Частота? ГГц? 2.6? Ghz?
С точки зрения технической, звучит определение так:
Тактовая частота – это количество произведенных тактов за определенное количество времени.
Для меня это тоже был темный лес, когда на первом курсе я писал это в тетрадке, учившись на программиста. Тогда я, как и многие сейчас вообще не понимал, что это означает и для чего это нужно?
Объясню на примеры, с ним будет легче разобраться, как это работает. Начнем.
Давайте представим, что 1 удар по музыкальному барабану – это 1 такт у процессора. Берем для сравнения два барабана, по одному ударяют 120 раз в минуту, по второму ударяют 80 раз в минуту, будет очевидным, что частотность звука первого барабана выше и громче, чем у второго.
Для самостоятельного эксперимента можете взять в руку обычную пишущую ручку, засечь 10 секунд и сделать 10 ударов ребром от ручки по столу, а затем за тоже самое время сделать 20 ударов, итог будет тот же что и с барабанами.
Еще нужно понимать, что если у музыканта будет четыре барабана, вместо одного, то количество ударов не умножиться на кол‐во барабанов, а распределяется на все, тем самым появятся более широкие возможности в проигрывании звуков.
Запомнить! Количество ядер не умножается на гигагерцы.
И именно поэтому, нигде в описаниях нет таких больших цифр, как 12Ghz или 24ГГц, ну и т.д., если только в результатах оверклокинга, и то навряд ли.
В микропроцессоре за такт выполняется какое‐то количество команд. То есть чем выше тактовая частота, тем больше выполненных команд за определенное количество времени происходит внутри микропроцессора.
Кстати, о том, что там внутри, вы можете узнать в статье – « », которая уже появилась на блоге. Дальше интересней, так что , чтобы всегда быть в курсе о появлении новых статей.
В гигагерцах или в мегагерцах, в сокращенном виде обозначается как – ГГц или МГц, Ghz или Mhz.
3.2 Ghz = 3200 Mhz – это одно и тоже, только в разных величинах.
На сайтах, в описании частота обозначается по разному. Примеры приведены ниже и выделены синим цветом.
В работе за компьютером это параметр влияет на:
Как влияет в играх? Напрямую зависит от того, сколько нужно мощности для игры. Производители рекомендуют использовать от 3,0Ггц и выше. Все зависит именно от самой игры и рекомендаций, которые к ней прилагаются. Где их смотреть? Можете почитать , в которой подробно я все рассказал.
Одна из моделей CPU, которая имеет самую большую тактовую частоту на момент написания статьи – это Intel i7‐8700K.
Многие конечно считают, что это параметр не самый важный, но этот показатель напрямую влияет на производительность пк, поэтому если у вас есть возможность приобрести более высокую гигагерцовость, советую его рассмотреть.
На мой взгляд я бы рассматривал вот эти оптимальных моделей для различных задач:
Для каких задач они предназначены? Можете посмотреть в статье как , чтобы потом не пожалеть.
Цены не указываю, так как они всегда меняются, так что смотрите. Выбор за вами.
Надеюсь вам стало все понятно. На этом буду заканчивать. Чтобы оставаться в курсе о появлении новых, понятных и интересных статей на моем блоге , оставляйте комментарии, мне всегда интересно ваше мнение. Спасибо за внимание. До встречи в новых статьях.
Мы продолжаем серию материалов, посвящённых исследованию производительности современных процессоров в реальных задачах и влиянию различных их характеристик на производительность. В этой статье мы затронем тему, которую ранее не исследовали: влияние на производительность частоты работы ядра. Теоретически данный вопрос в достаточной степени проработан: в любой конкретной архитектуре при росте частоты работы ядра, производительность процессора должна сначала практически линейно расти, потом, на определённом этапе, темпы роста должны замедляться, и, наконец, начиная с некой частоты, дальнейшее её наращивание становится уже бессмысленным т.к. перестаёт приводить к росту производительности процессора. Причина этих явлений также давно обозначена: производительность «упирается» в подсистему памяти, которая просто не успевает доставлять данные и код с такой скоростью, с которой их обрабатывает ядро CPU.
Нас же, как практиков, заинтересует простой вопрос: где именно наступают эти «переломные частотные моменты» в случае с конкретными процессорными архитектурами? Сегодня мы исследуем данный вопрос применительно к процессору Intel Core i7.
Тестовый стенд остался таким же, как и в двух предыдущих сериях, посвящённых процессору Intel Core i7:
Для исследований было решено взять 4 «процессора» с частотами от 1,86 до 3,06 ГГц, и шагом ровно в 400 МГц. Навскидку, мы посчитали, что для выявления основных тенденций этого хватит (не ошиблись). Штатная частота используемого CPU - как раз 3,06 ГГц (множитель ядра 23). Меньшие частоты получались путём уменьшения множителя, соответственно:
Множитель внеядра* (да простят нас читатели за этот новояз, но попробуйте сами перевести одним словом англоязычный термин «uncore») у всех процессоров серии Core i7 одинаков - x16 (частота работы внеядра, соответственно - 2,13 ГГц). Технология Hyper-Threading была включена, а вот Turbo Boost пришлось выключить т.к. в данном исследовании нам был нужен процессор, работающий на строго определённых частотах.
* - Часть процессоров Core i7, находящаяся «снаружи ядра», и работающая на своей, отличной от ядра частоте. Две наиболее значимые части внеядра - контроллер памяти и контроллер процессорной шины.Тестирование
На первом графике приведена кривая роста производительности, построенная на основании баллов производительности каждого «процессора», вычисленных, согласно нашей методике тестирования (красная линия). Синяя же линия олицетворяет собой «идеально масштабируемую» производительность, которая вычисляется, исходя из предыдущего результата и предположения о том, что следующий результат будет настолько же больше, насколько выросла частота процессора. Т.е. если 1,86 ГГц CPU продемонстрировал в некой группе производительность X, подразумевается, что «идеальная» производительность 2,26 ГГц CPU будет равна Y=X*2,26/1,86. Соответственно, производительность 2,66 ГГц процессора будет равна Z=Y*2,66/2,26. Зачем эта линия на графике? Нам кажется, что она позволяет сделать результаты данного тестирования существенно более наглядными. В конце концов, конкретные цифры всегда можно взять из , а вот степень расхождения между практикой и идеалом проще оценивать визуально.
На втором графике (если в нём есть необходимость) линии олицетворяют прирост производительности по мере увеличения частоты для каждого приложения из данной тестовой группы в отдельности. Отсчёт начинается с системы с частотой CPU 1,86 ГГц, производительность которой, соответственно, принята за 100% - поэтому все линии выходят из одной точки. Этот график позволяет нам более точно отследить поведение отдельных программ.
И, наконец - таблица с результатами тестов (также по каждому приложению в отдельности). Начиная со столбика «2,26 ГГц», в ней присутствуют не только абсолютные величины результатов, но и некие проценты. Что это? Это цифра, отражающая прирост производительности данной системы по отношению к предыдущей . Запомните, это очень важно: по отношению к предыдущей, а не к исходной . Таким образом, если мы видим в столбике «2,66 ГГц» цифру 22% - это значит, что система в данном приложении показала на 22% более хороший результат, чем при частоте процессора 2,26 ГГц .
Вообще, нелишним будет озвучить «идеальные» значения прироста производительности, чтобы читателям было проще ориентироваться в содержимом таблиц. Значения эти равны, соответственно:
Учитывая то, что разброс +/-2% у нас принято считать допустимой погрешностью измерений, мы получаем 3 диапазона: от +20 до +24%, от +16 до +20%, и от +13 до +17%. Хотя, впрочем, нижние границы нас не очень интересуют: масштабируемость запросто может являться неидеальной, и даже равняться нулю (отрицательной, теоретически, быть не может). А вот суперлинейный прирост с идеальной точки зрения невозможен - поэтому значения выше +24%, +20% и +17%, соответственно, придётся как-то объяснять.
Также, традиционно, мы даём любознательным читателям ссылку на таблицу в формате Microsoft Excel , в которой приведены все результаты тестов в самом подробном виде. А также, для удобства их анализа, присутствуют две дополнительные закладки - «Compare #1» и «Compare #2». На них, как и в таблицах, присутствующих в статье, произведено сравнение четырёх систем в процентном отношении. Разница очень простая: в случае с Compare #1, проценты вычисляются так же, как в таблицах в статье, - по отношению к предыдущей системе, а в случае с Compare #2, все системы сравниваются с базовой (1,86 ГГц).
| 1,86 GHz | 2,26 GHz | 2,66 GHz | 3,06 GHz | ||||
| 3ds max * | 10,57 | 12,64 | 20% | 15,43 | 22% | 16,43 | 6% |
| Lightwave ↓ | 23,02 | 18,64 | 23% | 15,28 | 22% | 12,87 | 19% |
| Maya | 2,55 | 3,12 | 22% | 3,84 | 23% | 4,22 | 10% |
| SolidWorks ↓ | 70,64 | 64,5 | 10% | 60,72 | 6% | 57,8 | 5% |
| Pro/ENGINEER ↓ | 1457 | 1235 | 18% | 1093 | 13% | 1023 | 7% |
| UGS NX | 2,35 | 2,72 | 16% | 2,73 | 0% | 3,23 | 18% |
| Group Score | 94 | 111 | 18% | 127 | 14% | 140 | 10% |
Ждать от группы визуализации идеальной масштабируемости не стоило - всё-таки, по идее, в данном процессе не последнюю роль должна играть видеокарта. Однако, как оказалось, пакеты трёхмерного моделирования при интерактивной работе весьма существенно зависят от процессора, несмотря на использование различных 3D API (Lightwave и Maya - OpenGL, 3ds max - Direct3D). Собственно, чемпионом является как раз Lightwave, график которого представляет собой практически идеально прямую линию. Инженерные пакеты намного более скромны в аппетитах (то есть, получается, лучше используют видеокарту). Сверхлинейный рост производительности наблюдается при переходе с частоты 2,26 ГГц на частоту 2,66 ГГц (три раза) и при переходе с частоты 2,66 ГГц на частоту 3,06 ГГц (один раз). Пока что просто запомним это.
| 1,86 GHz | 2,26 GHz | 2,66 GHz | 3,06 GHz | ||||
| 3ds max | 11,15 | 13,41 | 20% | 15,9 | 19% | 17,6 | 11% |
| Lightwave ↓ | 120,9 | 99,06 | 22% | 84,66 | 17% | 74,41 | 14% |
| Maya | 03:35 | 02:57 | 21% | 02:31 | 17% | 02:13 | 14% |
| Group Score | 108 | 131 | 21% | 154 | 18% | 173 | 12% |
Рендеринг, как и следовало ожидать, масштабируется практически идеально, причём независимо от пакета (и, соответственно, рендер-движка) - линии 3ds max, Maya и Lightwave на индивидуальном графике практически слились в одну толстую линию.
| 1,86 GHz | 2,26 GHz | 2,66 GHz | 3,06 GHz | ||||
| Maya | 5,77 | 6,97 | 21% | 8,33 | 20% | 9,82 | 18% |
| SolidWorks ↓ | 60,48 | 51,06 | 18% | 41,31 | 24% | 40,96 | 1% |
| Pro/ENGINEER ↓ | 2658 | 2186 | 22% | 1725 | 27% | 1539 | 12% |
| UGS NX ↓ | 3,57 | 4,19 | 17% | 4,96 | 18% | 5,57 | 12% |
| MAPLE | 0,1296 | 0,1569 | 21% | 0,1925 | 23% | 0,2197 | 14% |
| Mathematica | 1,8134 | 2,225 | 23% | 2,7142 | 22% | 3,0364 | 12% |
| MATLAB ↓ | 0,063229 | 0,052212 | 21% | 0,045011 | 16% | 0,0406 | 11% |
| Group Score | 85 | 102 | 20% | 123 | 21% | 137 | 11% |
Напомним, что в «вычислительной» группе участвуют приложения трёх типов: инженерные CAD, математические пакеты, и даже один пакет трёхмерного моделирования. Ситуация сложилась забавная: ни в одной группе, состоящей более чем из одного члена, «согласья нет». MAPLE и Mathematica возглавляют рейтинг самых хорошо масштабирующихся приложений (к ним присоединяется пакет трёхмерного моделирования Maya), однако у MATLAB с масштабируемостью скорости при росте частоты всё существенно хуже, особенно под конец. Инженерные CAD и вовсе разбрелись кто куда: у Pro/ENGINEER с масштабируемостью всё отлично, у UGS NX - похуже (его линия практически совпадает с MATLAB), а SolidWorks при переходе с 2,66 ГГц на 3,06 ГГц вообще практически никакого ускорения не получил. Соответственно, бессмысленно пытаться рассуждать о каких-то тенденциях при таком разнобое. Впрочем, благодаря приложениям-лидерам, средняя масштабируемость по группе вышла очень высокой (см. первый график - расхождение с идеалом весьма незначительно и начинается только под конец). И снова мы наблюдаем случаи сверхлинейного роста производительности, причём наиболее массовые при переходе с частоты 2,26 ГГц на 2,66 ГГц. Обратите внимание: учитывая количество случаев, это уже можно смело считать обозначившейся тенденцией.
| 1,86 GHz | 2,26 GHz | 2,66 GHz | 3,06 GHz | ||||
| ACDSee ↓ | 07:36 | 06:09 | 24% | 05:22 | 15% | 05:21 | 0% |
| Paint.NET ↓ | 00:24 | 00:20 | 20% | 00:17 | 18% | 00:15 | 13% |
| PaintShop Pro ↓ | 15:42 | 13:05 | 20% | 10:24 | 26% | 09:48 | 6% |
| Photoimpact ↓ | 10:13 | 08:25 | 21% | 07:15 | 16% | 06:33 | 11% |
| Photoshop ↓ | 08:52 | 07:32 | 18% | 06:20 | 19% | 05:50 | 9% |
| Group Score | 90 | 108 | 20% | 129 | 19% | 138 | 7% |
В группе растровой графики можно отметить поведение двух программ, выбивающихся из общей колеи: пакет ACDSee, который под конец перестал масштабироваться вообще (несмотря на то, что до этого у него всё было в норме и из общей группы он ничем не выделялся), и PaintShop Pro, у которого наблюдается резкий сверхлинейный скачок производительности... опять при переходе 2,26 → 2,66 ГГц! Чтобы не томить читателей, скажем сразу: увидим мы этот феномен ещё не раз и не два, а возможное объяснение ему мы дадим после комментариев ко всем тестам, т.к. по нашей версии оно универсальное, и от типа программного обеспечения совершенно не зависит.
| 1,86 GHz | 2,26 GHz | 2,66 GHz | 3,06 GHz | ||||
| 7-Zip ↓ | 06:06 | 05:02 | 21% | 04:12 | 20% | 03:46 | 12% |
| WinRAR ↓ | 01:57 | 01:34 | 24% | 01:18 | 21% | 01:15 | 4% |
| Group Score | 89 | 110 | 24% | 132 | 20% | 142 | 8% |
Почти идеальная масштабируемость - и опять у WinRAR сверхлинейный рост в уже хорошо нам знакомой точке.
И снова мы наблюдаем «горб» на графике в районе 2,66 ГГц, где реальная производительность несколько превосходит идеальный прогноз. Однако расхождение не очень большое (см. ), около 2%, поэтому нельзя утверждать точно, имеем ли мы дело с вышеописанным феноменом, или же с банальной погрешностью измерений. Хотя, конечно, то, что эта «погрешность» опять возникла именно на точке 2,66 ГГц - конечно, наводит на определённые размышления. :)
Достаточно странный результат, требующий дополнительных исследованний. Создаётся впечатление, что тест во что-то «упёрся», и это явно не процессор. Судя по данным , подозревать подсистему памяти не стоит. Быть может, жёсткий диск?..
| 1,86 GHz | 2,26 GHz | 2,66 GHz | 3,06 GHz | ||||
| Canopus ProCoder ↓ | 05:28 | 04:33 | 20% | 03:39 | 25% | 03:18 | 11% |
| DivX ↓ | 05:58 | 05:02 | 19% | 04:22 | 15% | 03:53 | 12% |
| Mainconcept VC-1 ↓ | 08:34 | 07:09 | 20% | 06:01 | 19% | 05:26 | 11% |
| x264 ↓ | 09:53 | 08:12 | 21% | 07:02 | 17% | 06:10 | 14% |
| XviD ↓ | 03:40 | 03:05 | 19% | 02:39 | 16% | 02:22 | 12% |
| Group Score | 97 | 117 | 21% | 138 | 18% | 154 | 12% |
Одна из самых хорошо масштабируемых групп в этом тестировании, причём график по приложениям тоже очень плотный - все кривые, кроме одной, почти что складываются в одну толстую линию. Как ни странно, лидером группы является довольно старый Canopus ProCoder. Впрочем, данный феномен можно попытаться объяснить тем, что он же не очень хорошо использует многоядерность: более современные кодеки, умеющие задействовать все 8 ядер, должны создавать бо льшую нагрузку на подсистему памяти - и, соответственно, зависеть ещё и от неё. А Canopus ProCoder остаётся зависеть исключительно от процессора.
Ситуация настолько похожа на предыдущую, что можно было бы сэкономить на диаграммах, использовав оба раза одну и ту же. :) Впрочем, ничего странного в этом нет: коль SPECjvm способен создавать хорошую нагрузку для процессоров с любым количеством ядер - неудивительно, что он и масштабируется хорошо при повышении быстродействия CPU.
| 1,86 GHz | 2,26 GHz | 2,66 GHz | 3,06 GHz | ||||
| STALKER: Clear Sky | 48 | 55 | 15% | 59 | 7% | 60 | 2% |
| Devil May Cry 4 | 195 | 198 | 2% | 199 | 0% | 202 | 2% |
| Far Cry 2 | 49 | 57 | 16% | 62 | 9% | 65 | 5% |
| Grand Theft Auto 4 | 58 | 63 | 9% | 65 | 3% | 66 | 2% |
| Lost Planet | 43 | 43 | 0% | 43 | 0% | 43 | 0% |
| Unreal Tournament 3 | 129 | 142 | 10% | 155 | 9% | 165 | 6% |
| Crysis: Warhead | 46 | 48 | 4% | 54 | 13% | 56 | 4% |
| World in Conflict | 45 | 48 | 7% | 50 | 4% | 50 | 0% |
| Left 4 Dead | 101 | 116 | 15% | 142 | 22% | 150 | 6% |
| Group Score | 102 | 109 | 7% | 116 | 6% | 118 | 2% |
Тройка лидеров по процессорозависимости: Left 4 Dead*, Far Cry 2 и Unreal Tournament 3, причём Left 4 Dead идёт впереди всех с весомым отрывом. Следует заметить, что вхождение в тройку Unreal Tournament 3 может быть объяснено особенностью самого теста: в отличие от других игровых бенчмарков, бенчмарк для UT3 не воспроизводит заранее записанную демку, а имитирует реальную игру (CTF), с той только разницей, что всеми игроками на поле управляет компьютер. Потенциально, это действительно гораздо более сложная для процессора задача т.к. управление 8-ю игроками в режиме реального времени создаст хорошую вычислительную нагрузку даже при самом примитивном «искусственном интеллекте». Однако в целом всё плохо (или хорошо - зависит от того, с какой стороны смотреть): игровая группа демонстрирует самую низкую процессорозависимость, являясь по данному параметру «лидером наоборот» сегодняшнего тестирования.
* - мы привели результаты Left 4 Dead в таблице и на диаграмме т.к. они оказались самыми показательными с точки зрения зависимости от процессора, но не стоит забывать о том, что данный бенчмарк входит в группу «опциональных тестов», и, соответственно, не влияет на общий балл игровой группы.Заключение
Что ж, настала пора наконец-таки дать объяснения последнему неразгаданному феномену: массовым случаям сверхлинейного роста производительности при переходе от частоты 2,26 ГГц к частоте 2,66 ГГц. Быть может, мы кому-то покажемся несколько занудными:), однако давайте все вместе «станцуем от печки» - честное слово, так интереснее.
Итак: что нужно для того, чтобы на одном из «переходов» образовался сверхлинейный прирост производительности? Вопрос кажется дурацким (ибо ответ в первом приближении: «чтобы следующий по частоте процессор был сверхлинейно быстрее»), однако подождите делать преждевременные выводы: быстрее - отнюдь не единственный вариант. Если представить нашу гипотетическую идеальную производительность как функцию от частоты, т.е. быстродействие (S) = частота (F) * некий коэффициент (K), то сверхлинейный рост невозможен. Что нужно для того, чтобы он появился? Для этого нужно, чтобы следующему по частоте процессору спустился с небес некий бонус (+B) или... чтобы предыдущий процессор получил бонус отрицательный (-B) т.е. оказался бы медленнее, чем ему положено согласно его частоты. Итак, чувствуете, как изменилась наша задача? Теперь нам нужно найти ответ не на один вопрос, а на один из двух: либо на вопрос «почему 2,66 ГГц процессор такой быстрый?», либо «почему 2,26 ГГц такой медленный?» При этом также нельзя исключать того, что существуют ответы на оба вопроса*.
* - Вы правильно догадались: так оно на самом деле и есть. :)
Искали бы мы эти ответы, наверное, намного дольше, если бы не один счастливый факт: мы-то чётко понимали, что де-факто, физически, процессор был один и тот же . Изменялся только коэффициент умножения, с помощью которого получается частота работы ядра. Значит, если отбросить магию маленьких зелёных человечков, ответ может быть один: дело именно в коэффициенте умножения. Впрочем, это ещё не ответ. Это лишь область для поисков.
Ещё одно наше везение состояло в том, что коэффициенты умножения «быстрого» и «медленного» процессора уж очень сильно разнятся: 17 и 20. Первое число - вообще простое, т.е. делится только само на себя и на единицу. Второе - делится на 2, 4, 5 и 10. И вот как раз на цифре «4» прозвучала та самая «эврика!» - ну да, конечно же - коэффициент умножения внеядра во всех случаях был равен 16, а это число тоже делится на 4!
Подводя итоги: видимо, расходы на согласование между ядром и внеядром, когда они работают на разных частотах - действительно существенный фактор, способный влиять в том числе на быстродействие процессора. Соотношение между коэффициентами умножения ядра и внеядра в случае с частотой первого 2,26 ГГц, довольно «неудобное» - 17:16. И ввиду того, что 17 - простое число, сократить эту дробь невозможно. В случае с 2,66 ГГц процессором, соотношение составляет 20:16, что легко сокращается до 5:4. Судя по всему, универсальное правило «чем сильнее асинхронность - тем хуже», работает и в данном случае. Косвенным подтверждением этого служит вторая диаграмма, где сравнивается идеальный и реальный средний прирост производительности: чётко видно, что 2,66 ГГц процессор намного ближе к своему идеалу, чем 2,26 ГГц.
Разумеется, мы не можем сейчас настаивать на том, что изложенная гипотеза является доказанной: выявленный феномен требует дополнительного исследования, вполне возможно, с привлечением низкоуровневых тестов, которые в подобных случаях обеспечивают бо льшую точность и больший разброс, нежели тесты с помощью реального ПО. Однако в рамках ныне проведенного исследования, гипотеза выглядит вполне непротиворечиво, и, к тому же, никакого другого объяснения вышеизложенным фактам, мы придумать пока не смогли.
Что же касается двух случаев сверхлинейного роста при переходе границы 2,66 / 3,06 ГГц - то их нам, увы, остаётся объявить «артефактами» данного тестирования т.к. с логической точки зрения они необъяснимы, а количество случаев настолько невелико, что списать всё на случайность ещё можно.
Конечно, несколько неожиданно наблюдать настолько стремительно возрастающую разницу между идеальным (под идеальным мы подразумеваем соответствующий росту частоты) приростом производительности и реальным уже на частоте 3,06 ГГц. Фактически, это означает, что даже в лучшем случае производительность гипотетического Core i7 3,46 ГГц будет равна примерно 156 баллов по нашей шкале (3,46 умножить на предполагаемую эффективность порядка 45 баллов за гигагерц) - и это ещё достаточно оптимистичный прогноз. С другой стороны - может, увеличение объёма кэша третьего уровня позволит поднять общую эффективность системы, так что бить тревогу ещё рановато. Собственно, это косвенно подтверждается достаточно спокойной позицией Intel, которая отнюдь не торопится с анонсами новых процессорных архитектур, предпочитая «подтягивать хвосты» в других областях - например, в области графических решений и их интеграции с CPU. Поэтому в целом, мы бы сказали, ничего удивительного нам сегодняшнее тестирование не открыло: да, как правило, в рамках одной и той же архитектуры, чем больше частота - тем меньше эффективность. Это давно всем известно, и блестяще подтвердилось практическими результатами.
Однако раз уж мы провели такое полномасштабное тестирование, грех было бы останавливаться на одной только процессорной тематике, не затронув сами программы. Давайте посмотрим: а какие группы ПО из используемой методики как реагируют на увеличение частоты работы процессорного ядра? Для начала, возьмём разницу между двумя крайними точками: 1,86 ГГц и 3,06 ГГц.
Распределение вполне ожидаемое: научные и инженерные вычисления, рендеринг, архивация, кодирование видео. Несколько правда, странно наличие в нижних строчках группы кодирования аудио. Самая нижняя позиция игровой подгруппы, наоборот, лишь подтверждает правильность нашего выбора опций для тестирования: с нормальными графическими настройками производительность в играх и не должна сильно зависеть от процессора.
А теперь давайте посмотрим на тот же рейтинг, но уже с точки зрения разницы между двумя последними позициями: 2,66 ГГц и 3,06 ГГц. Эта диаграмма позволит нам ответить на вопрос: какие приложения сохраняют хорошую масштабируемость даже на самом верхнем пределе частот?
Первый сюрприз связан как раз с первым же местом: лучше всего масштабируются на верхних частотах, как оказывается, Java-приложения. Больше сюрпризов не наблюдается: все те же рендеринг, кодирование видео, научные и инженерные расчёты. В целом, можно констатировать, что никаких расхождений с нашими интуитивными ощущениями две последних диаграммы не вызывают: даже не видя результатов, руководствуясь одними только логикой и здравым смыслом, пятёрку лидеров любой из редакторов процессорного раздела назвал бы легко.
Подводя итоги, можно продолжить мысль, высказанную абзацем выше: несмотря на отсутствие откровений, тестирование получилось весьма полезное - именно ввиду теоретической предсказуемости результатов. Нет ничего лучше, чем время от времени, обстоятельно, с толком, с расстановкой, экспериментально убедиться в том, что старые добрые, чисто теоретическим путём выведенные закономерности, до сих пор действуют. А то иной раз задумаешься: а вдруг их уже отменили, а мы до сих пор по старинке рассуждаем? :)
Для синхронизации и согласования работы различных устройств, имеющих разное быстродействие, используется тактовая частота. Любая команда выполняется за один или несколько циклов (тактов), а скорость чередования импульсов (частота) задает ритм работы всех составляющих системы и во многом определяет скорость работы. Источником тактовой частоты является отдельный блок – генератор, который представляет собой кварцевый резонатор. Чем больше импульсов за одну секунду подает генератор, тем быстрее происходят вычислительные операции, тем быстрее работает компьютер. Именно так до недавнего времени и было, но с изобретением многоядерных процессоров ситуация несколько изменилась. Итак, тактовая частота – это количество импульсов в секунду, которые синхронизируют работу компьютера.
Сегодня на производительность работы компьютера оказывает влияние не только тактовая частота, а и объем кэша, количество ядер, скорость работы видеокарты и архитектура процессора. Например, современные многоядерные процессоры имеют относительно невысокую тактовую частоту, а работают намного быстрее. Это достигается путем программного разделения вычислительных операций между ядрами процессора. Таким образом, операция при меньшей скорости обработки выполняется быстрее – увеличивается быстродействие компьютера. После появления многоядерных процессоров повышение тактовой частоты стало не столь актуальным. Сегодня скорость работы компьютера, наряду с этим параметром, определяется и количеством ядер, и скоростью реакции/обработки данных в других частях системы.
В процессе изготовления процессоры тестируются в различных режимах, при различных температурах и давлении. В результате тестов определяется максимальная рабочая тактовая частота, которая и стоит на маркировке. Но это не самое большое ее значение, существует такое понятие, как разгон процессора, при котором тактовая частота намного возрастает.
Производство многоядерных процессоров решило еще одну проблему: уменьшение температуры процессора. С увеличением тактовой частоты повышалось выделение тепла процессором, что вело к перегреву и сбоям в работе. Многоядерные процессоры позволили при невысоких частотах увеличить быстродействие. Многие современные модели при неполной загрузке могут временно понижать тактовую частоту, сокращая энергопотребление и выделение тепла. За это время процессор успевает остывать, что ведет к снижению оборотов вентиляторов, уменьшению потребления электроэнергии и понижению шумов (на высоких оборотах вентиляторы «звучат» достаточно громко).
Для игровых компьютеров не меньшую роль играет тактовая частота видеокарты. Тут имеется прямая зависимость – чем выше этот параметр, тем быстрее идет прорисовка готовых пикселей и выборка текстурных данных. Но устанавливать высокоскоростную видеокарту и иметь низкоскоростной процессор и ОЗУ небольшого объема не имеет смысла. Параметры всех этих устройств должны быть сбалансированы. Только в этом случае компьютер будет работать с высокой скоростью и без сбоев.
fb.ru
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.
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.
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.
mobcompany.info
Частота процессора - внутренняя тактовая частота, на которой работает микросхема. Как отмечалось в этой категории, обработка команды реализуется за несколько стадий. На каждую стадию расходуется несколько десяткой и даже сотен тактов синхронизации.
Быстродействие процессора зависит от внутренней тактовой частоты. Чем выше частота процессора, тем пропорционально выше его производительность, так как в среднем за каждый такт выполняется элементарная микроинструкция.
Каждый процессор определенного типа представлен целой линейкой микросхем. Каждая модель этой линейки отличается внутренней частотой. Внешняя частота у них одинакова. Частота процессора обязательно указывается в названии модели через пробел. Кроме частоты, отличия могут затрагивать такие параметры, как напряжение питания, потребляемая мощность, отключение некоторых выводов, задержки и т.д. Подобные изменения внутри линейки оцениваются степпингом.
Частота определяется в процессе испытаний и наносится на крышку микропроцессора. Линейка процессоров постоянно пополняется новыми, более быстрыми моделями, а самые медленные модели снимаются с производства. Однако существует верхняя граница внутренней частоты, определяемая в основном ограничением, связанным с технологическими нормами изготовления микропроцессора.
Внешняя частота процессора определяет частоту, с которой процессор обменивается данными с внешней шиной, и связана с шиной FSB.
Если внешняя шина процессора рассматривается на уровне блока интерфейса шины, то магистралью обмена данными между процессором и чипсетом является системная шина.
Следует отметить, что эффективная частота системной шины бывает вдвое выше, если для передачи данных используется синхронизация фронтом и срезом синхроимпульсов тактового генератора (например, для шины EV6).
Увеличение эффективной частоты системной шины сверх частоты внешней шины процессора называется внешним разгоном процессора. Некоторые системные платы предоставляют возможность постепенно увеличивать частоту FSB с шагом 1 МГц, пока не будет найдена наибольшая FSB, на которой вся система еще стабильно работает. Внешний разгон дает значительно больший эффект, чем внутренний разгон процессора, поскольку повышает скорость обмена с процессором.
При подборе компонентов системной платы следует добиваться баланса между эффективной частотой системной шины и частотой системы памяти. Следует максимально приблизить значения этого параметра. В этом случае потенциал модулей ОЗУ и микропроцессора используется с наибольшим эффектом.
CPU – central processing unit, или центральное обрабатывающее устройство. Представляет собой интегральную схему, которая выполняет машинные инструкции. Внешне современный ЦП выглядит как небольшой блок размером около 4-5 см с контактами-ножками на нижней части. Хоть и принято называть этот блок , сама интегральная схема находится внутри этого корпуса и представляет собой кристалл кремния, на который с помощью литографии наносятся электронные компоненты.
Верхняя часть корпуса ЦП служит для отвода тепла, которое образуется в результате работы миллиарда транзисторов. На нижней части расположены контакты, которые нужны для соединения чипа с материнской платой с помощью сокета - определённого разъёма. ЦП - самая производительная часть компьютера.
Производительность процессора принято оценивать по его тактовой частоте. Это количество операций или тактов, которые может произвести ЦП за секунду. По сути, время, за которое процессор обрабатывает информацию. Вся загвоздка заключается в том, что разные архитектуры и устройство ЦП могут выполнять операции за различное количество тактов. То есть, одному ЦП для определённой задачи может понадобиться один такт, а другому - 4. Таким образом, первый может оказаться более эффективным со значением в 200 МГц, против второго с показателем в 600 МГц.
То есть тактовая частота, по сути, не даёт полного определения производительности процессора, что обычно позиционируется многими именно так. Но мы привыкли оценивать её из-за более-менее устоявшихся норм. Например, для современных моделей актуальный разбег в цифрах составляет от 2,5 до 3,7 ГГц, а нередко и выше. Естественно, что чем больше значение, тем лучше. Однако это не означает, что на рынке не существует процессора с меньшей частотой, но работающего гораздо эффективней.
Все компоненты ПК работают с разной скоростью. Например, системная шина может быть 100 МГц, ЦП − 2,8 ГГц, а оперативная память - 800 МГц. Базовый показатель для системы задаёт генератор тактовых импульсов.
Чаще всего в современных компьютерах используется программируемая микросхема генерации, которая определяет значение для каждого компонента в отдельности. Принцип действия простейшего генератора тактовых импульсов заключается в вырабатывании электрических импульсов с определённым временным интервалом. Самый наглядный пример использования генератора - электронные часы. С помощью подсчёта тактов формируются секунды, из них − уже минуты и затем часы. О том, что такое Гигагерцы, Мегагерцы и т.д., мы расскажем чуть позже.
Частота работы процессора отвечает за количество тактов, которое может выполнить компьютер в одну секунду, что, в свою очередь, отражает производительность. Однако не стоит забывать о том, что разные архитектуры используют различное количество тактов для решения одной задачи. То есть, «меряться показателями» актуально в рамках хотя бы одного класса процессоров.
Одноядерные ЦП уже редко где можно встретить в природе. Но для примера их использовать можно. Одно ядро процессора содержит в своём составе как минимум входящее в него арифметико-логическое устройство, набор регистров, пару уровней кэша и сопроцессор.
Частота, с которой все эти компоненты выполняют свои задачи, напрямую влияет на общую производительность ЦП. Но, опять же, при относительно схожей архитектуре и механизме выполнения команд.
Показатели ядер ЦП не складывается. То есть если 4 ядра работают на 2 ГГц, то это не значит, что их общее значение равно 8 ГГц. Потому что задачи в многоядерных архитектурах выполняются параллельно. То есть, определённый набор команд раздаётся ядрам по частям, а после выполнения каждой формируется общий ответ.
Таким образом, определённая задача может быть выполнена быстрее. Вся проблема заключается в том, что не все программные обеспечения умеют работать с несколькими потоками одновременно. То есть, до сих пор большинство приложений, по сути, задействует всего лишь одно ядро. Существуют, конечно, механизмы на уровне операционной системы, которые могут распараллеливать задачи на разные ядра, например, одно приложение загружает одно ядро, другое - второе и т.д. Но на это также требуются ресурсы системы. Но, в общем, оптимизированные программы и игры показывают гораздо большую производительность в многоядерных системах.
Единица измерения Герц обычно показывает количество выполнения периодических процессов за одну секунду. Это и стало идеальным решением для того, в каких единицах будет измеряться тактовая частота процессора. Теперь работа всех чипов стала измеряться в Герцах. Ну, сейчас уже − ГГц. Гига - это такая приставка, показывающая, что здесь содержится 1000000000 Герц. За всю историю ПК приставки часто менялись - КГц, затем МГц, и сейчас наиболее актуальна ГГц. В спецификациях ЦП можно встретить и английские аббревиатуры - MHz или GHz. Обозначают такие приставки то же, что и в кириллице.
Для операционной системы Windows существует несколько простых способов, как штатных, так и с помощью сторонних программ. Самый простой и очевидный - щёлкнуть правой кнопкой по значку «Мой компьютер» и зайти в его свойства. Рядом с именем ЦП и его характеристиками будет указана и его частота.
Из сторонних решений можно использовать небольшую, но известную программку CPU-Z. Её лишь нужно скачать, установить и запустить. В главном окне она покажет текущую тактовую частоту. Кроме этих данных, она отображает и много другой полезной информации.
Программа CPU-Z
Для того чтобы , существуют два основных способа: увеличить множитель и частоту системной шины. Множитель - это коэффициент, показывающий отношение базовой частоты процессора к базовому показателю системной шины.
Он устанавливается заводом изготовителем и в конечном устройстве может быть либо заблокирован для изменений, либо разблокирован. Если возможность изменить множитель есть, то значит, можно увеличить и частоту работы процессора, без внесения изменений в работу других компонентов. Но на практике такой подход не даёт эффективного прироста, так как остальные просто не успевают за ЦП. Изменение показателя системной шины приведёт к увеличению значений всех компонентов: процессора, оперативной памяти, северного и южного мостов. Это наиболее простой и эффективный способ разгона компьютера.
Разогнать ПК в целом можно и с помощью повышения напряжения, которое увеличит скорость работы транзисторов ЦП, а вместе с этим и его частоту. Но такой способ довольно сложный и опасный для новичков. Используют его в основном опытные в разгоне и электронике люди.
04. 07.2018
Блог Дмитрия Вассиярова.
Приветствую всех читателей. Мне будет особенно приятно порадовать вас своим рассказом на тему что такое тактовая частота процессора. Возможно, для некоторых эта тема покажется азбучной и малополезной, но я уверен что несколько интересных фактов и простых сравнений позволит по-новому взглянуть на работу ЦПУ.
Подбирая железо для компьютера или новый смартфон мы первым делом интересуемся, сколько ядер имеет процессор и какова частота их работы. Бренд самого ЦПУ в этом случае – дело вкуса (AMD или Intel, MTK или Snapdragon). Но, если из представленных моделей, одна имеет в характеристиках большее значение частоты, но наверняка выбор будет сделан в ее пользу. Давайте разберемся, почему это так важно.
Процессор это сердце любой вычислительной машины, а к таковым относятся не только калькуляторы и компьютеры, используемые в сложных расчетах, но и любое устройство, работающее с оцифрованными данными. Чтобы преобразовать их в музыку, видео, изображение или, тем более, заставить программу совершить определенные операции, поток «нулей» и «единиц» записанный в необходимо пропустить через блок, выполняющий логические операции.
Такие обрабатывающие модули, созданные из множества полупроводниковых микротранзисторов и составляют основу кристалла процессора. Или, как говорят знатоки «камня».
Но вернемся к оцифрованному потоку данных, которые в реальности представляют собой наличие или отсутствие сигнала в электроцепи. Ведь именно его и обрабатывает транзистор. Но чтобы сделать такие сигналы читаемыми (отличаемыми друг от друга) его подают импульсами. Создает их тактовый генератор, интегрированный в архитектуру самого процессора.
В лучших современных за одну секунду происходит до 5 000 000 000 (пяти миллиардов!) импульсов. Это величина измеряется в гигагерцах (ГГц) и является тактовой частотой работы ядра процессора, выполняющего главные вычислительные функции. Чем больше она, тем лучше.
Но за дополнительные герцы приходится расплачиваться повышенным энергопотреблением и сильным нагревом.
Узнать тактовую частоту установленного на вашем компьютере процессора можно несколькими способами:
В реальности более объективным показателем скорости работы ЦПУ является количество операций, выполняемых в единицу времени. А на это уже влияет количество микротранзисторов, способных одновременно обработать несколько сигналов. Может вы что-то слышали о нано технологиях? Так вот чем меньшего размера вычислительный элемент, тем их больше можно разместить на «камне» процессора.
Так же тактовую производительность процессора определяет его (оптимизация взаимодействия между отдельными модулями) и количество потоков (каналов одновременного обращения к ядру).
Кроме того, для одновременного решения нескольких задач в ЦПУ используется несколько ядер. Причем имеются процессоры для смартфонов с различной тактовой частотой отдельных ядер: по 4-е энергоэффективных (1,8 ГГц) и по 4-е мощных (свыше 2,3 Ггц). Многоядерные устройства, установленные на ПК, имеют свой алгоритм оптимизации. Что дает ядрам возможность работать с разной тактовой частотой.
Раз, уж я затронул тему многоядерности, то расскажу вам об одном распространенном заблуждении, касающимся нашей основной темы. Некоторые пользователи, покупая, например, процессор Intel Core 2 Quad, с частотой каждого ядра 2,5 ГГц считают, что они получат устройство способное выдавать 4 х 2,5 = 10 млрд. тактов в секунду.
Это, друзья мои, заблуждение. Потому как тактовый генератор быстрее работать от этого не станет. Единственно, чем я могу вас порадовать, что каждое ядро теоретически может выполнять отдельную операцию. Но и для этого обычно требуется несколько тактов.
Здесь же считаю нужным ответить на часто задаваемый вопрос. Что важнее при выборе процессора количество ядер или тактовая частота?
Оба показателя определяют производительность процессора. Поэтому 2-а ядра на 4,5 GHz могут работать не хуже 4-х на 2,5 GHz. Все зависит от выполняемых задач и от реализованной в чипе архитектуры.
Правда, все-таки есть один нюанс. Ядер вы в ЦПУ не добавите, а вот разогнать процессор, увеличив его тактовую частоту можно. Для этого существует несколько способов, но все они требуют выполнения ряда условий:
Есть даже несколько недорогих ЦПУ, наиболее приспособленных к такому частотному апгрейду: AMD FX-6300, AMD FX-4350, AMD Athlon X4 860K, Intel Pentium G3258.
Наверное, вы уже заметили, что в нашем разговоре о тактовой частоте периодически упоминается такое явление как нагрев процессора. Эти два параметра тесно взаимосвязаны между собой. Уже понятно, что искусственное увеличение температуры повлечет за собой повышение температуры CPU.
А что будет, если в силу определенных причин нагреется сам процессор? К примеру: поломка или загрязнение кулера, высыхание термопасты, работа в жару?
В этом случае разработчики ЦПУ предусмотрели функцию тротлинга, которая отслеживает температуру чипа, и при достижении критических значений автоматически снижает тактовую частоту ядер и, соответственно, быстродействие всей системы.
Напоследок хочу отметить, ещё кое что. Своя рабочая частота имеется и у ОЗУ, и у системной шины материнской платы. И даже у кэш-памяти самого процессора, но именно тактовая частота ядер является максимальной.
Запомните это, чтобы случайно не запутаться в терминах и устройствах.
На этом я заканчиваю свой рассказ о том, что такое тактовая частота процессора. Пойду готовить новую статью, с целью порадовать вас новыми интересными сведениями из жизни компьютерного железа.
