Kas ir pulksteņa ātrums?

Lielākā daļa datoru procesoru darbojas, pamatojoties uz takts frekvenci. Pulksteņa frekvence ir procesora pulksteņa ģeneratora svārstību frekvences mērs. Šie pulksteņa impulsi tiek izmantoti procesora darbību sinhronizēšanai un ir saprātīgs procesora ātruma rādītājs. Citiem vārdiem sakot, tas ir ātrums, ar kādu centrālais procesors var veikt noteiktas funkcijas.

Pulksteņa frekvenci mēra ciklos sekundē, izmantojot SI un Hertz. Mūsdienu CPU un GPU parasti mēra gigahercos (GHz) jeb miljardos ciklu sekundē. Vēsturiski megaherci (MHz) un pat kiloherci (kHz) tika izmantoti, kad procesora takts frekvence bija zemāka.

Pulkstenis neatrodas tur, kur jūs domājat

Jūs varētu domāt, ka faktiskais pulksteņa ģenerators, ko izmanto, lai iestatītu CPU takts frekvenci, atrodas pašā CPU. Pulksteņa ģenerators atrodas CPU mikroshēmojumā uz mātesplates. Mikroshēmojums iestata bāzes pulksteni. Tas parasti ir tieši 100 MHz. Pēc tam CPU iestata savu pulksteņa ātrumu, bāzes pulkstenim piemērojot reizinātāju.

Galvenās oscilators, kas nosaka takts frekvenci, ir kvarca kristāls, kas svārstās precīzi vienā frekvencē, kad tiek pielietots elektriskais lādiņš. Reizinātāja izmantošana nozīmē, ka ir iespējams mainīt faktisko CPU takts frekvenci pēc vēlēšanās. Tas var noderēt, mēģinot taupīt enerģiju tukšgaitā vai mēģinot palielināt jaudu slodzes laikā. Virstaktēšana ir šī reizinātāja manuālas palielināšanas process.

Dažas mātesplates piedāvā otru bāzes pulksteni, kas var darboties ar 125 MHz. Tas veido otru fizisko kvarca kristālu, kas svārstās ātrāk. Kā jūs varētu gaidīt, tas var palielināt sistēmas veiktspēju pat CPU ar bloķētu reizinātāju, jo tagad tas ir slēgts, lai reizinātu lielāku vērtību. Diemžēl tas var radīt stabilitātes problēmas ar citiem komponentiem, jo ​​pamatā viss pieņem 100 MHz pamata pulksteni. Jūsu nobraukums var atšķirties, taču parasti tas nav ieteicams.

Pieļaujot ātruma ierobežojumus

Elektroni elektriskās ķēdēs var pārvietoties diezgan ātri, parasti divas trešdaļas no gaismas ātruma. Tas varētu izklausīties ātri, taču ir dažas problēmas ar takts frekvenci GHz diapazonā. Pie 5GHz takts frekvences CPU pulkstenis svārstās reizi 0,2 nanosekundēs. Visuma absolūtais ātruma ierobežojums ir gaismas ātrums vakuumā. Gaismas ātrums ir ļoti ātrs, gandrīz 300 miljoni metru sekundē. Tomēr 0,2 nanosekundēs gaisma izplatās tikai 6 centimetrus vai 2,4 collas.

Tagad CPU nav īpaši lieli, taču to izmērs ir salīdzinoši tuvu sešiem centimetriem. Ceļš a — lēnāks par gaismu, ko elektrons vestu caur centrālo procesoru, diez vai ir taisns. Tas rada saskaņotības problēmas, jo ar vienu pulksteni viena CPU puse vienkārši saņems pulksteņa impulsu vēlāk. Lai cīnītos pret to, CPU ir vairāki pulksteņi, kas visi ir rūpīgi sinhronizēti, bet aptver daudz mazāku platību kopējā CPU. Tas ļauj mūsdienu ātrgaitas CPU saglabāt sinhronizāciju.

Binning

CPU ir paredzēti darbam ar noteiktu takts ātrumu. Ražotāji tos pārdod ar garantētu pulksteņa ātrumu. Ātrākie modeļi gandrīz vienmēr būs dārgāki. Pat bez defektiem ražošanas pielaides rada nelielas izmaiņas, kas ietekmē veiktspēju. Pirms katra CPU pārdošanas tas tiek pārbaudīts, lai apstiprinātu tā iespējas. Tas tiek sakārtots augstas veiktspējas “tvertnē”, ja tas var sasniegt augstāko pulksteņa ātrumu.

Tāpat CPU, kas nesasniedz maksimālo ātrumu, bet var sasniegt ātrumu, kas paredzēts zemākiem procesoru līmeņiem, tiek sakārtoti zemākas veiktspējas tvertnēs. Šo procesu sauc par “binning” un parasti nozīmē, ka dārgāki CPU, visticamāk, varēs darboties ar lielāku takts frekvenci. CPU no zemākām tvertnēm var darboties labāk nekā to reklamētais līmenis. Tomēr tie, iespējams, nevarēs to pārsniegt, jo parasti tie netika ievietoti augstākās tvertnēs.

Tomēr ne katrs CPU ir ideāls, un ražošanas defekti var vienkārši neļaut CPU jebkad darboties. Šie ražošanas defekti dažkārt var būt pietiekami nelieli, ka dažas funkcijas var vienkārši atspējot. Piemēram, ja centrālajam procesoram ir neliela kļūme, tas var neļaut vienam kodolam darboties, kamēr pārējais centrālais procesors darbojas labi.

Lai pārdotu produktu, ražotājs parasti atspējo ietekmētās daļas un, ja nepieciešams, lai atbilstu produkta līmenim, pat dažas pilnīgi funkcionējošas daļas. Tas var ļaut ražotājam pārdot to, kas bija, piemēram, sešu kodolu centrālais procesors kā četrkodolu CPU, kas joprojām nopelna vairāk naudas nekā vienkārši izmetot dārgu produktu. Parasti tas tieši neietekmē pulksteņa ātrumu, lai gan tas var nozīmēt, ka tas, kas būtu bijis augstākās tvertnes centrālais procesors, tiek novietots zemākā līmenī tikai tāpēc, ka dažas daļas tika atspējotas.

Secinājums

Pulksteņa ātrums ir kritisks CPU veiktspējas faktors, lai gan tas var nebūt tieši salīdzināms starp CPU arhitektūrām. CPU takts frekvence faktiski tiek iestatīta netieši. Standarta 100MHz bāzes pulkstenis tiek izmantots gandrīz visos datoros.

Pēc tam centrālais procesors iestata šī bāzes pulksteņa reizinātāju, lai iegūtu tā faktisko pulksteņa ātrumu. CPU tiek pārdoti ar garantiju, ka tie darbosies ar noteiktu vai mazāku takts frekvenci. Daudzos gadījumos tos var virzīt tālāk, izmantojot overclocking. Tomēr tas bieži prasa labu dzesēšanu, jo tas patērē vairāk enerģijas un rada vairāk siltuma.