Τι σημαίνει ταχύτητα ρολογιού; Συχνότητα ρολογιού - Εθνική Βιβλιοθήκη. Ν. Ε. Μπάουμαν

Η λειτουργία οποιουδήποτε ψηφιακού υπολογιστή εξαρτάται από τη συχνότητα ρολογιού, η οποία καθορίζεται από έναν συντονιστή χαλαζία. Είναι ένα δοχείο από κασσίτερο στο οποίο τοποθετείται ένας κρύσταλλος χαλαζία. Υπό την επίδραση της ηλεκτρικής τάσης, εμφανίζονται ταλαντώσεις ηλεκτρικού ρεύματος στον κρύσταλλο. Αυτή η ίδια συχνότητα ταλάντωσης ονομάζεται συχνότητα ρολογιού. Όλες οι αλλαγές στα λογικά σήματα σε οποιοδήποτε τσιπ υπολογιστή συμβαίνουν σε συγκεκριμένα διαστήματα, που ονομάζονται κύκλοι ρολογιού. Από εδώ μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η μικρότερη μονάδα χρόνου για τις περισσότερες λογικές συσκευές ενός υπολογιστή είναι ένας κύκλος ρολογιού ή, με άλλο τρόπο, μια περίοδος συχνότητας ρολογιού. Με απλά λόγια, κάθε λειτουργία απαιτεί τουλάχιστον έναν κύκλο ρολογιού (αν και ορισμένες σύγχρονες συσκευές καταφέρνουν να εκτελούν πολλές λειτουργίες σε έναν κύκλο ρολογιού). Η συχνότητα ρολογιού, σε σχέση με τους προσωπικούς υπολογιστές, μετριέται σε MHz, όπου το Hertz είναι μία δόνηση ανά δευτερόλεπτο, αντίστοιχα, το 1 MHz είναι ένα εκατομμύριο δονήσεις ανά δευτερόλεπτο. Θεωρητικά, εάν ο δίαυλος συστήματος του υπολογιστή σας λειτουργεί σε συχνότητα 100 MHz, τότε μπορεί να εκτελέσει έως και 100.000.000 λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο. Παρεμπιπτόντως, δεν είναι καθόλου απαραίτητο κάθε στοιχείο του συστήματος να εκτελεί απαραίτητα κάτι με κάθε κύκλο ρολογιού. Υπάρχουν τα λεγόμενα άδεια ρολόγια (κύκλοι αναμονής), όταν η συσκευή βρίσκεται σε διαδικασία αναμονής για απάντηση από κάποια άλλη συσκευή. Για παράδειγμα, οργανώνεται η λειτουργία της μνήμης RAM και ενός επεξεργαστή (CPU), η συχνότητα ρολογιού του οποίου είναι σημαντικά υψηλότερη από τη συχνότητα ρολογιού της μνήμης RAM.

Λίγο βάθος

Ο δίαυλος αποτελείται από πολλά κανάλια για τη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων. Εάν λένε ότι ένας δίαυλος είναι τριάντα δύο bit, τότε αυτό σημαίνει ότι είναι ικανός να μεταδίδει ηλεκτρικά σήματα μέσω τριάντα δύο καναλιών ταυτόχρονα. Υπάρχει ένα κόλπο εδώ. Το γεγονός είναι ότι ένας δίαυλος οποιουδήποτε δηλωμένου πλάτους (8, 16, 32, 64) έχει στην πραγματικότητα μεγαλύτερο αριθμό καναλιών. Δηλαδή, αν πάρουμε τον ίδιο δίαυλο τριάντα δύο bit, τότε διατίθενται 32 κανάλια για τη μετάδοση δεδομένων και πρόσθετα κανάλια προορίζονται για τη μετάδοση συγκεκριμένων πληροφοριών.

Ρυθμός μεταφοράς δεδομένων

Το όνομα αυτής της παραμέτρου μιλάει από μόνο του. Υπολογίζεται με τον τύπο:

ταχύτητα ρολογιού * βάθος bit = ρυθμός baud

Ας υπολογίσουμε τον ρυθμό μεταφοράς δεδομένων για ένα δίαυλο συστήματος 64-bit που λειτουργεί σε συχνότητα ρολογιού 100 MHz.

100 * 64 = 6400 Mbps 6400 / 8 = 800 Mbps

Αλλά ο αριθμός που προκύπτει δεν είναι πραγματικός. Στη ζωή, τα ελαστικά επηρεάζονται από πολλούς διαφορετικούς παράγοντες: αναποτελεσματική αγωγιμότητα υλικών, παρεμβολές, ελαττώματα σχεδιασμού και συναρμολόγησης και πολλά άλλα. Σύμφωνα με ορισμένες αναφορές, η διαφορά μεταξύ της θεωρητικής ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων και της πρακτικής μπορεί να είναι έως και 25%.

Η λειτουργία κάθε διαύλου παρακολουθείται από ειδικούς ελεγκτές. Αποτελούν μέρος του συνόλου λογικής συστήματος ( chipset).

είναι λεωφορείο

Ο δίαυλος συστήματος ISA (Industry Standard Architecture) χρησιμοποιείται από τον επεξεργαστή i80286. Η υποδοχή κάρτας επέκτασης περιλαμβάνει μια κύρια υποδοχή 64 ακίδων και μια δευτερεύουσα υποδοχή 36 ακίδων. Ο δίαυλος είναι 16-bit, έχει 24 γραμμές διευθύνσεων και παρέχει άμεση πρόσβαση σε 16 MB μνήμης RAM. Ο αριθμός των διακοπών υλικού είναι 16, τα κανάλια DMA είναι 7. Είναι δυνατός ο συγχρονισμός της λειτουργίας του διαύλου και του επεξεργαστή με διαφορετικές συχνότητες ρολογιού. Συχνότητα ρολογιού - 8 MHz. Η μέγιστη ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων είναι 16 MB/s.

PCI. (Δίαυλος διασύνδεσης περιφερειακών εξαρτημάτων - δίαυλος σύνδεσης περιφερειακού εξαρτήματος)

Τον Ιούνιο του 1992, ένα νέο πρότυπο εμφανίστηκε στη σκηνή - το PCI, ο μητρικός του οποίου ήταν η Intel, ή μάλλον η Special Interest Group που οργανώθηκε από αυτήν. Στις αρχές του 1993, εμφανίστηκε μια εκσυγχρονισμένη έκδοση του PCI. Στην πραγματικότητα, αυτό το λεωφορείο δεν είναι τοπικό. Να σας υπενθυμίσω ότι ο τοπικός δίαυλος είναι ο δίαυλος που συνδέεται απευθείας με το δίαυλο συστήματος. Το PCI χρησιμοποιεί τη γέφυρα υποδοχής (κύρια γέφυρα) για να συνδεθεί με αυτό, καθώς και τη γέφυρα Peer-to-Peer (peer-to-peer γέφυρα), η οποία έχει σχεδιαστεί για να συνδέει δύο διαύλους PCI. Μεταξύ άλλων, το PCI είναι το ίδιο μια γέφυρα μεταξύ του ISA και του διαύλου επεξεργαστή.

Η ταχύτητα ρολογιού PCI μπορεί να είναι είτε 33 MHz είτε 66 MHz. Βάθος bit – 32 ή 64. Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων – 132 MB/sec ή 264 MB/sec.

Το πρότυπο PCI παρέχει τρεις τύπους καρτών ανάλογα με το τροφοδοτικό:

1. 5 Volt – για επιτραπέζιους υπολογιστές

2. 3,3 Volt – για φορητούς υπολογιστές

3. Πίνακες γενικής χρήσης που μπορούν να λειτουργήσουν και στους δύο τύπους υπολογιστών.

Το μεγάλο πλεονέκτημα του διαύλου PCI είναι ότι πληροί τις προδιαγραφές Plug and Play. Επιπλέον, στον δίαυλο PCI, οποιαδήποτε μετάδοση σήματος λαμβάνει χώρα με τρόπο πακέτων, όπου κάθε πακέτο χωρίζεται σε φάσεις. Ένα πακέτο ξεκινά με μια φάση διεύθυνσης, ακολουθούμενη συνήθως από μία ή περισσότερες φάσεις δεδομένων. Ο αριθμός των φάσεων δεδομένων σε ένα πακέτο μπορεί να είναι απροσδιόριστος, αλλά περιορίζεται από ένα χρονόμετρο που καθορίζει το μέγιστο χρόνο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια συσκευή από το δίαυλο. Κάθε συνδεδεμένη συσκευή διαθέτει ένα τέτοιο χρονόμετρο και η τιμή του μπορεί να ρυθμιστεί κατά τη διαμόρφωση. Ένας διαιτητής χρησιμοποιείται για την οργάνωση της εργασίας μεταφοράς δεδομένων. Το γεγονός είναι ότι μπορούν να υπάρχουν δύο τύποι συσκευών στο λεωφορείο - ένας κύριος (εκκινητής, κύριος, κύριος) του διαύλου και ένας σκλάβος. Ο κύριος αναλαμβάνει τον έλεγχο του διαύλου και εκκινεί τη μεταφορά δεδομένων στον προορισμό, δηλαδή στο slave. Οποιαδήποτε συσκευή είναι συνδεδεμένη στο δίαυλο μπορεί να είναι κύριος ή slave και αυτή η ιεραρχία αλλάζει συνεχώς ανάλογα με το ποια συσκευή έχει ζητήσει άδεια από τον διαιτητή του διαύλου για τη μεταφορά δεδομένων και σε ποιον. Το chipset, ή μάλλον η North Bridge, είναι υπεύθυνη για τη λειτουργία του διαύλου PCI χωρίς συγκρούσεις. Όμως η ζωή δεν σταμάτησε στο PCI. Η συνεχής βελτίωση των καρτών βίντεο οδήγησε στο γεγονός ότι οι φυσικές παράμετροι του διαύλου PCI έγιναν ανεπαρκείς, γεγονός που οδήγησε στην εμφάνιση του AGP.

Τι είναι η ταχύτητα ρολογιού του επεξεργαστή; Τι επηρεάζει αυτό το χαρακτηριστικό και με ποιους τρόπους μπορεί να αυξηθεί; Ποια είναι η μέγιστη ταχύτητα ρολογιού του επεξεργαστή; Θα εξετάσουμε αυτές τις ερωτήσεις κατά τη διάρκεια αυτού του άρθρου.

Η έννοια της συχνότητας ρολογιού

Η ταχύτητα του ρολογιού του επεξεργαστή είναι μια από τις πιο σημαντικές παραμέτρους που χαρακτηρίζουν έναν προσωπικό υπολογιστή, καθώς και όλες τις άλλες συσκευές που έχουν κατασκευαστεί με βάση την αρχή του. Δηλαδή, όχι μόνο οι προσωπικοί υπολογιστές, αλλά και οι φορητοί υπολογιστές, τα netbook, τα ultrabook, οι υπολογιστές tablet και τα smartphone έχουν τη δική τους ταχύτητα ρολογιού επεξεργαστή.

Η ταχύτητα ρολογιού επεξεργαστή είναι μια ρύθμιση που εφαρμόζεται στις μεμονωμένες συσκευές που αποτελούν ένα σύστημα υπολογιστή. Πιο συγκεκριμένα, μιλάμε για τον επεξεργαστή. Στην πραγματικότητα, πολλά εξαρτώνται από την ταχύτητα του ρολογιού του επεξεργαστή, αλλά αυτή δεν είναι η μόνη λεπτομέρεια που επηρεάζει τη λειτουργία του συστήματος.

Έτσι, για να κατανοήσουμε το ζήτημα της συχνότητας του ρολογιού, ας εμβαθύνουμε πρώτα στον σχηματισμό λέξεων. Τι είναι «τακτ» και τι σχέση έχει αυτή η λέξη με την περίπτωσή μας; Ένας ρυθμός δεν είναι τίποτα άλλο από το χρονικό διάστημα που εμφανίζεται μεταξύ της επανάληψης δύο παρορμήσεων. Αυτοί οι παλμοί, με τη σειρά τους, δημιουργούνται από μια συσκευή που ονομάζεται «γεννήτρια ρολογιού». Ουσιαστικά, αυτό είναι ένα τσιπ που είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία της ταχύτητας ρολογιού που χρησιμοποιείται από τη μητρική πλακέτα και τον ίδιο τον επεξεργαστή. Δηλαδή, η συχνότητα ρολογιού του επεξεργαστή είναι η συχνότητα με την οποία λειτουργεί η συσκευή.

Αρχή λειτουργίας της μονάδας αεριοστροβίλου

Η γεννήτρια ρολογιού δημιουργεί παλμούς που στη συνέχεια αποστέλλονται σε όλη τη συσκευή. Επιταχύνουν την αρχιτεκτονική του υπολογιστή, δημιουργώντας ταυτόχρονα συγχρονισμό μεταξύ μεμονωμένων στοιχείων. Δηλαδή, το GTC είναι ένα είδος «διοικητή» που συνδέει τους λειτουργικούς συνδέσμους του υπολογιστή σε μια ακολουθία. Έτσι, όσο πιο συχνά η γεννήτρια συχνότητας ρολογιού δημιουργεί παλμούς, τόσο καλύτερη απόδοση θα έχει ο υπολογιστής/laptop/smartphone και ούτω καθεξής.

Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι εάν δεν υπάρχει γεννήτρια ρολογιού, τότε δεν θα υπάρχει συγχρονισμός μεταξύ των στοιχείων. Επομένως, η συσκευή δεν θα μπορεί να λειτουργήσει. Ας υποθέσουμε ότι με κάποιο τρόπο καταφέραμε να φέρουμε στη ζωή μια τέτοια συσκευή. Λοιπόν τι ακολουθεί? Όλα τα μέρη του υπολογιστή θα λειτουργούν σε διαφορετικές συχνότητες σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Και ποιο είναι το αποτέλεσμα; Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα του υπολογιστή μειώνεται κατά δεκάδες, εκατοντάδες ή και χιλιάδες φορές. Χρειάζεται κανείς πραγματικά μια τέτοια συσκευή; Αυτός είναι ο ρόλος της γεννήτριας ρολογιού.

Με τι μετριέται η ταχύτητα του ρολογιού;

Η συχνότητα ρολογιού, σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, συνήθως μετράται τόσο σε megahertz όσο και σε gigahertz. Και οι δύο τύποι μετρήσεων είναι σωστές· μάλλον, είναι απλώς θέμα εμφάνισης της κονσόλας και του αριθμού των χαρακτήρων. Οι ονομασίες για τις δύο μετρήσεις είναι, αντίστοιχα, «MHz» και «GHz». Ας υπενθυμίσουμε σε όσους ξέχασαν, και ας πούμε σε όσους δεν ήξεραν, ότι το 1 MHz είναι αριθμητικά ίσο με ένα εκατομμύριο κύκλους ρολογιού που εκτελούνται μέσα σε ένα δευτερόλεπτο. Και τα gigahertz είναι 3 μοίρες παραπάνω. Δηλαδή, είναι χίλια megahertz. Οι τεχνολογίες υπολογιστών δεν μένουν ακίνητες, όπως όλες οι άλλες. Μπορούμε να πούμε ότι αναπτύσσονται δυναμικά, επομένως μπορούμε να εκφράσουμε την υπόθεση ότι στο εγγύς μέλλον μπορεί να υπάρξει ένας επεξεργαστής του οποίου η συχνότητα ρολογιού θα μετράται όχι σε megahertz ή gigahertz, αλλά σε terahertz. Αυτό είναι άλλοι 3 βαθμοί παραπάνω.

Τι επηρεάζει η ταχύτητα του ρολογιού του επεξεργαστή;

Όπως γνωρίζετε, ένας υπολογιστής, από απλούς λογαριασμούς έως τα πιο πρόσφατα παιχνίδια, εκτελεί ένα συγκεκριμένο σύνολο λειτουργιών. Το οποίο, παρεμπιπτόντως, μπορεί να είναι αρκετά εντυπωσιακό. Έτσι, αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται σε συγκεκριμένο αριθμό κύκλων. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ρολογιού που έχει ο επεξεργαστής, τόσο πιο γρήγορα θα είναι σε θέση να αντεπεξέλθει στις εργασίες. Και ταυτόχρονα, οι επιδόσεις αυξάνονται, οι υπολογισμοί και η φόρτωση δεδομένων σε διάφορες εφαρμογές επιταχύνονται.

Σχετικά με τη μέγιστη ταχύτητα ρολογιού

Δεν είναι μυστικό ότι πριν κυκλοφορήσει ένα μοντέλο επεξεργαστή στη μαζική παραγωγή, το πρωτότυπό του δοκιμάζεται. Επιπλέον, δοκιμάζουν με αρκετό φορτίο για να εντοπίσουν τα αδύνατα σημεία και να τα βελτιώσουν κάπως.

Η δοκιμή του επεξεργαστή πραγματοποιείται σε διαφορετικές συχνότητες ρολογιού. Ταυτόχρονα, αλλάζουν και άλλες συνθήκες όπως η πίεση και η θερμοκρασία. Γιατί γίνονται δοκιμές; Οργανώνονται όχι μόνο για τον εντοπισμό και την εξάλειψη σφαλμάτων και προβλημάτων, αλλά και για τη λήψη μιας τιμής που ονομάζεται μέγιστη συχνότητα ρολογιού. Συνήθως αναφέρεται στην τεκμηρίωση της συσκευής, καθώς και στην ετικέτα της. Η μέγιστη ταχύτητα ρολογιού δεν είναι τίποτα άλλο από την κανονική ταχύτητα ρολογιού που θα έχει ο επεξεργαστής υπό τυπικές συνθήκες.

Σχετικά με τη δυνατότητα προσαρμογής

Γενικά, οι σύγχρονες μητρικές πλακέτες υπολογιστών επιτρέπουν στο χρήστη να αλλάξει τη συχνότητα του ρολογιού. Φυσικά, αυτό γίνεται σε ένα ή άλλο εύρος. Η τεχνολογία επιτρέπει πλέον στους επεξεργαστές να λειτουργούν σε διαφορετικές συχνότητες ανάλογα με την επιλογή. Και αυτό, πρέπει να πω, είναι σημαντικό, καθώς ένας τέτοιος επεξεργαστής μπορεί να συγχρονίσει τη συχνότητά του με τη συχνότητα της μητρικής πλακέτας, αφού ο ίδιος ο επεξεργαστής είναι εγκατεστημένος σε αυτόν.

Σχετικά με την αύξηση της συχνότητας του ρολογιού

Φυσικά, το μέγιστο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με την απλή αγορά ενός νέου επεξεργαστή με αυξημένη συχνότητα ρολογιού. Ωστόσο, αυτό δεν είναι πάντα οικονομικά εφικτό, πράγμα που σημαίνει ότι το ερώτημα πώς να αυξήσετε την ταχύτητα του ρολογιού του επεξεργαστή χωρίς να επενδύσετε επιπλέον κεφάλαια σε αυτό το θέμα παραμένει ανοιχτό.

Με λίγα λόγια, το overclocking ενός επεξεργαστή δεν γίνεται μέσω προγραμμάτων τρίτων κατασκευαστών. Αυτό, όπως και στην περίπτωση του υπερχρονισμού μιας κάρτας βίντεο, είναι εντελώς ανοησία. Μάλιστα, μπορείτε να βελτιώσετε την απόδοση του επεξεργαστή ορίζοντας τις κατάλληλες ρυθμίσεις στο BIOS.

συμπέρασμα

Λοιπόν, τι μάθαμε κατά τη διάρκεια αυτού του άρθρου; Πρώτον, η ταχύτητα ρολογιού του επεξεργαστή είναι η συχνότητα με την οποία λειτουργεί η συσκευή. Δεύτερον, οι υπολογιστές χρησιμοποιούν μια γεννήτρια συχνότητας ρολογιού, η οποία δημιουργεί μια συγκεκριμένη συχνότητα που συγχρονίζει τη λειτουργία μεμονωμένων στοιχείων. Τρίτον, η μέγιστη συχνότητα επεξεργαστή είναι η συχνότητα στην οποία ο επεξεργαστής λειτουργεί υπό κανονικές συνθήκες. Τέταρτον, ο υπερχρονισμός του επεξεργαστή, δηλαδή η αύξηση της συχνότητας του ρολογιού του, είναι δυνατός αλλάζοντας τις ρυθμίσεις στο BIOS.

Η ταχύτητα ρολογιού των επεξεργαστών Intel, όπως και των επεξεργαστών άλλων εμπορικών σημάτων, εξαρτάται από το μοντέλο.

Διάγραμμα κυκλώματος επεξεργαστή

Μπλοκ ελέγχου- ελέγχει τη λειτουργία όλων των μπλοκ επεξεργαστών.

Αριθμητικό λογικό μπλοκ- εκτελεί αριθμητικούς και λογικούς υπολογισμούς.

Μητρώα- ένα μπλοκ για την αποθήκευση δεδομένων και τα ενδιάμεσα αποτελέσματα υπολογισμού - η εσωτερική μνήμη RAM του επεξεργαστή.

Μπλοκ αποκωδικοποίησης- μετατρέπει δεδομένα σε δυαδικό σύστημα.

Προανάκτηση μπλοκ- λαμβάνει μια εντολή από μια συσκευή (πληκτρολόγιο κ.λπ.) και ζητά οδηγίες από τη μνήμη του συστήματος.

Προσωρινή μνήμη επιπέδου 1 (ή απλά προσωρινή μνήμη)- αποθηκεύει οδηγίες και δεδομένα που χρησιμοποιούνται συχνά.

Προσωρινή μνήμη επιπέδου 2- αποθηκεύει δεδομένα που χρησιμοποιούνται συχνά.

Μπλοκ λεωφορείων- χρησιμεύει για εισαγωγή και έξοδο πληροφοριών.

Αυτό το σχήμα αντιστοιχεί σε επεξεργαστές αρχιτεκτονικής P6. Οι επεξεργαστές από το Pentium Pro έως το Pentium III δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας αυτήν την αρχιτεκτονική. Οι επεξεργαστές Pentium 4 κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας τη νέα αρχιτεκτονική Intel® NetBurst. Στους επεξεργαστές Pentium 4, η κρυφή μνήμη επιπέδου 1 χωρίζεται σε δύο μέρη - την κρυφή μνήμη δεδομένων και την κρυφή μνήμη εντολών.

Προδιαγραφές επεξεργαστή

Τα κύρια χαρακτηριστικά του επεξεργαστή είναι η ταχύτητα ρολογιού, το πλάτος bit και το μέγεθος της κρυφής μνήμης 1ου και 2ου επιπέδου.

Η συχνότητα είναι ο αριθμός των δονήσεων ανά δευτερόλεπτο. Η ταχύτητα ρολογιού είναι ο αριθμός των κύκλων ρολογιού ανά δευτερόλεπτο. Όπως εφαρμόζεται στον επεξεργαστή:

Συχνότητα ρολογιούείναι ο αριθμός των λειτουργιών που μπορεί να εκτελέσει ο επεξεργαστής ανά δευτερόλεπτο.

Εκείνοι. Όσο περισσότερες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο μπορεί να εκτελέσει ένας επεξεργαστής, τόσο πιο γρήγορα εκτελείται. Για παράδειγμα, ένας επεξεργαστής με συχνότητα ρολογιού 40 MHz εκτελεί 40 εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, με συχνότητα 300 MHz - 300 εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, με συχνότητα 1 GHz - 1 δισεκατομμύριο λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Μέχρι το 2003, οι ταχύτητες ρολογιού του επεξεργαστή έφτασαν τα 3 GHz.

Υπάρχουν δύο τύποι ταχύτητας ρολογιού - εσωτερική και εξωτερική.

Ταχύτητα εσωτερικού ρολογιού- αυτή είναι η συχνότητα ρολογιού στην οποία πραγματοποιείται η εργασία μέσα στον επεξεργαστή.

Συχνότητα εξωτερικού ρολογιού ή συχνότητα διαύλου συστήματος- αυτή είναι η συχνότητα ρολογιού με την οποία ανταλλάσσονται δεδομένα μεταξύ του επεξεργαστή και της μνήμης RAM του υπολογιστή.

Μέχρι το 1992, οι επεξεργαστές είχαν τις ίδιες εσωτερικές και εξωτερικές συχνότητες και το 1992 η Intel παρουσίασε τον επεξεργαστή 80486DX2, στον οποίο οι εσωτερικές και εξωτερικές συχνότητες ήταν διαφορετικές - η εσωτερική συχνότητα ήταν 2 φορές υψηλότερη από την εξωτερική. Κυκλοφόρησαν δύο τύποι τέτοιων επεξεργαστών με συχνότητες 25/50 MHz και 33/66 MHz, στη συνέχεια η Intel κυκλοφόρησε τον επεξεργαστή 80486DX4 με τριπλάσια εσωτερική συχνότητα (33/100 MHz).

Από τότε, άλλες κατασκευαστικές εταιρείες άρχισαν επίσης να παράγουν επεξεργαστές με διπλάσια εσωτερική συχνότητα και η IBM άρχισε να παράγει επεξεργαστές με τριπλάσια εσωτερική συχνότητα (25/75 MHz, 33/100 MHz και 40/120 MHz).

Σε σύγχρονους επεξεργαστές, για παράδειγμα, με ταχύτητα ρολογιού επεξεργαστή 3 GHz, η συχνότητα διαύλου συστήματος είναι 800 MHz.

Μέγεθος επεξεργαστήκαθορίζεται από τη χωρητικότητα των μητρώων του.

Ένας υπολογιστής μπορεί να λειτουργεί ταυτόχρονα με ένα περιορισμένο σύνολο πληροφοριών. Αυτό το σύνολο εξαρτάται από το βάθος bit των εσωτερικών καταχωρητών. Το ψηφίο είναι μια μονάδα αποθήκευσης πληροφοριών. Σε έναν κύκλο εργασίας, ένας υπολογιστής μπορεί να επεξεργαστεί την ποσότητα των πληροφοριών που χωρούν στους καταχωρητές. Εάν οι καταχωρητές μπορούν να αποθηκεύσουν 8 μονάδες πληροφοριών, τότε είναι 8-bit και ο επεξεργαστής είναι 8-bit, εάν οι καταχωρητές είναι 16-bit, τότε ο επεξεργαστής είναι 16-bit κ.λπ. Όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα του επεξεργαστή, τόσο περισσότερες πληροφορίες μπορεί να επεξεργαστεί σε έναν κύκλο ρολογιού, πράγμα που σημαίνει ότι τόσο πιο γρήγορα λειτουργεί ο επεξεργαστής.

Ο επεξεργαστής Pentium 4 είναι 32-bit.

Μέγεθος κρυφής μνήμης επιπέδου 1 και 2επηρεάζει επίσης την απόδοση του επεξεργαστή.

Ο επεξεργαστής Pentium III διαθέτει μνήμη cache επιπέδου 1 16 KB και προσωρινή μνήμη επιπέδου 2 256 KB.

Οι επεξεργαστές Pentium 4 διαθέτουν κρυφή μνήμη L1 δεδομένων 8 KB, κρυφή μνήμη εντολών L1 12.000 και κρυφή μνήμη εντολών L2 512 KB.

Από όλα τα τεχνικά χαρακτηριστικά του επεξεργαστή, το πιο διάσημο μεταξύ των χρηστών είναι η συχνότητα ρολογιού. Αλλά λίγοι μη ειδικοί καταλαβαίνουν πλήρως τι είναι. Λεπτομερέστερες πληροφορίες σχετικά με αυτό θα βοηθήσουν στην καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας των υπολογιστικών συστημάτων. Ειδικά όταν χρησιμοποιείτε επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων που διαθέτουν ορισμένα χαρακτηριστικά λειτουργίας που δεν είναι γνωστά σε όλους, αλλά τα οποία πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη λειτουργία ενός υπολογιστή.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι κύριες προσπάθειες των προγραμματιστών στόχευαν ακριβώς στην αύξηση της συχνότητας του ρολογιού. Μόνο πρόσφατα υπήρξε μια τάση ανάπτυξης και βελτίωσης της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών, αύξησης του όγκου της μνήμης cache και του αριθμού των πυρήνων του επεξεργαστή. Ωστόσο, η ταχύτητα του ρολογιού του επεξεργαστή δεν περνά απαρατήρητη.

Τι είναι αυτή η παράμετρος - ταχύτητα ρολογιού επεξεργαστή;

Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι είναι η "ταχύτητα ρολογιού επεξεργαστή". Αυτή η τιμή χαρακτηρίζει τον αριθμό των υπολογισμών που μπορεί να εκτελέσει ο επεξεργαστής σε ένα δευτερόλεπτο. Κατά συνέπεια, ένας επεξεργαστής με υψηλότερη συχνότητα ρολογιού έχει επίσης υψηλότερη απόδοση, δηλ. ικανό να εκτελέσει μεγαλύτερο αριθμό λειτουργιών σε ορισμένο χρονικό διάστημα.

Οι περισσότεροι σύγχρονοι επεξεργαστές έχουν ταχύτητες ρολογιού μεταξύ 1 και 4 GHz. Αυτή η τιμή ορίζεται ως το γινόμενο της βασικής συχνότητας και ενός ορισμένου συντελεστή. Ειδικότερα ο επεξεργαστής Intel Core i7 920έχει τη δική του συχνότητα ρολογιού 2660 Hz, η οποία προκύπτει λόγω της συχνότητας βασικού διαύλου των 133 MHz και του συντελεστή 20. Ορισμένοι κατασκευαστές παράγουν επεξεργαστές που μπορούν να υπερχρονιστούν για μεγαλύτερη απόδοση. Για παράδειγμα, η Black Edition της AMD και η σειρά K της Intel. Αξίζει να σημειωθεί ότι, παρά τη σημασία αυτού του χαρακτηριστικού, δεν είναι καθοριστικό κατά την επιλογή υπολογιστή. Η ταχύτητα ρολογιού επηρεάζει μόνο εν μέρει την απόδοση του επεξεργαστή.

Οι μονοπύρηνες επεξεργαστές έχουν πρακτικά βυθιστεί στη λήθη και χρησιμοποιούνται σπάνια σε σύγχρονες υπολογιστικές συσκευές. Αυτό προκαλείται από την ανάπτυξη της βιομηχανίας πληροφορικής, η πρόοδος της οποίας δεν σταματά ποτέ να εκπλήσσει. Ακόμη και μεταξύ των ειδικών, μερικές φορές μπορεί να συναντήσετε μια εσφαλμένη αντίληψη σχετικά με τον τρόπο υπολογισμού της ταχύτητας ρολογιού ενός επεξεργαστή με δύο ή περισσότερους πυρήνες. Μια κοινή παρανόηση είναι ότι η ταχύτητα του ρολογιού πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τον αριθμό των πυρήνων. Για παράδειγμα, ένας επεξεργαστής 4 πυρήνων με συχνότητα ρολογιού 3 GHz θα έχει ενσωματωμένη συχνότητα 12 GHz, δηλ. 4x3=12. Αυτό όμως δεν είναι αλήθεια.

Ας το εξηγήσουμε αυτό με ένα απλό παράδειγμα. Ας πάρουμε έναν πεζό που περπατά με ταχύτητα 4 km/h - αυτός είναι ένας μονοπύρηνος επεξεργαστής με συχνότητα 4 GHz. Ένας επεξεργαστής 4 πυρήνων με ταχύτητα ρολογιού 4 GHz είναι ήδη 4 πεζοί που περπατούν με την ίδια ταχύτητα 4 km/h. Πράγματι, σε αυτή την περίπτωση, η ταχύτητα των πεζών δεν συνοψίζεται και δεν μπορούμε να πούμε ότι κινούνται με ταχύτητα 16 km/h. Μιλάμε απλά για τέσσερις πεζούς που περπατούν μαζί με ταχύτητα 4 km/h ο καθένας. Η ίδια αναλογία μπορεί να εφαρμοστεί σε έναν επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι ένας επεξεργαστής 4 πυρήνων με ταχύτητα ρολογιού 4 GHz έχει απλώς τέσσερις πυρήνες, καθένας από τους οποίους έχει την ίδια συχνότητα - 4 GHz. Ένα απλό και λογικό συμπέρασμα προκύπτει από αυτό: ο αριθμός των πυρήνων του επεξεργαστή επηρεάζει μόνο την απόδοσή του και δεν αυξάνει τη συνολική συχνότητα ρολογιού της υπολογιστικής συσκευής.

Το κύριο κριτήριο κατά την επιλογή ενός επεξεργαστή για έναν νέο υπολογιστή είναι το δικό του εκτέλεση. Το μεγαλύτερο Ο επεξεργαστής είναι γρήγορος, τόσο πιο γρήγορα εργάζεστε με διάφορα προγράμματα, βοηθητικά προγράμματα και το ίδιο το λειτουργικό σύστημα. Η ταχύτητα του επεξεργαστή εξαρτάται, όπως ήδη αναφέρθηκε, από συχνότητα ρολογιού, μετρημένο σε megahertz (MHz) και γιγαχέρτζ (GHz). Επιπλέον, εξαρτάται από την ένταση προσωρινή μνήμηπρώτο και επόμενο επίπεδο, Συχνότητα διαύλου δεδομένων (FSB)Και χωρητικότητα επεξεργαστή.

Τα Megahertz είναι ένα εκατομμύριο δονήσεις ανά δευτερόλεπτο, ενώ ένα gigahertz αντιπροσωπεύει ένα δισεκατομμύριο δονήσεις ανά δευτερόλεπτο. Είναι γενικά αποδεκτό ότι όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα ρολογιού που λειτουργεί ένας επεξεργαστής, τόσο καλύτερη είναι η απόδοσή του, αλλά αυτό δεν ισχύει πάντα. Επιπλέον, η συνολική απόδοση του συστήματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό όχι μόνο από τον επεξεργαστή, αλλά και από όλα τα άλλα στοιχεία. Ας υποθέσουμε ότι αγοράσατε έναν επεξεργαστή Core i3 3 GHz, αλλά εγκαταστήσατε μόνο 2048 MB και τον χρησιμοποιήσατε επίσης σε χαμηλές ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων. Με αυτή τη διαμόρφωση, οι διαφορές στην απόδοση μεταξύ ενός επεξεργαστή 2 και 3 GHz θα είναι ελάχιστα αισθητές. Με άλλα λόγια, η απόδοση ενός υπολογιστή εξαρτάται από την απόδοση του πιο αργού εξαρτήματος, είτε είναι ο επεξεργαστής, η μνήμη RAM, ο σκληρός δίσκος ή ακόμα και το τροφοδοτικό (αφού εάν το τροφοδοτικό δεν επαρκεί για να διασφαλίσει τη λειτουργία των εξαρτημάτων υλικού , μπορείτε να ξεχάσετε εντελώς τη σταθερή λειτουργία του υπολογιστή).

Ταχύτητα ρολογιού επεξεργαστή και η σύλληψη του

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο ερώτημα γιατί ταχύτητα ρολογιού επεξεργαστήδεν εγγυάται την υψηλή απόδοση του. Η συχνότητα ρολογιού, όπως υποδηλώνει το όνομά της, αποτελείται από χτυπάει,ή περιόδους ρολογιού.Κάθε λειτουργία που εκτελείται από τον επεξεργαστή απαιτεί έναν κύκλο ρολογιού και αρκετούς κύκλους αναμονής. Ο κύκλος αναμονής είναι ένας «κενός» κύκλος, δηλ. περίοδος ρολογιού κατά την οποία δεν εκτελούνται λειτουργίες. Οι κύκλοι αναμονής είναι απαραίτητοι για τη διασφάλιση της σύγχρονης λειτουργίας διαφορετικών εξαρτημάτων υπολογιστή. Διαφορετικές εντολές απαιτούν διαφορετικούς αριθμούς κύκλων ρολογιού για να εκτελεστούν. Για παράδειγμα, επεξεργαστής Core i3μπορεί να εκτελέσει τουλάχιστον 12 εντολές ανά κύκλο ρολογιού. Όσο λιγότεροι κύκλοι ρολογιού απαιτούνται για την εκτέλεση μιας εντολής, τόσο υψηλότερος είναι ο επεξεργαστής. Επιπλέον, άλλοι παράγοντες επηρεάζουν επίσης την απόδοση, για παράδειγμα, το μέγεθος της κρυφής μνήμης πρώτου/δευτέρου επιπέδου.

Επεξεργαστές Core I και Athlon IIΈχουν διαφορετικές εσωτερικές αρχιτεκτονικές, επομένως οι εντολές εκτελούνται διαφορετικά σε αυτές. Ως αποτέλεσμα, είναι αδύνατο να συγκριθούν αυτοί οι επεξεργαστές με βάση την ταχύτητα ρολογιού. Για παράδειγμα, ένας επεξεργαστής Άθλον II Χ4 641Με ταχύτητα ρολογιού 2,8 GHz, έχει απόδοση περίπου συγκρίσιμη με έναν επεξεργαστή Core I3 που λειτουργεί στα 3 GHz.