.