Чем больше мегагерц, тем лучше компьютер? Что такое тактовая частота процессора (CPU)

Тактовая частота процессора – это количество обработанной информации, то есть количество синхронизирующих тактов, за одну секунду. Измеряется тактовая частота в МегаГерцах (Mhz). Как правило, чем выше тактовая частота, тем быстрее запускаются программы и игры, то есть количество выполняемых операций в секунду возрастает, однако системы с одной и той же тактовой частотой могут иметь различную производительность, так как на выполнение одной операции разным процессорам может требоваться различное количество тактов.

Производительность.

Производительность – эффективность используемой тактовой частоты. Чем больше ожидаемая скорость выполнения задач устройства, тем больше количество «лошадиных сил» требуется «под капотом». Современные устройства обеспечивают всё большие разрешения видеоизображения на дисплеях, миллионы цветов (сотни тысяч оттенков яркости) или высококачественный звук. Кроме того, все современные устройства поддерживают графический интерфейс пользователя (также известный под названием GUI (ГУЙ)), позволяющий управлять при помощи указания нужного места на экране и нажатия пальцем или кнопкой мыши. Вся эта красота требует создания, записи и перемещения миллиардов нулей и единиц в секунду, то есть достаточной производительности.

Ядро процессора.

Ядро процессора – это часть процессора, осуществляющая выполнение одного потока команд. Одноядерные процессоры используют конвейерную обработку тактов, а многоядерные – параллельную. Иными словами, многоядерные процессоры выполняют одновременно несколько операций, тем самым быстрее справляясь с задачами пользователя.

Энергопотребление.

Процессор с низким энергопотреблением позволит продлить время автономной работы устройства от аккумуляторной батареи. «Гонка» за частотой процессора и его производительностью привела к увеличению энергопотребления. Поэтому компании стали устанавливать системы энергосбережения, температурные датчики, обеспечивающие защиту от перегрева и снижающие частоту процессора при недопустимом увеличении температуры, на программном уровне реализовывать энергосберегающие режимы для «засыпания» процессора, а также устанавливать аккумуляторы большой ёмкости.

Оперативная память.

Оперативная память – это временная память, влияющая на многозадачность устройства, в которой работают запущенные пользователем программы . Оперативную память также называют «мозгом» компьютера, потому что это место, где выполняется основная работа. Большой объём оперативной памяти позволяет запустить одновременно больше программ и игр, а так же позволяет ускорить все процессы, связанные с обработкой информации.

Встроенная память.

Память на жёстком диске – это память, которая предназначена для загрузки и установки пользовательских файлов (программ, приложений, виджетов, мультимедийных файлов и игр). В устройствах она характеризуется размером жёсткого диска (в некоторых случаях используется флэш-память). Чем больше объём, тем больше можно сохранить информации. В этих устройствах может быть ещё и расширяемая память. В Интернет-планшетах для этой памяти предусмотрен слот под карту памяти. В ноутбуках и нетбуках кроме слота присутствуют разъёмы под съёмный флеш-диск или жёсткий диск.

Операционная система.

Операционная система – это комплекс программ, которые задействуют ресурсы компьютера (процессор, оперативная и постоянная память), деятельность которых направлена на выполнение задач пользователя. Операционную систему, ещё называют «хозяйкой» всего оборудования. Первая её функция – это указание способа функционирования микропроцессора и управление большим массивом памяти. Вторая функция операционной системы заключается в индексировании всей информации, находящейся во встроенной памяти. От того какая система установлена на устройстве, зависит производительность. В салонах «Евросеть» распространены три операционные системы, на ноутбуках и нетбуках – это Windows, а на Интернет-планшетах Android и iOS.

Многозадачность – это способность запуска и одновременной работы нескольких программ. Многозадачность реализовывается на уровне операционной системы и позволяет оптимизировать процессы, увеличить скорость работы и повысить комфорт от использования устройства.

Видеокарта.

Видеокарта – это устройство для отображения на компьютере видео и графики. Видеокарты бывают двух видов: интегрированные (встроенные) и дискретные (съёмные). Дискретная карта производительнее интегрированных аналогов, что даёт возможность работать со сложными графическими программами (к примеру, 3D-MAX (3-Д Макс)) и высокую производительность в играх.

Дисплей.

Дисплеи отличаются такими характеристиками как: диагональ, разрешение, соотношение сторон и покрытие экрана. Диагональможет быть в диапазонеот 4 до 19 дюймов (1 дюйм равен 2,54 см) для ноутбуков, нетбуков и планшетов. Разрешение – это количество точек, из которых будет состоять изображение. Разрешение экрана–от 800x600 до 1366x768 точек, что позволяет в полной мере насладиться красотой заставки или фотографий. Нетбуки чаще имеют разрешение: 1024x600. Широкоформатные экраны, имеют не квадратную форму, а вид вытянутого прямоугольника, что позволяет: удобно просматривать WEB-страницы и полнометражные фильмы.

Покрытие экрана – матовое или глянцевое?

Матовое покрытие не создаёт бликов на экране при дневном свете, на нём менее заметны отпечатки пальцев и глаза устают меньше.

Глянцевое покрытие придаёт изображению больше яркости и контрастности, однако

при прямом попадании света на дисплей изображение тускнеет, и появляются блики.

Принципиальная схема процессора

Управляющий блок - управляет работой всех блоков процессора.

Арифметико-логический блок - выполняет арифметические и логические вычисления.

Регистры - блок хранения данных и промежуточных результатов вычислений - внутренняя оперативная память процессора.

Блок декодировки - преобразует данные в двоичную систему.

Блок предварительной выборки - получает команду от устройства (клавиатура и т.д.) и запрашивает инструкции в системной памяти.

Кэш-память (или просто кэш) 1-го уровня - хранит часто использующиеся инструкции и данные.

Кэш-память 2-го уровня - хранит часто использующиеся данные.

Блок шины - служит для ввода и вывода информации.

Эта схема соответствует процессорам архитектуры P6. По этой архитектуре создавались процессоры с Pentium Pro до Pentium III. Процессоры Pentium 4 изготавливаются по новой архитектуре Intel® NetBurst. В процессорах Pentium 4 кэш 1-го уровня поделен на две части - кэш данных и кэш команд.

Характеристики процессора

Основными характеристиками процессора являются его тактовая частота, разрядность и размеры кэша 1-го и 2-го уровня.

Частота - это количество колебаний в секунду. Тактовая частота - это количество тактов в секунду. В применении к процессору:

Тактовая частота - это количество операций, которое процессор может выполнить в секунду.

Т.е. чем больше операций в секунду может выполнять процессор, тем быстрее он работает. Например, процессор с тактовой частотой 40 МГц выполняет 40 миллионов операций в секунду, с частотой 300 Мг - 300 миллионов операций в секунду, с частотой 1 ГГц - 1 миллиард операций в секунду.

К 2003 году тактовая частота процессоров достигла 3 ГГц.

Существует два типа тактовой частоты - внутренняя и внешняя.

Внутренняя тактовая частота - это тактовая частота, с которой происходит работа внутри процессора.

Внешняя тактовая частота или частота системной шины - это тактовая частота, с которой происходит обмен данными между процессором и оперативной памятью компьютера.

До 1992 года в процессорах внутренняя и внешняя частоты совпадали, а в 1992 году компания Intel представила процессор 80486DX2, в котором внутренняя и внешняя частоты были различны - внутренняя частота была в 2 раза больше внешней. Было выпущено два типа таких процессоров с частотами 25/50 МГц и 33/66 МГц, затем Intel выпустила процессор 80486DX4 с утроенной внутренней частотой (33/100 МГц).

С этого времени остальные компании-производители также стали выпускать процессоры с удвоенной внутренней частотой, а компания IBM стала выпускать процессоры с утроенной внутренней частотой (25/75 МГц, 33/100 МГц и 40/120 МГц).

В современных процессорах, например, при тактовой частоте процессора 3 ГГц, частота системной шины 800 МГц.

Разрядность процессора определяется разрядностью его регистров.

Компьютер может оперировать одновременно ограниченным набором единиц информации. Этот набор зависит от разрядности внутренних регистров. Разряд - это хранилище единицы информации. За один рабочий такт компьютер может обработать количество информации, которое может поместиться в регистрах. Если регистры могут хранить 8 единиц информации, то они 8-разрядне, и процессор 8-разрядный, если регистры 16-разрядные, то и процессор 16-разрядный и т.д. Чем большая разрядность процессора, тем большее количество информации он может обработать за один такт, а значит, тем быстрее работает процессор.

Процессор Pentium 4 является 32-разрядным.

Объем кэш-памяти 1-го и 2-го уровня также влияет на производительность процессора.

В процессоре Pentium III кэш-память 1-го уровня составляет 16 Кб, кэш-память 2-го уровня 256 Кб.

В процессорах Pentium 4 кэш-память 1-го уровня для данных имеет объем 8 Кб, кэш-память 1-го уровня для команд рассчитан на 12000 инструкций в порядке их исполнения, а объем кэш-памяти 2-го уровня составляет 512 Кб.

Основным критерием при выборе процессора для нового компьютера является его быстродействие . Чем большим быстродействием обладает процессор , тем быстрее осуществляется работа с различными программами утилитами и самой операционной системой. Быстродействие процессора зависит, как уже было сказано, от тактовой частоты , измеряемой в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). Кроме того, оно зависит от объема кеш-памяти первого и последующих уровней, частоты шины данных (FSB) и разрядности процессора .

Мегагерц - это миллион колебаний в секунду , в то время как гигагерц представляет собой миллиард колебаний в секунду. Обычно принято считать, чем с большей тактовой частотой работает процессор, тем он производительность Однако это далеко не всегда соответствует действительности. Более того, производительность системы в целом сильно зависит не только от процессора, но и от всех других компонентов. Предположим, что вы приобрели процессор Core i3 с тактовой частотой 3 ГГц, однако установили всего 2048 Мбайт, кроме того, использовали с невысокой скоростью передачи данных. С такой конфигурацией различия в быстродействии между процессором с частотой 2 и 3 ГГц будут едва ли заметными. Другими словами, быстродействие компьютера зависит от производительности самого медленного компонента, будь то процессор, оперативная память, жесткий диск или даже блок питания (поскольку если мощности блока питания не хватит для обеспечения работы аппаратных компонентов, о стабильной работе компьютера можно вообще забыть).

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 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.

Процессор (ЦП или CPU) это центральное звено практически каждого современного устройства. Он способен одновременно осуществлять любые вычисления и выполнять команды различных программ. Главным образом, от ЦП зависит, насколько быстр и производителен будет компьютер или ноутбук. Именно его выбор придает дальнейшее направление процессу подбора остальных комплектующих.

Выбрать процессор для компьютера или ноутбука дело не сложное. Сначала нужно определиться с целями, ради которых он приобретается. После, нужно разобраться в основных параметрах его центрального «мозга».

Типы сокетов процессоров AMD, Intel и частота системной шины

По типу разъема они делятся на классы. Каждый такой класс состоит из моделей с сокетами одинаковой формы. В этом случае имеется возможность вставлять их в одну и ту же материнскую плату. Главное, чтобы ее чипсет обладал соответствующей поддержкой.

Также, при покупке ЦП, например, с разъемом LGA1155, материнскую плату нужно приобретать с аналогичным сокетом. Со временем новые разъемы стали иметь все большее количество контактов, что приводило к постоянному увеличению частоты шины - скорость общения ЦП с материнской платой. Таким образом, чем современнее тип сокета, тем частота шины выше. Она так же, как и тактовая частота, измеряется в герцах. Чем выше это значение, тем быстрее осуществляется процесс обмена информацией. Лучше всего выбирать CPU с частотой шины от 1,6 ГГц и выше.

На момент написания статьи, у Intel самым популярным является сокет LGA1155. Для более мощных серверов с ЦП Core i7 или Xeon выполнен разъем LGA1366. Последней же разработкой стал сокет LGA2011. Он используется в некоторых CPU Ivy Bridge. Хотя цена на подобные ЦП падает, но материнские платы с таким разъемом очень дороги. Нет никакой необходимости переплачивать за небольшое увеличение производительности.

У AMD имеются совместимые сокеты серии «+». Например, самые ходовые разъемы AM3+ подходят и для АМ3. Это позволяет расширить возможности усовершенствования CPU. Сокеты FM1 и FM2 были разработаны для ЦП AMD Fusion, которые обладают мощнейшей встроенной графикой, отличное решение для тех, кто не имеет желания тратить денежные средства на дискретную видеокарту.

Тактовая частота процессора: выбираем для игр и повседневных задач

Для запуска офисных приложений, комфортного просмотра видео в разрешении Full HD и прослушивания музыки вполне достаточно мощности двухъядерного ЦП частотой около 1500-2000 МГц. Для современных игр и мультимедийных задач уже потребуется тактовая частота от 2000-2500 МГц - 4-6 или 8-ядерный (согласно требованиям программ).

Обратите внимание, современные модели от Intel оснащаются фирменной технологией Turbo Boost. Это автоматическое повышение номинальной частоты по запросу операционной системы (см. фото).

Кэш-память процессора: выбираем нужный объем

В настоящее время имеются 3 уровня кэш-памяти:
L1 – самая быстрая память, потому что имеет наименьший размер (8-128 Кб);
L2 – медленнее, чем L1, но размером больше (128-12288 Кб);
L3 – самая медленная память. Она обладает наибольшим размером либо может совсем отсутствовать (0-16384 Кб). Последнее возможно для специально выполненных процессоров или определенных серверов.

При выборе ЦП кэш-память L3 нужно рассчитать таким образом, чтобы на каждое ядро приходился объем не менее 1 Мб. Следует учитывать тот факт, что в характеристиках ее указывают полностью на весь процессор. Исходя из этого, не стоит приобретать 4-х ядерный CPU с кэш-памятью 3-го уровня менее 4 Мб.

Количество ядер процессора: больше не всегда лучше

Преимущество многоядерности особенно ярко проявляется при одновременном запуске ресурсоемких многозадачных программ, но только тех, которые это свойство поддерживают. Поэтому, если ЦП имеет 4 ядра, а запущенная программа разработана только под использование 2-х, остальные 2 будут не задействованы. В обратном случае, например оптимизированная под четыре ядра игра Ghost Recon демонстрируют уверенное превосходство над двухъядерным режимом (см. фото).

Поэтому при выборе ЦП для повседневных задач, важнее опираться не на число ядер, а на показатель его тактовой частоты и объема кэш-памяти. Однако при покупке компьютера или ноутбука для игр лучше приобрести современный четырехядерный вариант.

Разрядность процессора: 32 и 64 бита

При выборе компьютера или ноутбука следует учесть, что 32-х разрядные системы поддерживают оперативную память не более 3,75 Гб. 64-х битные позволяют передавать объемы оперативной памяти более 4 GB, что необходимо для современных приложений, где 4 GB уже минимум.

Графическое ядро процессора, тепловыделение и технологии

Для настольных компьютеров компания Intel выпустила подобные гибридные модели семейства Clarkdale, а для мобильных – Arrandale. Еще имеется более дешевый вариант – Lynnfield. Графическое решение компании в ЦП Sandy Bridge было довольно слабым. Оно значительно уступало аналогичным разработкам конкурентов – ARM или AMD Llano. Поэтому для новых CPU Ivy Bridge была изменена архитектура графического ядра, что позволило улучшить его производительность.

Тепловыделение, это параметр, определяющий, насколько сильно во время работы нагревается ЦП, называется тепловыделением (TDP). Его единицей измерения принято считать ватт. По значению тепловыделения можно подобрать соответствующую систему охлаждения. Например, если TDP ЦП составляет 75 Вт, то и кулер нужно выбирать такой же мощности, а лучше даже несколько выше.

Для ноутбуков и нетбуков тепловыделение не должно превышать 45 Вт, потому что у них отсутствует возможность использования громоздких систем охлаждения. Эта характеристика учитывается и в тех случаях, когда подбирается более бесшумная система, длительнее работающая от аккумуляторной батареи.

Если выбирать между одинаковыми моделями, имеющими разное тепловыделение, следует приобретать ту, у которой это значение меньше.

Комплект определенных команд, направленных на увеличение производительности ЦП, называется технологией. Например, технология SSE4 включает в себя 54 команды, улучшающие процесс работы с более серьезными программами. К таким можно отнести 3-х мерное моделирование, мощные игры, а также обработку аудио- и видеофайлов.

Если планируется использование вышеуказанных программ, то выбранный центральный CPU должен поддерживать подобные технологии.

В заключении: AMD и Intel - какой процессор лучше

Intel также выпускает и процессоры серии Atom с уменьшенным в два раза кэшем в сравнении с Core, но Atom имеет свои преимущества - это меньшее энергопотребление. По показаниям тестирования, при решении различных видов задач разные ЦП показывают разные результаты: одни быстрее работают в играх, другие – в мультимедийных приложениях. Поэтому и выбор делается исходя из нужд владельца.

Сотрудники простых офисов работают с легкими текстовыми и графическими редакторами, а также осуществляют небольшой серфинг в интернете. Для них достаточно остановить свой выбор на современных, к тому же не очень дорогих серий. К таким можно отнести модели Pentium Dual-Core от Intel или Phenom II X2 (AMD).

Для домашнего пользования, включающего современные игры и просмотра видео в высоком разрешении, потребуется более производительный 2-х ядерный ЦП с максимально высокой тактовой частотой. Это могут быть Core i3 5xx, 6xx (Intel) либо Phenom II X2 5xx (AMD).
При установке самых требовательных игрушек необходимо выбирать 4-х ядерный ЦП более высокой ценовой категории, например, Core i5 750 (Intel) или Phenom II X4 95x.

Если запускаются программы, предназначенные для профессиональных занятий 3D-графикой или медиа приложениями, от них требуется обработка очень большого объема данных. Для подобных целей рекомендуется подобрать модель как минимум уже с 6-ю ядрами. Здесь подойдут модели Core i7 8xx, 9xx (Intel) или Phenom II X6 (AMD).

То тактовая частота является наиболее известным параметром. Поэтому необходимо конкретно разобраться с этим понятием. Также, в рамках данной статьи, мы обсудим понимание тактовой частоты многоядерных процессоров , ведь там есть интересные нюансы, которые знают и учитывают далеко не все.

Достаточно продолжительное время разработчики делали ставки именно на повышение тактовой частоты, но со временем, "мода" поменялась и большинство разработок уходят на создание более совершенной архитектуры, увеличения кэш-памяти и развития многоядерности , но и про частоту никто не забывает.

Что же такое тактовая частота процессора?

Для начала нужно разобраться с определением «тактовая частота». Тактовая частота показывает нам, сколько процессор может произвести вычислений в единицу времени. Соответственно, чем больше частота, тем больше операций в единицу времени может выполнить процессор. Тактовая частота современных процессоров, в основном, составляет 1,0-4ГГц. Она определяется умножением внешней или базовой частоты, на определённый коэффициент. Например, процессор Intel Core i7 920 использует частоту шины 133 МГц и множитель 20, в результате чего тактовая частота равна 2660 МГц.

Частоту процессора можно увеличить в домашних условиях, с помощью разгона процессора. Существуют специальные модели процессоров от AMD и Intel , которые ориентированы на разгон самим производителем, к примеру Black Edition у AMD и линейки К-серии у Intel.

Хочу отметить, что при покупке процессора, частота не должна быть для вас решающим фактором выбора, ведь от нее зависит лишь часть производительности процессора.

Понимание тактовой частоты (многоядерные процессоры)

Сейчас, почти во всех сегментах рынка уже не осталось одноядерных процессоров. Ну оно и логично, ведь IT-индустрия не стоит на месте, а постоянно движется вперёд семимильными шагами. Поэтому нужно чётко уяснить, каким образом рассчитывается частота у процессоров, которые имеют два ядра и более.

Посещая множество компьютерных форумов, я заметил, что существует распространенное заблуждение насчёт понимания (высчитывания) частот многоядерных процессоров. Сразу же приведу пример этого неправильного рассуждения: «Имеется 4-х ядерный процессор с тактовой частотой 3 ГГц, поэтому его суммарная тактовая частота будет равна: 4 х 3ГГц=12 ГГц, ведь так?»- Нет, не так.

Я попробую объяснить, почему суммарную частоту процессора нельзя понимать как: « количество ядер х указанную частоту».

Приведу пример: «По дороге идёт пешеход, у него скорость 4 км/ч. Это аналогично одноядерному процессору на N ГГц. А вот если по дороге идут 4 пешехода со скоростью 4 км/ч, то это аналогично 4-ядерному процессору на N ГГц. В случае с пешеходами мы не считаем, что их скорость будет равна 4х4 =16 км/ч, мы просто говорим: "4 пешехода идут со скоростью 4 км/ч" . По этой же причине мы не производим никаких математических действий и с частотами ядер процессора, а просто помним, что 4-ядерный процессор на N ГГц обладает четырьмя ядрами, каждое из которых работает на частоте N ГГц» .