Skjematisk diagram over prosessoren

Kontrollblokk- kontrollerer driften av alle prosessorenheter.

Aritmetisk logikkblokk- utfører aritmetiske og logiske beregninger.

Registrerer- blokk med datalagring og mellomresultater av beregninger - intern RAM til prosessoren.

Dekode blokk- konverterer data til binært system.

Forhåndshent blokk- mottar en kommando fra en enhet (tastatur, etc.) og ber om instruksjoner i systemminnet.

Cache-minne (eller ganske enkelt cache) på 1. nivå- Lagrer ofte brukte instruksjoner og data.

L2 cache- lagrer ofte brukte data.

Bussblokk- tjener til input og output av informasjon.

Dette diagrammet tilsvarer P6-arkitekturprosessorene. Denne arkitekturen ble brukt til å lage prosessorer fra Pentium Pro til Pentium III. Pentium 4-prosessorer er produsert med den nye Intel® NetBurst-arkitekturen. I Pentium 4-prosessorer er nivå 1-cachen delt inn i to deler - databufferen og instruksjonsbufferen.

Prosessor spesifikasjoner

Hovedkarakteristikkene til prosessoren er dens klokkefrekvens, bitbredde og hurtigbufferstørrelser på 1. og 2. nivå.

Frekvens er antall vibrasjoner per sekund. Klokkefrekvens er antall klokkesykluser per sekund. Brukt på prosessoren:

Klokkefrekvens er antall operasjoner prosessoren kan utføre per sekund.

De. jo flere operasjoner en prosessor kan utføre per sekund, jo raskere fungerer den. For eksempel utfører en prosessor med en klokkefrekvens på 40 MHz 40 millioner operasjoner per sekund, med en frekvens på 300 MHz - 300 millioner operasjoner per sekund, med en frekvens på 1 GHz - 1 milliard operasjoner per sekund.

I 2003 nådde klokkehastigheten til prosessorer 3 GHz.

Det finnes to typer klokkehastigheter, intern og ekstern.

Intern klokkefrekvens er klokkefrekvensen som arbeidet foregår inne i prosessoren.

Ekstern klokkefrekvens eller systembussfrekvens er klokkefrekvensen som data utveksles med mellom prosessoren og datamaskinens RAM.

Frem til 1992 var de interne og eksterne frekvensene i prosessorene de samme, og i 1992 introduserte Intel 80486DX2-prosessoren, der de interne og eksterne frekvensene var forskjellige - den interne frekvensen var 2 ganger høyere enn den eksterne. To typer slike prosessorer ble utgitt med frekvenser på 25/50 MHz og 33/66 MHz, deretter lanserte Intel 80486DX4-prosessoren med tredoblet intern frekvens (33/100 MHz).

Siden den gang har også andre produksjonsbedrifter begynt å produsere prosessorer med doblet intern frekvens, og IBM begynte å produsere prosessorer med trippel intern frekvens (25/75 MHz, 33/100 MHz og 40/120 MHz).

I moderne prosessorer, for eksempel, med en prosessorklokkehastighet på 3 GHz, er systembussfrekvensen 800 MHz.

Prosessorstørrelse bestemmes av bredden på registrene.

En datamaskin kan operere samtidig med et begrenset sett med informasjonsenheter. Dette settet avhenger av bitbredden til de interne registrene. En utladning er en lagringsenhet for informasjon. I én arbeidssyklus kan datamaskinen behandle mengden informasjon som får plass i registrene. Hvis registrene kan lagre 8 enheter med informasjon, så er de 8-bit, og prosessoren er 8-bit, hvis registre er 16-bit, så er prosessoren 16-bit osv. Jo høyere bitdybde prosessoren har, jo mer informasjon kan den behandle i én syklus, noe som betyr at jo raskere fungerer prosessoren.

Pentium 4-prosessoren er 32-bit.

Cache størrelse 1 og 2 nivåer påvirker også prosessorytelsen.

I Pentium III-prosessoren er nivå 1-cachen 16 KB, nivå 2-cachen er 256 KB.

I Pentium 4-prosessorer er L1-databufferen 8 KB, L1-instruksjonsbufferen er 12 000 instruksjoner i rekkefølge for utførelse, og L2-cachen er 512 KB.

Som du vet, er klokkehastigheten til en prosessor antall operasjoner som utføres som sådan per tidsenhet, i dette tilfellet per sekund.

Men denne definisjonen er ikke nok til å forstå helt hva dette konseptet egentlig betyr og hvilken betydning det har for oss, vanlige brukere.

Det er mange artikler på Internett om dette, men alle mangler noe.

Oftere enn ikke er dette "noe" selve nøkkelen som kan åpne døren til forståelse.

Derfor prøvde vi å samle all grunnleggende informasjon, som om det var gåter, og lage et enkelt integrert bilde av dem.

Innhold:

Detaljert definisjon

Klokkehastighet er altså antall operasjoner en prosessor kan utføre per sekund. Denne verdien måles i Hertz.

Denne måleenheten er oppkalt etter en kjent forsker som utførte eksperimenter rettet mot å studere periodiske, det vil si gjentatte prosesser.

Og hvor er Hertz til operasjoner på et sekund?

Dette spørsmålet dukker opp når du leser de fleste artiklene om personer som ikke studerte fysikk så godt på skolen (kanskje uten egen feil).

Faktum er at denne enheten bare angir frekvensen, det vil si antall repetisjoner, av disse svært periodiske prosessene per sekund.

Den lar deg måle ikke bare antall operasjoner, men også alle slags andre indikatorer. For eksempel, hvis du gjør 3 oppføringer per sekund, er pustefrekvensen 3 Hertz.

Når det gjelder prosessorene, kan en rekke operasjoner utføres her, som koker ned til beregningen av visse parametere.

Faktisk kalles antallet beregninger av de samme parameterne per sekund.

Så enkelt som det!

I praksis brukes begrepet «Hertz» ekstremt sjelden, oftere hører vi om megaHertz, kiloHertz, og så videre. Tabell 1 viser "dekrypteringen" av disse verdiene.

Tabell 1. Symboler

Førstnevnte og sistnevnte brukes sjelden i dag.

Det vil si at hvis du hører at den har 4 GHz, så kan den utføre 4 milliarder operasjoner hvert sekund.

Langt ifra! Til dags dato er dette gjennomsnittet. Sikkert, veldig snart vil vi høre om modeller med en frekvens på teraHertz eller enda mer.

Hvordan dannes

Så i den det er følgende enheter:

• klokke resonator- er en vanlig kvartskrystall, innelukket i en spesiell beskyttende beholder;
• klokkegenerator- en enhet som konverterer en type vibrasjon til en annen;
• metalldeksel;
• data buss;
• tekstolitt bakside som alle andre enheter er koblet til.

Så en kvartskrystall, det vil si en klokkeresonator, svinger på grunn av spenningstilførselen. Som et resultat dannes elektriske strømsvingninger.

En klokkegenerator er festet til underlaget, som omdanner elektriske vibrasjoner til pulser.

De overføres til databussene, og dermed går resultatet av beregningene til brukeren.

Det er akkurat slik klokkefrekvensen oppnås.

Interessant nok er det mange misoppfatninger angående dette konseptet, spesielt angående forholdet mellom kjerner og frekvens. Derfor er dette også verdt å snakke om.

Hvordan frekvens forholder seg til kjerner

Kjernen er faktisk prosessoren. Dette betyr den samme krystallen som får hele enheten til å utføre visse operasjoner.

Det vil si at hvis det er to kjerner i en eller annen modell, betyr dette at den har to krystaller som er koblet til hverandre ved hjelp av en spesiell buss.

I følge en vanlig misforståelse, jo flere kjerner, jo høyere frekvens. Det er ikke for ingenting at utviklere nå prøver å få plass til flere og flere kjerner i dem. Men dette er ikke tilfelle. Hvis det er 1 GHz, selv om det har 10 kjerner, vil det forbli 1 GHz og vil ikke bli 10 GHz.

Hver datamaskinbruker stilte ofte dette spørsmålet, spesielt når han bestemte seg for å kjøpe nytt utstyr. Men for å svare på spørsmålet - prosessorens klokkehastighet, hva påvirker det, må du først forstå hva det er?

PÅVIRKNING av CPU-klokkehastighet på ytelse?

Denne indikatoren indikerer antall beregninger utført av prosessoren per sekund. Og selvfølgelig, jo høyere frekvens, jo flere operasjoner kan prosessoren utføre per tidsenhet. For moderne enheter er dette tallet i området fra 1 til 4 GHz. Det bestemmes ved å multiplisere basis- eller ytre frekvensen med en viss faktor. Du kan øke prosessorfrekvensen ved å "overklokke" den. Verdenslederne innen produksjon av disse enhetene orienterer noen av produktene sine mot deres mulige overklokking.

Når du velger en slik enhet, er en viktig indikator på ytelse ikke bare dens frekvens. Dette påvirkes også av kraften til prosessoren.
For øyeblikket er det praktisk talt ingen slike enheter som bare har en kjerne. Multi-core prosessorer har fullstendig skjøvet sine enkjerners forgjengere ut av markedet.

Om kjernekraft og klokkefrekvens

La oss starte med det faktum at påstanden om at prosessoren har en frekvens som er lik den totale summen av denne indikatoren for hver av kjernene, ikke er sann. Men hvorfor er en flerkjerneprosessor bedre og mer effektiv? Fordi hver av kjernene utfører sin del av det totale arbeidet, hvis det tillater det, behandle programmet av prosessoren. Dermed øker kraften betydelig ytelsen til systemet, i tilfelle den behandlede informasjonen kan deles inn i deler. Men hvis dette ikke er mulig, kjører bare én prosessorkjerne. Dessuten er dens generelle ytelse lik klokkefrekvensen til denne kjernen.

Generelt, hvis du må jobbe med grafikk, statiske bilder, video, musikk, er en flerkjerneprosessor akkurat det du trenger. Men hvis du er en gamblingavhengig, er det i dette tilfellet bedre å ta en ikke veldig flerkjerneprosessor, fordi programmerere kanskje ikke sørger for separasjon av programvareprosesser i deler. Derfor, for spill, er en kraftigere prosessor bedre egnet.

Om prosessorarkitektur

I tillegg avhenger systemytelsen av prosessorarkitekturen. Naturligvis, jo kortere signalveien fra opprinnelsespunktet til destinasjonspunktet, desto raskere utføres informasjonsbehandlingen. Av denne grunn yter Intel-prosessorer bedre enn AMD-prosessorer med samme klokkehastighet.
Utfall

Så klokkehastigheten til en prosessor er dens styrke eller kraft. Det påvirker ytelsen til systemet. Men samtidig er det nødvendig å ikke glemme at denne parameteren, i tillegg til strøm, avhenger av antall kjerner og arkitekturen til denne enheten. Er det nødvendig å velge en prosessor med tanke på hva den må jobbe med i fremtiden? For spill er det bedre å ta en kraftigere prosessor; for alt annet er en flerkjerneprosessor med en ikke veldig høy klokkefrekvens egnet.

Prosessorens klokkehastighet er mengden informasjon som behandles, det vil si antall synkroniseringssykluser, per sekund. Klokkefrekvensen måles i MegaHertz (Mhz). Som regel, jo høyere klokkehastighet, jo raskere starter programmer og spill, det vil si at antall operasjoner som utføres per sekund øker, men systemer med samme klokkehastighet kan ha ulik ytelse, siden forskjellige prosessorer kan kreve forskjellige mengder flått.

Opptreden.

Ytelse er effektiviteten til den brukte klokkefrekvensen. Jo høyere forventet hastighet på enhetens oppgaver, jo mer "hestekrefter" kreves "under panseret". Moderne enheter gir stadig høyere videooppløsninger på skjermer, millioner av farger (hundretusenvis av nyanser av lysstyrke) eller høykvalitetslyd. I tillegg støtter alle moderne enheter et grafisk brukergrensesnitt (også kjent som GUI (GUI)), som tillater kontroll ved å peke på ønsket plassering på skjermen og trykke på en finger- eller museknapp. All denne skjønnheten krever opprettelse, registrering og bevegelse av milliarder av nuller og enere per sekund, det vil si tilstrekkelig ytelse.

Prosessor kjerne.

Prosessorkjernen er den delen av prosessoren som utfører en enkelt strøm av instruksjoner. Enkeltkjerneprosessorer bruker pipelinet klokkebehandling, mens flerkjerneprosessorer bruker parallell prosessering. Med andre ord, flerkjerneprosessorer utfører flere operasjoner samtidig, og takler dermed brukeroppgaver raskere.

Energiforbruk.

En lavstrømprosessor vil forlenge batterilevetiden til enheten din. «kappløpet» om prosessorfrekvens og ytelse har ført til økt strømforbruk. Derfor begynte selskaper å installere energisparende systemer, temperatursensorer som gir beskyttelse mot overoppheting og reduserer prosessorfrekvensen i tilfelle en uakseptabel temperaturøkning, implementerer energisparemoduser på programvarenivå for å "sove" prosessoren og installere batterier med stor kapasitet.

RAM.

Tilfeldig tilgangsminne er midlertidig minne som påvirker multitasking av enheten der programmene som er lansert av brukeren kjører. RAM kalles også "hjernen" til en datamaskin fordi det er der det meste av arbeidet gjøres. En stor mengde RAM lar deg kjøre flere programmer og spill samtidig, og lar deg også fremskynde alle prosesser knyttet til informasjonsbehandling.

Innebygd minne.

Harddiskminne er minne som brukes til å laste ned og installere brukerfiler (programmer, applikasjoner, widgets, mediefiler og spill). I enheter er det preget av størrelsen på harddisken (i noen tilfeller brukes flash-minne). Jo større volum, jo ​​mer informasjon kan lagres. Disse enhetene kan også ha utvidbart minne. I nettbrett for dette minnet er det et spor for et minnekort. I bærbare datamaskiner og netbooks, i tillegg til sporet, er det kontakter for en flyttbar flash-stasjon eller harddisk.

Operativsystem.

Et operativsystem er et sett med programmer som bruker datamaskinressurser (prosessor, operativt og permanent minne), hvis aktiviteter er rettet mot å utføre brukerens oppgaver. Operativsystemet kalles også "elskerinnen" til alt utstyr. Dens første funksjon er å indikere hvordan mikroprosessoren fungerer og å administrere en stor mengde minne. Operativsystemets andre funksjon er å indeksere all informasjon i det innebygde minnet. Ytelsen avhenger av hvilket system som er installert på enheten. Tre operativsystemer er vanlige i Euroset-butikker: Windows på bærbare datamaskiner og netbooks, og Android og iOS på nettbrett.

Multitasking er muligheten til å kjøre og kjøre flere programmer samtidig. Multitasking er implementert på operativsystemnivå og lar deg optimalisere prosesser, øke arbeidshastigheten og øke komforten ved å bruke enheten.

Skjermkort.

Et skjermkort er en enhet for visning av video og grafikk på en datamaskin. Det finnes to typer skjermkort: integrert (innebygd) og diskret (flyttbart). Det diskrete kortet er mer effektivt enn dets integrerte motstykker, noe som gjør det mulig å jobbe med komplekse grafikkprogrammer (for eksempel 3D-MAX (3-D Max)) og høy ytelse i spill.

Vise.

Skjermer er forskjellige i egenskaper som: diagonal, oppløsning, sideforhold og skjermdekning. Diagonalen kan være i området fra 4 til 19 tommer (1 tomme tilsvarer 2,54 cm) for bærbare datamaskiner, netbooks og nettbrett. Oppløsning er antallet prikker som bildet vil bestå av . Skjermoppløsning - fra 800x600 til 1366x768 piksler, som lar deg fullt ut nyte skjønnheten til skjermspareren eller bildene. Netbooks har ofte en oppløsning på 1024x600. Storformatskjermer har ikke en firkantet form, men formen av et langstrakt rektangel, som tillater: det er praktisk å se WEB-sider og filmer i full lengde.

Er skjermen matt eller blank?

Den matte finishen er blendingsfri i dagslys, mindre synlige fingeravtrykk og mindre tretthet i øynene.

Den blanke finishen gir imidlertid bildet mer lysstyrke og kontrast

direkte lys på skjermen vil dempe bildet og forårsake gjenskinn.

04. 07.2018

Dmitry Vassiyarovs blogg.

Hva er CPU-klokkehastighet - og hva har hastighet med det å gjøre?

Hilsen alle lesere. Jeg vil være spesielt glad for å glede deg med historien min om hva som er en prosessorklokkehastighet? Kanskje for noen vil dette emnet virke elementært og til liten nytte, men jeg er sikker på at noen få interessante fakta og enkle sammenligninger vil tillate deg å ta en ny titt på CPU-arbeidet.

Når du velger maskinvare for en datamaskin eller en ny smarttelefon, spør vi først og fremst hvor mange kjerner prosessoren har og hva som er frekvensen av operasjonen. Selve CPU-merket i dette tilfellet er et spørsmål om smak (AMD eller Intel, MTK eller Snapdragon). Men hvis av de presenterte modellene har man en større frekvensverdi i egenskapene, men valget vil mest sannsynlig bli gjort til fordel. La oss se hvorfor dette er så viktig.

"Impulsiv oppførsel" til prosessoren

Prosessoren er hjertet i enhver datamaskin, og disse inkluderer ikke bare kalkulatorer og datamaskiner som brukes i komplekse beregninger, men også alle enheter som jobber med digitaliserte data. For å konvertere dem til musikk, video, bilde, eller dessuten for å tvinge programmet til å utføre visse operasjoner, må strømmen av "nuller" og "enere" som er skrevet inn, sendes gjennom en blokk som utfører logiske operasjoner. Disse prosesseringsmodulene, bygget av en rekke halvledermikrotransistorer, danner kjernen i prosessorformen. Eller, som eksperter sier "stein".

Men tilbake til den digitaliserte datastrømmen, som i realiteten representerer tilstedeværelsen eller fraværet av et signal i en elektrisk krets. Tross alt er det nettopp dette transistoren behandler. Men for å gjøre slike signaler lesbare (skjelbare fra hverandre), gis det i pulser. Skaper deres klokkegenerator, integrert i arkitekturen til selve prosessoren.

I de beste moderne oppstår opptil 5.000.000.000 (fem milliarder!) impulser på ett sekund. Denne verdien måles i gigahertz (GHz) og er klokkehastigheten til prosessorkjernen, som utfører de viktigste beregningsfunksjonene. Jo større den er, jo bedre.

Men den ekstra hertz kommer til prisen av økt strømforbruk og sterk oppvarming.

Vet du frekvensen til CPU-en din?

Du kan finne ut klokkehastigheten til prosessoren som er installert på datamaskinen din på flere måter:

• Se på passet i esken fra CPUen;
• Finn "Min datamaskin" på skjermen, åpne "Egenskaper" i kontekstmenyen og undersøk enhetens generelle parametere;

• Installer AIDA64- eller CPU-Z-programmene, som viser den mest detaljerte informasjonen om prosessoren din.

Vi teller kjerner og gigahertz

I virkeligheten er en mer objektiv indikator på CPU-hastigheten antall operasjoner som utføres per tidsenhet. Og dette er allerede påvirket av antallet mikrotransistorer som er i stand til å behandle flere signaler samtidig. Har du hørt noe om nanoteknologi? Så jo mindre beregningselementet er, jo mer kan de plasseres på "steinen" til prosessoren.

Også klokkeytelsen til prosessoren bestemmes av den (optimalisering av interaksjon mellom individuelle moduler) og antall tråder (kanaler med samtidig tilgang til kjernen).

I tillegg bruker CPU-en flere kjerner for å utføre flere oppgaver samtidig. Dessuten er det prosessorer for smarttelefoner med forskjellige klokkehastigheter for individuelle kjerner: 4 energieffektive (1,8 GHz) og 4 kraftige (over 2,3 GHz). Flerkjerneenheter installert på en PC har sin egen optimaliseringsalgoritme. Dette gir kjernene muligheten til å kjøre med forskjellige klokkehastigheter.

Siden jeg allerede har berørt emnet multicore, vil jeg fortelle deg om en vanlig misforståelse angående hovedemnet vårt. Noen brukere, som for eksempel kjøper en Intel Core 2 Quad-prosessor med en frekvens på 2,5 GHz hver kjerne, tror at de vil motta en enhet som er i stand til å levere 4 x 2,5 = 10 milliarder sykluser per sekund.

Dette, mine venner, er en vrangforestilling. Fordi klokkegeneratoren ikke vil fungere raskere fra dette. Den eneste måten jeg kan glede deg på er at hver kjerne teoretisk sett kan utføre en separat operasjon. Men selv dette krever vanligvis flere klokkesykluser.

Overklokking, struping og oppvarming

Her anser jeg det som nødvendig å svare på et ofte stilt spørsmål. Hva er viktigere når du skal velge prosessor, antall kjerner eller klokkehastigheten?

Begge beregningene måler prosessorytelse. Derfor kan 2 kjerner på 4,5 GHz ikke fungere dårligere enn 4 på 2,5 GHz. Alt avhenger av oppgavene som utføres og av arkitekturen implementert i brikken.

Riktignok er det fortsatt ett forbehold. Du vil ikke legge til kjerner til CPU, men du kan overklokke prosessoren ved å øke klokkefrekvensen. Det er flere måter å gjøre dette på, men de krever alle oppfyllelse av en rekke betingelser:

• Teoretisk prosessoroverklokkingsevne;
• Stabiliteten til elementene for å fungere i høytemperaturmodus eller tilstedeværelsen av et ekstra effektivt kjølesystem;
• Det nødvendige overklokkingspotensialet til hovedkortet.

Det er til og med flere rimelige CPUer som egner seg best for en slik frekvensoppgradering: AMD FX-6300, AMD FX-4350, AMD Athlon X4 860K, Intel Pentium G3258.

Du har sikkert allerede lagt merke til at i vår samtale om klokkefrekvensen, blir et slikt fenomen som oppvarming av prosessoren periodisk nevnt. Disse to parameterne er nært knyttet til hverandre. Det er allerede klart at en kunstig temperaturøkning vil føre til en økning i CPU-temperaturen.

Men hva skjer hvis selve prosessoren av visse grunner varmes opp? For eksempel: et sammenbrudd eller forurensning av en kjøler, uttørking av termisk pasta, arbeid i varme?

I dette tilfellet har CPU-utviklerne gitt en strupefunksjon som overvåker temperaturen på brikken, og når kritiske verdier er nådd, reduserer den automatisk klokkefrekvensen til kjernene og følgelig hastigheten til hele systemet.

Til slutt vil jeg bemerke en ting til. Både RAM og systembussen til hovedkortet har sin egen driftsfrekvens. Og til og med cache-minnet til selve prosessoren, men det er klokkefrekvensen til kjernene som er maksimum.

Husk dette slik at du ikke ved et uhell blir forvirret i termer og enheter.

Dette avslutter min historie om hva en prosessorklokkehastighet er. Jeg skal forberede en ny artikkel for å glede deg med ny interessant informasjon fra datamaskinens liv.