Что такое тактовая частота процессора и какая она должна быть?

Частота процессора: тактовая, максимальная

Уже подросло целое поколение компьютерных пользователей, которые не застали знаменитую «гонку мегагерцев», развернувшуюся между двумя ведущими производителями центральных процессоров для настольных компьютеров (кто не в курсе — Intel и AMD) на рубеже тысячелетий. Ее конец наступил примерно в 2004 году, когда стало очевидным, что частота процессора — не единственная характеристика, влияющая на его и крайне высокочастотные процессоры Pentium IV на ядре Prescott вплотную подбирались к 4 GHz, и при этом с трудом конкурировали с архитектурой K8, на которой были построены новые «камни» от AMD, имевшие частоту не выше 2,6-2,8 GHz.

После этого оба производителя синхронно отошли от практики идентификации своих изделий по рабочей частоте и перешли к абстрактным модельным индексам

Такое решение обосновывалось нежеланием вводить конечного пользователя в заблуждение насчет производительности процессора, акцентируя внимание только на одной его характеристике. Действительно, есть ведь еще и частота шины процессора, и размер кэш-памяти, и технологический процесс, по которому изготовлено ядро, и много чего еще

Но частота процессора все еще остается одним из самых наглядных и интуитивно понятных для большинства людей мерил «качества» CPU.

Тактовая частота процессора, действительно, влияет на его производительность, характеризуя количество выполняемых операций в секунду. Но дело в том, что процессоры, построенные на различных ядрах, тратят на выполнение одной операции разное количество тактов, и от поколения к поколению этот параметр может отличаться в разы. Именно благодаря этому нынешний процессор с номинальной частотой 2,0 GHz оставит далеко позади флагмана семилетней давности с тактовой частотой 3,8 GHz. Кроме того, на быстродействие процессора, как уже указывалось выше, влияет и размер кэш-памяти (чем он больше, тем реже процессор будет вынужден обращаться к сравнительно медленной оперативной памяти), и частота шины процессора (чем она выше, тем быстрее будет обмен данными между «камнем» и ОЗУ), и множество других, не столь заметных, но от того не менее важных, характеристик.

В последнее время в обиход начинает входить и такое понятие, как максимальная частота процессора.

Постепенно и Intel, и AMD внедряют в своих продуктах такую функцию, как авторазгон. Технологию, по сути одну и ту же, один производитель называет Turbo Boost, другой — Turbo Core, но от этого ее суть не меняется: частота процессора может динамически изменяться, причем автоматически, без вмешательства пользователя. Необходимость применения такой технологии вызвана тем, что многоядерность современных процессоров стала уже, по сути, нормой, а вот многопоточность современных приложений, к сожалению, пока нет. Операционная система, видя, что одно из ядер процессора загружено значительно сильнее остальных, самостоятельно увеличивает частоту этого ядра, при этом стараясь оставить процессор в пределах его «родного» теплопакета (т.е. система старается подстраховаться от перегрева оборудования). Причем, в зависимости от модели процессора и от конкретных условий, такой прирост частоты может составлять величину от 100 до 600-700 MHz, а это уже, согласитесь, существенная прибавка к производительности. Такую технологию поддерживает большинство последних процессоров обоих производителей. У Intel это, в частности, все CPU модельного ряда Core i5 и Core i7, у AMD — все процессоры на разъеме AM3+, процессоры на разъеме FM1 (кроме процессоров с отключенным графическим ядром), а также некоторые «камни» к платформе AM3 (шестиядерные Tuban и четырехядерные Zosma). Причем для процессоров Intel, основанных на разъеме Socket 1155, такой авторазгон тем более актуален, если учесть, что из-за некоторых архитектурных особенностей полноценный «разгон» путем повышения частоты шины процессора практически невозможен. Впрочем, это тема уже совсем другой статьи…

Как узнать изменить частоту процессора

Вопрос, как узнать частоту ЦП, фактически уже рассмотрен. Даже обычные средства Windows позволяют делать это без каких бы то ни было проблем. Однако, большинство пользователей волнуют более насущные вопросы: им нужно выжать из своих ПК максимум производительности.

Поэтому работа в режиме «турбо» у большинства ПК давно уже стала практически штатным режимом. Работа современных систем охлаждения позволяет без особых проблем увеличивать значение частоты на 20-30% от штатной, при этом не опасаясь за судьбу своего ЦП. Именно поэтому многие пользователи увеличивают быстродействие своих ЦП всеми доступными методами: от изменений планов быстродействия и электропитания до аппаратного разгона процессора.

Рассмотрим, как увеличить тактовую частоту ЦП. Поскольку её итоговое значение получается в виде произведения величины FSB на множитель, есть два пути: увеличение FSB, либо увеличение множителя.

Однако, оба имеют свои ограничения. Величина множителя изначально заблокирована производителем на каком-то уровне, незначительно превышающем максимальное значение. Например, множители у упомянутого выше i7-4700 имеют следующие значение:

1. штатный – 23;
2. минимальный – 6;
3. турбо – 33;
4. максимальный – 35.

То есть, максимальное значение частоты, с которой может работать данный ЦП, составляет 3500 МГц, однако, производитель приводит не эту величину, а немного меньшую (3300 МГц), то есть максимальный разгон данного процессора по множителю составит всего лишь 6%.

Ограничение по FSB обусловлено не только физическими процессами в ЦП, но и поведением материнки и всего остального «обвеса»: памяти, видеокарты, USB и т.д., поскольку каждое из этих устройств также ориентируется на работу, с которой работает FSB.

Реальный рост скорости ЦП при увеличении FSB может доходить до 50%. Однако, это экстремальные случаи, требующие не только экстремальных систем охлаждения, но и настройки задержек в работе всех перечисленных устройств. Выигрыш быстродействия здесь получится только в том случае, если эти задержки не будут влиять на производительность.

Непосредственно само увеличение частоты процессора может быть осуществлено несколькими методами:

• «мягкими» программными – при помощи изменения плана электропитания процессора (обычно, при этом меняется только множитель и все процессы по изменению частоты происходят автоматически);
• «жёсткими» программными – при помощи специальных программ по тонкой настройке ЦП, работающим под Windows; например, MS Afterburner и ему подобные;
• аппаратными – разгон процессора при помощи настроек BIOS.

Последний способ наиболее предпочтителен, поскольку именно он позволяет управлять и FSB и множителем. Кроме того, данное решение даёт возможность увеличивать напряжение питания ЦП, если разгон при обычном способе не приносит результата. При этом пользуются простым правилом: постепенно увеличивают FSB на 2-3% и следят за стабильностью системы. Если система не даёт сбоев, переходят на повышенную частоту, если сбои есть, повышают напряжение.

Увеличение частоты прекращают на последнем её стабильном значении, при котором повышение напряжения не опасно для ЦП (не более +10% от номинального значения).

Решение вопроса, как уменьшить частоту, состоит в противоположных действиях: обычно при этом убирается весь разгон, а ПК переводится на план электропитания, имеющий минимальное энергопотребление. При этом система сама понизит частоту ЦП до нужных значений.

Как образуется тактовая частота?

Как известно, тактовые колебания образуются в результате действия кристалла кварца, находящегося в специальном контейнере. Данное устройство носит название «тактовый резонатор». Кристалл начинает работать только после подачи напряжения и образования колебания электротока. Далее эти колебания подаются на тактовый генератор, вследствие чего происходит преобразование колебаний электротока в импульсы, и они уже передаются на шины данных.

Помните, что именно тактовый генератор отвечает за нужный такт функционирования всех компонентов ПК, включая шины, оперативную память и, конечно же, центральный процессор. Если тактовый генератор работает правильно, все компоненты также будут функционировать максимально синхронно и слаженно. Существует и такое понятие, как период тактовой частоты.

На что влияет частота процессора

Во времена, когда мобильные телефоны были толстые и черно-белые, процессоры – одноядерные, а гигагерц казался непреодолимой планкой (лет 20 назад), единственной характеристикой для сравнения мощностей ЦП была тактовая частота

Десятилетие спустя второй важной характеристикой стало количество ядер. В наше время смартфон, толщиной менее сантиметра, содержит ядер больше, да и тактовую частоту имеет выше, чем простой ПК тех лет

Попробуем разобраться, на что влияет тактовая частота процессора.

Частота процессора влияет на скорость, с которой транзисторы процессора (и их внутри чипа сотни миллионов) производят переключение. Измеряется она в количестве переключений за секунду и выражается в миллионах или миллиардах герц (мегагерц или гигагерц). Один герц – это одно переключение транзисторов процессора в секунду, следовательно, один гигагерц – один миллиард таких переключений за то же время. За одно переключение, если говорить упрощенно, ядро делает одну математическую операцию.

Следуя обычной логике можно прийти к выводу, что чем больше частота – тем быстрее переключаются транзисторы в ядрах, тем скорее решаются задачи. Именно поэтому в прошлом, когда основная масса процессоров была по сути усовершенствованным Intel x86, архитектурные отличия были минимальны, и было ясно, что чем больше частота тактов – тем быстрее идут вычисления. Но со временем все изменилось.

В конце 90-х на рынке процессоров произошел «раскол», каждый производитель начал делать свою версию x86 чипов. Тогда же начался рассвет процессоров на архитектуре ARM, которые оказались медленнее, но намного экономичнее компьютерных x86. Именно эта архитектура стала основной для чипов современных смартфонов. Детальнее об архитектурах читайте наш подробный материал.

Можно ли сравнивать частоты разных процессоров

В 21 веке разработчики научили свои процессоры обрабатывать за такт не одну инструкцию, а больше. Поэтому процессоры с одинаковой частотой тактов, но основанные на разных архитектурах, выдают разный уровень быстродействия. Intel Core i5 2 ГГц и Qualcomm Snapdragon 625 2 ГГц – это разные вещи. Хоть у второго ядер больше, но в тяжелых задачах он будет слабее

Поэтому саму частоту разных типов ядер сравнивать нельзя, важно учитывать еще и удельную производительность (количество выполнений инструкций за такт)

Если проводить аналогию с машинами, то тактовая частота – это скорость в км/ч, а удельная производительность – грузоподъемность в кг. Если рядом будут ехать легковушка (процессор ARM для смартфона) и самосвал (чип x86 для ПК) – то при равной скорости легковушка за раз перевезет пару сотен кило, а грузовик – несколько тонн. Если же говорить о разных типах ядер именно для смартфонов (Cortex A53, Cortex A72, Qualcomm Kryo) – то это все легковушки, но с разной вместительностью. Соответственно, тут разница уже будет не так огромна, но тоже значительная.

Сравнивать можно только тактовые частоты ядер на одинаковой архитектуре. Например, MediaTek MT6750 и Qualcomm Sanapdragon 625 содержат по 8 ядер Cortex A53. Но у МТК их частота – до 1,5 ГГц, а у Куалкомм – 2 ГГц. Следовательно, второй процессор будет работать примерно на 33% быстрее. А вот Qualcomm Snapdragon 652 хоть и имеет частоту до 1,8 ГГц, но работает быстрее модели 625, так как в нем используются более мощные ядра Cortex A72.

Что дает высокая частота процессора в смартфоне

Как мы уже выяснили, чем выше тактовая частота – тем быстрее работает процессор. Следовательно, и производительность смартфона с более высокочастотным чипсетом будет выше. Если один процессор смартфона содержит 4 ядра Kryo на 2 ГГц, а второй – 4 такие же ядра Kryo на 3 ГГц, то второй будет примерно в 1,5 раза быстрее. Это ускорит запуск приложений, сократит время включения, позволит резвее обрабатывать тяжелые сайты в браузере и т.д.

Однако, выбирая смартфон с высокими частотами процессора, следует также помнить, что чем они выше – тем больше и потребление энергии. Поэтому если производитель накрутил побольше гигагерц, но не оптимизировал устройство должным образом – оно может перегреваться и входить в «троттлинг» (принудительный сброс частот). Таким недостатком в свое время страдал, например, Qualcomm Snapdragon 810.

Кеш-память

Кеш-память – это внутренняя высокоскоростная память процессора, для временного хранения данных.

Значительно повышает скорость вычислений, за счет уменьшения обращений к медленной основной памяти компьютера. Объем измеряется в килобайтах (Кб) или мегабайтах (Мб).

Кеш делится на нескольк уровней:

• первого уровня L1 – указывается для одного ядра, небольшой объем, но высокая скорость работы;
• второго уровня L2 – влияет на производительность в сложных расчетах, указывается для всего процессора, больший по объему и более медленный чем L1;
• третьего уровня L3 – так же влияет на производительность, указывается для всего процессора, самый объемный кеш.

Зависимость частоты процессора от количества ядер

Некоторые пользователи считают, что тактовая частота процессора – это показатель, который зависит от количества ядер, что указано в характеристиках. Это не так – данные показатели не являются смежными и никак не связаны друг с другом.

Многоядерность центрального процессора — это параметр, который первоначально должен был увеличивать количество обрабатываемых тактов, но из-за большого энергопотребления, разработчики не стали использовать эту особенность CPU. Оказалось, что процессор лучше себя чувствует при увеличении количества герц через множитель для всего устройства, а не при настройке каждого ядра.

Как узнать частоту процессора?

Только за последний месяц на сайте я разместил две статьи, так или иначе связанные с процессором.

В одной из них вы можете узнать, сколько ядер содержится в процессоре, а вторая статья расскажет вам о том, как узнать, какой процессор установлен на компьютере или ноутбуке.

Сегодня я разберу еще один вопрос, связанный с процессором, а именно — подскажу вам, как выяснить его тактовую частоту.

Что такое тактовая частота? Я решил не изобретать велосипед, а попросту обратился за определением к Википедии. Вот что так написано:

Тактовая частота — частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы, то есть количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду. Обычно термин употребляется применительно к компонентам компьютерных систем.

В самом первом приближении тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду.

Если говорить более простым языком, то тактовая частота является одной из важнейших характеристик процессора, поскольку от нее в частности зависит скорость работы устройства. То бишь производительность процессора зависит от тактовой частоты, хоть и не полностью и не во всех случаях.

А теперь давайте я расскажу о том, как, собственно, выяснить данную величину, если вы этого не знаете.

Документация

При покупке процессора всегда дается документация, где вы можете полностью увидеть название данного устройства. Например, она может быть таковой: Intel Core i7-4790k 4GHz/8Mb/88W

Обратите внимание на характеристику 4GHz — это и есть тактовая частота, составляющая 4 Ггц

В некоторых случаях процессор поставляется в упаковке без каких-либо опознавательных знаков. Не беда, возьмите накладную и посмотрите — в ней всегда будет указано точное название устройства, где в том числе вы сможете увидеть тактовую частоту.

Что касается ноутбуков, то здесь все тоже самое. Но в случае с последним можно также набрать номер модели в поисковой системе и посмотреть, какие именно компоненты установлены в устройстве.

Сведения о компьютере

Существует и более простой вариант, благодаря которому не нужно поднимать документацию. Вы можете воспользоваться встроенной в операционную систему Windows утилитой.

Все, что вам необходимо, это найти на рабочем столе значок «Компьютер» (если он отсутствует, откройте меню Пуск» и там его увидите), нажмите на него правой кнопкой мыши и выберите пункт «Свойства».

Так откроется окно просмотра основных сведений о вашем компьютере. Одним из пунктов будет «Процессор». Здесь собрана полная информация о нем.

Сторонний софт

Само собой, выяснить такой параметр, как тактовая частота процессора, можно и с помощью стороннего софта. Какой программой лучше пользоваться вам, я сказать не могу, поскольку их великое множество и по сути все зависит только от собственного вкуса. Зато я могу сказать, что утилита CPU-Z давно заслужила свое доверие, к тому же распространяется она совершенно бесплатно.

Скачайте утилиту, запустите ее (есть portable-вариант, не требующий установки) и прямо на главной вкладке CPU найдите показатель Specification, где будет указана модель вашего процессора.

BIOS

В отдельных случаях, если по каким-либо причинам вам не подходят указанные выше методы, вы можете воспользоваться БИОСом, но это совсем уж крайний вариант.

Зайдите в BIOS (чаще всего нужно нажимать клавишу DEL или ESC перед загрузкой операционной системы), потом найдите пункт Processor. Чаще всего он находится прямо на главной вкладке Main. Здесь вы увидите модель процессора.

*****

Если у вас вдруг что-то не получилось, вы всегда можете задать свой вопрос через комментарии.

Тактовая частота процессора и её подвох

Рассмотрим подробнее вопрос, почему тактовая частота процессора не гарантирует его высокой работоспособности. Тактовая частота, как понятно из ее названия, состоит из тактов, или периодов тактовой частоты. На каждую операцию, выполняемую процессором, затрачивается один такт и несколько циклов ожидания. Цикл ожидания представляет собой «пустой» такт, т.е. такт, во время которого не выполняются никакие операции. Циклы ожидания необходимы для обеспечения синхронной работы различных по быстродействию компонентов компьютера. На выполнение различных команд тратится разное количество тактов. Например, процессор Core i3 может выполнить минимум 12 команды за каждый такт. Чем меньше тактов требуется для выполнения команды, тем выше быстродействие процессора. Кроме того, на быстродействие влияют и другие факторы, например, объем кеш-памяти первого/второго уровней.

Процессоры Core I и Athlon II обладают различной внутренней архитектурой  поэтому команды в них выполняются по-разному. В результате сравнивать эти процессоры по тактовой частоте нельзя. К примеру, процессор Athlon II X4 641 с тактовой частотой 2,8 ГГц обладает производительностью  примерно сопоставимой с процессором Core I3, работающим с частотой 3 ГГц.

Узнаем каким образом частота процессора влияет на скорость в приложениях, видео и играх…

Реклама смартфонов может ввести в ступор — она содержит разнообразные технические характеристики мобильного устройство, которые остаются непонятными для большинства пользователей.

Сегодня мы также ответим на вопрос на что влияет частота процессора в смартфоне.

Все вышеуказанные обозначения указывают на технические характеристики смартфона. Разберем все перечисленные параметры по порядку — начнём с процессора.

Что такое четырех ядерный процессор? Количество ядер — это параметр, который описывает во сколько потоков одновременно процессор может проводить вычислительные действия.

На вопрос на что влияет процессор в смартфоне — ответим далее, но для начала разберем основные обозначения технических характеристик смартфона.

• 128 Gb SSD — данный параметр указывает на ёмкость постоянной памяти;
• 4Gb RAM — показатель указывает на ёмкость оперативной памяти;
• 2.1 GHz — данная характеристика сообщает о мощности процессора и указывает на его тактовую частоту.

Специально для Вас:  Почему айфон 11 дешевле 10: старые-новые яблочки

Ответить на вопрос на что влияет частота процессора в смартфоне достаточно просто, но только в том случае если точно знать, что именно обозначает данный показатель.

Частота процессора — это показатель количества операций, производимых процессором на одну единицу времени. На один из выводов процессора подаются импульсы, с каждым из которых он производит элементарное действие, например — операции регистр-регистр

Исполнение любой программы на смартфоне, впрочем как и на компьютере, представляет собой цепочку однотипных действий. Чем выше тактовая частота процессора — тем быстрее он обрабатывает программу.

Проведем понятную аналогию: допустим по шоссе со скоростью в 40 км/ч едут четыре автомобиля — это не означает, что суммарная скорость всех автомобилей равна 160 км/ч, но эти автомобили смогут перевести в 4 раза больше груза одновременно.

Что такое тактовая частота процессора? На что влияет эта характеристика и какими способами ее можно увеличить? Что такое максимальная тактовая частота процессора? Эти вопросы мы разберем в ходе данной статьи.

Заключение

Итак, что мы выяснили в ходе данной статьи? Во-первых, тактовая частота процессора — это та частота, на которой работает устройство. Во-вторых, в компьютерах используется генератор тактовой частоты, который создает определенную частоту, синхронизирующую работу отдельных элементов. В-третьих, максимальной частотой процессора называется та частота, на которой работает процессор в нормальных условиях. В-четвертых, разгон процессора, то есть увеличение его тактовой частоты, возможно при помощи изменения настроек в BIOS.

Тактовая частота процессоров Intel, как и процессоров других марок, зависит от модели.

Выводы

Методы кодирования и сложные схемы, использующие все витые пары, обеспечивают увеличение скоростей передачи данных без пропорционального увеличения диапазона частот среды передачи или ширины информационных магистралей.

Анализ методов кодирования позволяет сделать вывод о том, что системы категории 5 имеют дефицит ресурсов даже для приложений своего класса. Современные информационные магистрали требуют более тщательной подготовки для перехода от десятимегабитных приложений к высокоскоростным протоколам.

При создании новых систем требуется выбор среды передачи с резервом на будущее, который осложняется тем, что стандарты категории 5е и категории 6 еще не приняты.

В условиях дефицита параметров существующих и отсутствия стандартов новых категорий возрастает роль достоверной информации по возможностям действующих и перспективных кабельных систем. Специальные знания требуются не только системным интеграторам, но и заказчикам.

Самый простой путь — довериться авторитету производителя СКС и интеграторов. Но он также самый недостоверный, ненадежный и дорогой.

Самый благородный способ получения знаний — приобретение и изучение стандартов и различных пособий. На комплект американских, международных и европейских стандартов открытых систем придется потратить более тысячи долларов. Проекты разрабатываемых стандартов стоят от ста до трехсот долларов. Плюс несколько сот часов на их перевод и изучение.

При этом содержание можно полностью понять только на основе знания теории передачи электропроводных и оптических сигналов. И даже после этого можно не увидеть никаких несоответствий, если внимательно не изучить и не проанализировать стандарты физического уровня протоколов.

Самый быстрый способ — обучение на курсах по структурированным кабельным системам. Это к тому же дешевле и эффективнее. Однако практически все курсы не раскрывают несоответствий стандартов и не допускают выхода за их рамки.

EcoLAN — это единственная компания, разработавшая семинары обучения для заказчиков и предлагающая комплекс услуг, которые обеспечивают реальную экономию при создании и эксплуатации кабельных систем локальных сетей.

Отличие курсов EcoLAN заключается в том, что они призваны обосновать возможность выхода за рамки стандартов уже сегодня. Это позволяет использовать среду передачи по максимуму ее возможностей, что уменьшает стоимость владения. Кроме того, дает дополнительную свободу выбора систем и решений, особенно необходимую в условиях, когда происходит переход к новым категориям СКС и сетевым протоколам.

← Предыдущая публикация

Следующая публикация →