Я часто слышал, как люди говорили, что у них такая-то тактовая частота. Так что же означает эта тактовая частота и определяет ли она скорость системы? Каково его значение?
5 ответов
3
"Тактовая частота" - это просто то, как часто таймер (часто кварцевый генератор) сообщает ЦП "продвигаться" или идти вперед.
Вот и все, и поэтому сравнение тактовых частот разных архитектур процессоров практически бесполезно при попытке измерить относительную производительность. Даже в рамках конкретной архитектуры различные функции, которые могут быть отключены на младших моделях и включены на старших моделях, могут привести к тому, что тактовая частота не будет хорошим эталоном для сравнения.
- Скалярные процессоры выполняют один или несколько тактов для выполнения одной команды.
- Суперскалярные процессоры могут выполнять несколько команд за один такт.
- Процессорам с конвейерной обработкой требуется много тактов для выполнения команды, но они могут выполнять несколько инструкций одновременно на разных "стадиях", что позволяет им по-прежнему достигать примерно 1 инструкции / такт.
- Многоядерные процессоры имеют несколько дискретных подразделений (ядер), которые могут обрабатывать инструкции независимо друг от друга, каждый со своим собственным (L1) кешем, но они совместно используют другие компоненты уровня процессора (кеш L2 и L3, контроллер памяти, системную шину , так далее.)
В настоящее время большинство настольных процессоров являются многоядерными конвейерными скалярными процессорами. Некоторые процессоры Intel имеют более 17 этапов в своем конвейере (т. Е. Для выполнения одной инструкции может потребоваться до 17 тактов от начала до конца).
Если вы хотите узнать больше об определении "тактового цикла", вы должны сначала начать задавать более конкретные вопросы. Если вы спросите: «Что делает процессор Intel Core 3-го поколения во время тактового цикла?", тогда вы могли бы получить массу информации, описывающей, как этот конкретный процессор работает и что он делает (хотя такой вопрос не подходит для этого сайта, но это будет отличная отправная точка для Google или задавать вопросы на форумах).
1
Тактовая частота - это количество "операций", выполняемых процессором в секунду.
Теперь я говорю "операции", а не "инструкции", потому что современные основаны на CISC, что может занять несколько циклов для выполнения одной инструкции.
Количество циклов, которое может выполнить инструкция, может варьироваться в зависимости от семейств процессоров, поэтому более медленный процессор может работать быстрее, чем процессор, он может выполнять больше работы за такт.
Я настоятельно рекомендую подкаст "Безопасность сейчас!"«Они идут по основам создания компьютера с нуля и подробно объясняют, как все это работает.
- 233 - Давайте создадим компьютер (часть 1)
- 235 - Машинный язык
- 237 - косвенное указание: сила указателей
- 239 - Стеки, регистры и рекурсия
- 241 - Аппаратные прерывания
- 247 - «Мульти» обратный
- 250 - Операционные системы
- 252 - RISCy Business
- 254 - Что мы сделаем для скорости
Я настоятельно рекомендую перечислять слушателям эпизоды обратной связи между эпизодами, возвращаться к тем вещам, которые люди смущали с прошлой недели и писали о них.
0
Тактовая частота - это показатель того, насколько быстро компьютер выполняет основные вычисления и операции. Он измеряется как частота в герцах (Гц) и чаще всего относится к скорости центрального процессора компьютера (ЦП). Хотя разработчики и пользователи компьютеров могут ссылаться на этот термин в отношении производительности ЦП, этот процесс потерял популярность, поскольку ЦП стали более сложными. Самые простые способы повысить тактовую частоту в компьютере включают обновление компонентов и "разгон" части аппаратного обеспечения.
0
В качестве "сердца" процессоры имеют кварцевый генератор или другой очень точный механизм синхронизации, называемый тактовым сигналом ЦП (не путать с "системными часами", которые поддерживают текущее время с использованием другой системы). Эти тактовые импульсы посылают импульсы напряжения в схему ЦПУ, что, наряду с напряжением в цепях ввода / вывода, представляющих биты данных, которые должны быть обработаны, позволяет компьютеру выполнять свою работу. Каждый импульс позволяет обрабатывать один набор входных битов в виде набора выходных битов в результате некоторой операции.
Следовательно, "тактовая частота" является (очень) грубым показателем скорости, с которой процессор может выполнять инструкции. Чем выше тактовая частота, тем быстрее она может обрабатываться. Однако у этого подхода есть несколько физических ограничений, не последним из которых является второй закон термодинамики, который гласит, что ни одна система не может быть абсолютно энергоэффективной. Некоторая часть потребляемой энергии теряется в виде тепла, и тепло может очень быстро привести к разбуханию и короткому замыканию чувствительной схемы процессора, а в крайнем случае даже к плавлению. Существуют также физические ограничения частоты, с которой вы можете вибрировать электроны в проводящих материалах; в какой-то момент вы пытаетесь вибрировать их быстрее, чем электроны могут физически прыгать между атомами. Наконец, есть момент уменьшения отдачи от ускорения работы процессора, когда другие ограничения, присущие другим компонентам компьютера, превышены. Когда ЦП ожидает получения битов данных с жесткого диска или сетевого подключения, он не может выполнить какую-либо инструкцию, которая в них нуждается, и поэтому
Вместо этого разработчики современных процессоров отказались от тактовой частоты в пользу того, чтобы один тактовый импульс делал больше. Более эффективные "конвейеры" для извлечения данных, необходимых для инструкций, и теперь больше ядер, встроенных в один и тот же чип процессора (я считаю, что нынешний золотой стандарт для рабочих станций составляет 8 ядер), позволяют дизайнерам умножать работу, выполняемую одним импульсом, и поэтому продолжать увеличить вычислительную мощность с точки зрения команд в секунду. Тем не менее, этот подход требует от программистов полного использования потенциала ЦП, позволяя выполнять их программу одновременно несколькими ядрами, и такая схема "разделяй и властвуй" для программы во многих случаях может привести вас только к такому результату. Это известно как "параллельная проблема" и является следующей большой задачей для разработчиков процессоров и архитекторов языков.
-2
Тактовая частота процессора измеряется в герцах (Гц), и, вообще говоря, процессор, работающий на частоте 1 герц, обрабатывает инструкцию в одной строке программного кода сборки в одну секунду. По этой метрике процессор, работающий на частоте 2,13 Гигагерца (ГГц), способен обрабатывать около 2 130 000 000 строк кода каждую секунду. Если у вас есть так называемая двухъядерная система, работающая на частоте 2,13 ГГц, у вас есть машина, которая может обрабатывать две инструкции за один и тот же период времени, при условии, что либо сама программа разработана с поддержкой многопоточности, либо у вас есть две активные программы, запущенные одновременно. Многопоточность просто означает, что различные вычисления в программе могут быть делегированы для параллельного выполнения на отдельном процессоре, если таковой имеется.
Тактовая частота - самая распространенная метрика, используемая рекламодателями.