GHz คืออะไร?

ในซีพียูสมัยใหม่ สถิติสองรายการคือหัวใจสำคัญของการโฆษณา อย่างแรกคือความเร็วสัญญาณนาฬิกาในหน่วย GHz และวินาทีคือจำนวนคอร์ของโปรเซสเซอร์ แม้ว่าทั้งสองอย่างมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพ แต่ก็มีปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการ แหล่งรวมขององค์ประกอบนี้หมายถึงการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของสถาปัตยกรรม CPU สองแบบที่แตกต่างกันเป็นเรื่องยาก

ตัวอย่างเช่น คุณไม่สามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ CPU จาก Intel และ CPU จาก AMD ได้โดยตรงโดยการเปรียบเทียบสถิติ วิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการบอกความแตกต่างของประสิทธิภาพคือการทำการวัดประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริง คุณจะพบว่าการเปรียบเทียบประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันบ้างระหว่างเกณฑ์มาตรฐาน สถาปัตยกรรม CPU แต่ละอันมีจุดแข็งและจุดอ่อนที่เหมาะสมหรือต่อสู้กับวิธีการเข้ารหัสโปรแกรมเฉพาะ

เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดสำหรับคุณ การตรวจสอบสถิติประสิทธิภาพในโปรแกรมหรือโปรแกรมที่คุณตั้งใจจะใช้นั้นดีที่สุด หากซอฟต์แวร์นั้นไม่มีการเปรียบเทียบ ทางออกที่ดีที่สุดของคุณคือการตรวจสอบความแตกต่างของประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยโดยรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโปรแกรมที่ทำสิ่งที่คล้ายกัน

ตราบใดที่สถาปัตยกรรม CPU โดยรวมไม่เปลี่ยนแปลงมากเกินไประหว่างรุ่น คุณมักจะเปรียบเทียบสถิติเพื่อดูว่าอันไหนเร็วที่สุด ใช้งานได้เฉพาะเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรมที่เพิ่มขึ้นค่อนข้างน้อย การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของสถาปัตยกรรม CPU มักจะทำให้การเปรียบเทียบเหล่านี้ยากขึ้นอย่างมาก

ตัวอย่างเช่น การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของซีพียู Ryzen ของ AMD ในรุ่นต่างๆ นั้นค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตาม เป็นการยากที่จะคาดการณ์ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพโดยตรงระหว่างซีพียูตระกูล Ryzen ของ AMD และซีพียูตระกูล Bulldozer เนื่องจากสถาปัตยกรรมมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

ประสิทธิภาพเธรดเดียว

ประสิทธิภาพการทำงานแบบเธรดเดียวจะวัดความเร็วของคอร์ CPU ตัวเดียวที่สามารถรันได้ ตัวสร้างความแตกต่างด้านประสิทธิภาพภายในซีพียูรุ่นเดียวคือความเร็วสัญญาณนาฬิกา ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น การเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างรุ่นของ CPU นั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อยเนื่องจากความแตกต่างทางสถาปัตยกรรมเล็กน้อย ในทางตรงกันข้าม การเปรียบเทียบระหว่างผู้ผลิต CPU นั้นซับซ้อนกว่านั้นอีก

ความเร็วสัญญาณนาฬิกาของ CPU วัดเป็น MHz หรือ GHz MHz และ GHz เป็นการหดตัวปกติของ “เมกะเฮิรตซ์” และ “กิกะเฮิรตซ์” Mega เป็นคำนำหน้ามาตรฐาน SI คิดเป็นล้าน ในขณะที่ Giga เป็นคำนำหน้ามาตรฐาน SI คิดเป็นพันล้าน ในฮาร์ดไดรฟ์ โดยทั่วไปข้อมูลจะถูกจัดเก็บเป็นไบต์ MegaByte เป็นล้านไบต์ในขณะที่ GigaByte เป็นพันล้านไบต์ เฮิรตซ์เป็นหน่วยของความถี่ โดย 1Hz คือหนึ่งครั้งต่อวินาที นาฬิกาเดินด้วยอัตรา 1 เฮิรตซ์ ในขณะที่จอคอมพิวเตอร์มาตรฐานมีอัตราการรีเฟรช 60 เฮิรตซ์

ซีพียูตัวแรกที่เคยมีมาคือ Intel 4004 ซึ่งเปิดตัวในปี 1971 มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่ 740KHz, 0.74MHz หรือ 0.00074GHz เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อการออกแบบและความสามารถในการผลิต CPU เพิ่มขึ้น ความเร็วของนาฬิกา CPU ก็มี เพิ่มขึ้น. ในปี 1974 Intel ได้เปิดตัว 8008 ซึ่งมีความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงถึง 2MHz ในปี 2542 AMD ได้เปิดตัว Athlon CPU ซึ่งเป็นเครื่องแรกที่ทำความเร็วได้ 1GHz

หลังจากนั้นไม่นาน การออกแบบ CPU ก็พบกับข้อจำกัดด้านความร้อน โดยพยายามดิ้นรนเพื่อกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นในพื้นที่ขนาดเล็กเช่นนี้ มีการใช้วิธีการแบบมัลติคอร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานต่อไป ซึ่งช่วยให้กระบวนการคู่ขนานสองกระบวนการทำงานพร้อมกันได้ สิ่งนี้เป็นการเพิ่มงานที่สามารถทำได้ในกรอบเวลาที่กำหนดเป็นสองเท่า แต่ไม่ได้เพิ่มความเร็วในการทำกระบวนการเดียวให้เสร็จสิ้น แม้จะมีความยากลำบาก แต่ซีพียูสมัยใหม่ก็สามารถเข้าถึงความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่ 5.5GHz ได้

บทสรุป

ซีพียูใช้นาฬิกาเพื่อควบคุมความเร็ว นาฬิกานี้เดินหลายรอบทุกวินาที เพื่อให้อ่านและทำความเข้าใจได้ง่ายขึ้น ผู้ผลิต CPU นำเสนอความเร็วสัญญาณนาฬิกาของ CPU ในหน่วย GHz GHz เป็นหน่วยที่หมายถึงการเปลี่ยนแปลงหลายพันล้านครั้งต่อวินาที CPU 5GHz ทำงานผ่านรอบนาฬิกาห้าพันล้านรอบต่อวินาที

ทุกอย่างเท่าเทียมกัน มันจะเร็วเป็นห้าเท่าของ CPU ที่ทำงานที่ 1GHz สถาปัตยกรรม CPU นั้นซับซ้อนมาก เมื่อเวลาผ่านไป สถาปัตยกรรมของ CPU ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ซึ่งหมายความว่า CPU 5GHz สมัยใหม่จะเร็วกว่า CPU 1GHz ในอดีตถึงห้าเท่าเมื่อครั้งนั้นมีความล้ำสมัย

นอกจากนี้ GHz ไม่ใช่การวัดเฉพาะสำหรับซีพียู ตัวอย่างเช่น ขณะนี้ GPU มีความเร็วนาฬิกาวัดเป็น GHz รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น ที่มีความถี่ในช่วง GHz จะอยู่ระหว่างไมโครเวฟความถี่สูงพิเศษและส่วนฟาร์อินฟราเรดของแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นความถี่.