Didžioji dauguma kompiuterių procesorių veikia pagal laikrodžio dažnį. Laikrodžio dažnis yra procesoriaus laikrodžio generatoriaus virpesių dažnio matas. Šie laikrodžio impulsai naudojami procesoriaus veiksmams sinchronizuoti ir yra pagrįstas procesoriaus greičio rodiklis. Kitaip tariant, tai greitis, kuriuo CPU gali atlikti konkrečias funkcijas.
Laikrodžio dažnis matuojamas ciklais per sekundę, naudojant SI vienetus Hertz. Šiuolaikiniai procesoriai ir GPU paprastai matuojami gigahercais (GHz) arba milijardais ciklų per sekundę. Istoriškai megahercai (MHz) ir net kilohercai (kHz) buvo naudojami, kai procesoriaus laikrodžio dažnis buvo mažesnis.
Laikrodis nėra ten, kur manote
Galbūt manote, kad tikrasis laikrodžio generatorius, naudojamas procesoriaus taktiniam dažniui nustatyti, yra pačiame procesoriuje. Laikrodžio generatorius yra pagrindinės plokštės procesoriaus mikroschemų rinkinyje. Lustų rinkinys nustato bazinį laikrodį. Paprastai tai yra lygiai 100 MHz. Tada CPU nustato savo laikrodžio greitį, taikydamas daugiklį baziniam laikrodžiui.
Pagrindinis generatorius, nustatantis laikrodžio dažnį, yra kvarco kristalas, svyruojantis tiksliai vienu dažniu, kai veikia elektros krūvis. Daugiklio naudojimas reiškia, kad galima savo nuožiūra pakeisti tikrąjį procesoriaus taktinį dažnį. Tai gali būti naudinga, kai bandote taupyti energiją tuščiąja eiga arba bandant padidinti našumą esant apkrovai. Overclocking yra rankinio šio daugiklio padidinimo procesas.
Kai kurios pagrindinės plokštės siūlo antrą bazinį laikrodį, kuris gali veikti 125 MHz dažniu. Taip susidaro antrasis fizinis kvarco kristalas, kuris svyruoja greičiau. Kaip ir galima tikėtis, tai gali padidinti sistemos našumą net ir CPU su užrakintu daugikliu, nes dabar nebegalima dauginti didesnės vertės. Deja, tai gali sukelti stabilumo problemų su kitais komponentais, nes iš esmės viskas priklauso nuo 100 MHz bazinio laikrodžio. Jūsų rida gali skirtis, tačiau paprastai tai nėra patartina.
Leidžiama nustatyti greičio apribojimus
Elektronai elektros grandinėse gali keliauti gana greitai, paprastai du trečdalius šviesos greičio. Tai gali skambėti greitai, tačiau yra tam tikrų problemų, susijusių su laikrodžio dažniu GHz diapazone. Esant 5 GHz taktiniam dažniui, procesoriaus laikrodis svyruoja kartą per 0,2 nanosekundės. Absoliutus Visatos greičio apribojimas yra šviesos greitis vakuume. Šviesos greitis yra labai didelis, beveik 300 milijonų metrų per sekundę. Vis dėlto per 0,2 nanosekundės šviesa nuskrieja tik 6 centimetrus arba 2,4 colio.
Dabar procesoriai nėra ypač dideli, tačiau jie yra palyginti arti šešių centimetrų dydžio. Kelias a – lėtesnis už šviesą – elektrono eitų per centrinį procesorių, vargu ar yra tiesus. Dėl to kyla darnos problemų, nes naudojant vieną laikrodį viena procesoriaus pusė paprasčiausiai gautų laikrodžio impulsą vėliau. Siekiant kovoti su tuo, centriniai procesoriai turi kelis laikrodžius, kurie visi yra kruopščiai sinchronizuojami, tačiau apima daug mažesnę viso procesoriaus plotą. Tai leidžia šiuolaikiniams didelės spartos procesoriams sinchronizuoti.
Biningas
CPU yra sukurti veikti tam tikru laikrodžio greičiu. Gamintojai juos parduoda su garantuotu laikrodžio greičiu. Greitesni modeliai beveik visada bus brangesni. Net ir be defektų, gamybos leistini nuokrypiai lemia nedidelius nukrypimus, turinčius įtakos našumui. Prieš parduodant kiekvieną procesorių, jis išbandomas siekiant patvirtinti jo galimybes. Jis surūšiuojamas į didelio našumo „dėžutę“, jei gali pasiekti didžiausią laikrodžio dažnį.
Panašiai CPU, kurie nepasiekia didžiausio greičio, bet gali pasiekti greitį, numatytą žemesnėms procesorių pakopoms, yra surūšiuojami į mažesnio našumo dėžes. Šis procesas vadinamas „sujungimu“ ir paprastai reiškia, kad brangesni procesoriai greičiausiai galės veikti didesniu taktiniu dažniu. Gali būti, kad žemesnių talpyklų centriniai procesoriai veiktų geriau nei reklamuojama pakopa. Tačiau jie gali neviršyti to, nes paprastai nebuvo dedami į aukštesnes šiukšliadėžes.
Tačiau ne kiekvienas procesorius yra tobulas, o gamybos defektai gali tiesiog neleisti CPU kada nors veikti. Šie gamybos defektai kartais gali būti pakankamai nedideli, kad tam tikras funkcijas galima tiesiog išjungti. Pavyzdžiui, jei procesorius turi mažą gedimą, tai gali neleisti veikti vienam branduoliui, o likusiam procesoriui viskas gerai.
Norėdamas parduoti gaminį, gamintojas paprastai išjungia paveiktas dalis ir, jei reikia, kad atitiktų produkto pakopą, net kai kurias puikiai veikiančias dalis. Tai gali leisti gamintojui parduoti, pavyzdžiui, šešių branduolių procesorių kaip keturių branduolių procesorių, o tai vis tiek uždirba daugiau pinigų, nei paprasčiausiai išmesdami brangų produktą. Paprastai tai neturi tiesioginės įtakos laikrodžio dažniui, nors tai gali reikšti, kad tai, kas būtų buvusi aukščiausios talpos CPU, patenka į žemesnę pakopą, nes kai kurios dalys buvo išjungtos.
Išvada
Laikrodžio dažnis yra kritinis procesoriaus našumo veiksnys, nors jis gali būti tiesiogiai nepalyginamas tarp procesoriaus architektūrų. Centrinio procesoriaus laikrodžio dažnis iš tikrųjų nustatomas netiesiogiai. Standartinis 100MHz bazinis laikrodis naudojamas beveik visuose kompiuteriuose.
Tada CPU nustato šio bazinio laikrodžio daugiklį, kad gautų tikrąjį laikrodžio dažnį. CPU parduodami su garantija, kad jie veiks tam tikru ar mažesniu laikrodžio dažniu. Daugeliu atvejų jie gali būti nustumti toliau, naudojant įsijungimą. Tačiau tam dažnai reikia gero aušinimo, nes sunaudojama daugiau energijos ir sukuriama daugiau šilumos.