Как известно, тактовая частота процессора что это количество выполняемых операций таковым за единицу времени, в данном случае, за секунду.
Но этого определения недостаточно для того, чтобы полностью понять, что же на самом деле означает данное понятие и какое значение оно имеет для нас, рядовых пользователей.
В интернете можно найти множество статей по этому поводу, но во всех из них чего-то не хватает.
Чаще всего это «что-то» является тем самым ключиком, который может открыть дверь к пониманию.
Поэтому мы постарались собрать все основные сведения, будто это пазлы, и составить из них единую целостную картину.
Cодержание:
Детальное определение
Итак, тактовая частота – это количество операций, которые процессор может выполнять за секунду. Измеряется эта величина в Герцах.
Эта единица измерения названа в честь известного ученого, который проводил эксперименты, направленные на изучение периодических, то есть повторяющихся процессов.
А причем Герц к операциям за секунду?
Такой вопрос возникает при чтении большинства статей в у людей, которые не очень хорошо изучали физику в школе (может быть, не по своей вине).
Дело в том, что эта единица как раз и обозначает частоту, то есть количество повторений, этих самых периодических процессов за секунду.
Она позволяет измерять не только число операций, а и другие всевозможные показатели. К примеру, если вы делаете 3 входа в секунду, значит, частота дыхания составляет 3 Герца.
Что же касается процессоров, то здесь могут выполняться самые разные операции, которые сводятся к вычислению тех или иных параметров.
Собственно, количество вычислений этих самых параметров за секунду и называется .
Как все просто!
На практике понятие «Герц» используется крайне редко, чаще мы слышим о мегаГерцах, килоГерцах и так далее. В таблице 1 приведены «расшифровки» этих величин.
Таблица 1. Обозначения
Первое и последнее в настоящее время используется крайне редко.
То есть, если вы слышите, что в нем 4 ГГц, значит, он может выполнять 4 миллиарда операций каждую секунду.
Отнюдь! На сегодняшний день это средний показатель. Наверняка, очень скоро мы услышим о моделях с частотой в тераГерц или даже больше.
Как образовывается
Итак, в нем есть следующие устройства :
- тактовый резонатор – представляет собой обычный кристалл кварца, заключен в специальный защитный контейнер;
- тактовый генератор – устройство, которое преобразовывает один вид колебаний в другие;
- металлическая крышка ;
- шина данных ;
- текстолитовая подложка , к которой крепятся все остальные устройства.
Так вот, кристалл кварца, то есть тактовый резонатор образуют колебания вследствие подачи напряжения. В результате образовываются колебания электрического тока.
К подложке крепится тактовый генератор, который преобразовывает электрические колебания в импульсы.
Они передаются на шины данных, и таким образом результат вычислений попадает к пользователю.
Вот именно таким путем и получается тактовая частота.
Интересно, что в отношении данного понятия существует огромное количество заблуждений, в частности, относительно связи ядер и частоты. Поэтому об этом тоже стоит поговорить.
Как частота связана с ядрами
Ядро – это, фактически, и есть процессор. Под подразумевается тот самый кристалл, который и заставляет все устройство выполнять определенные операции.
То есть если в той или иной модели два ядра, это значит, что в нем два кристалла, которые соединяются между собой при помощи специальной шины.
Согласно распространенному заблуждению, чем больше ядер, тем больше частота. Не зря ведь сейчас разработчики стараются вместить все больше ядер в них. Но это не так. Если она равна 1 ГГц, даже если в нем 10 ядер, она так и останется 1 ГГц, и не станет 10 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
Сокет – это процессорный разъем для подключения к материнской плате (см. фото). Сегодня большинство материнских плат изготовляют либо для CPU марки Intel, либо для AMD. Важно знать, что ЦП этих марок не являются взаимозаменяемыми – их сокеты отличаются как по форме, так и электрически.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
Тактовой частотой называется общее количество действий, которое способен выполнить центральный процессор за одну секунду. Эта характеристика измеряется в герцах (Гц). Например, тактовая частота в 1,8 ГГц за секунду это выполнение 1 миллиард 800 миллионов операций. Чем выше этот показатель, тем быстрее работает CPU. Поэтому, следует выбирать ЦП с более высокой тактовой частотой.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
Кэш-память - это сверхбыстрая память ЦП, в которую загружаются данные исполняемой программы. Чем объем кэша больше, тем быстрее эти данные будут обрабатываться. 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
Ядром (Core) называется небольшого размера кристалл, выполненный из кремния. Площадь его составляет приблизительно 1 квадратный сантиметр. В нем находится ЦП реализованный при помощи мельчайших логических элементов. На данный момент тактовую частоту CPU поднять выше уже нельзя, т. к. ее значение достигло максимальной величины. Поэтому производители перешли на увеличение числа ядер.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
Количество бит информации, обработанных ЦП в течение одного такта, характеризуется разрядностью. Она может иметь значение 8, 16, 32 и 64. В наше время все основные программы рассчитаны на разрядность 32-х или 64-х битной архитектуры.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
Помимо некоторого числа обычных ядер, ЦП может быть дополнительно оснащен ядром, обладающее возможностями графических вычислений. Это значительно уменьшает загруженность интегрированного графического процессора или дискретной видеокарты. Последние разработки моделей с графическим ядром вполне способны заменить бюджетные варианты видеокарт. Они поддерживают видео в режиме Full HD, а также игры малой мощности.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
Модели от Intel предпочтительнее AMD, поскольку с ними более корректно работают другие внутренние компоненты и некоторые приложения, хотя в целом Intel стоят дороже AMD. Объективно, для дорогих аппаратов более обоснован выбор системы на базе Intel, а AMD – хороший вариант для бюджетных решений. 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).
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.
Можно ли сравнивать частоты разных процессоров
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.
Что дает высокая частота процессора в смартфоне
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.
Наверное, каждый пользователь мало знакомый с компьютером сталкивался с кучей непонятных ему характеристик при выборе центрального процессора: техпроцесс, кэш, сокет; обращался за советом к друзьям и знакомым, компетентным в вопросе компьютерного железа. Давайте разберемся в многообразии всевозможных параметров, потому как процессор – это важнейшая часть вашего ПК, а понимание его характеристик подарит вам уверенность при покупке и дальнейшем использовании.
Центральный процессор
Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD , которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.
Техпроцесс
Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.
Архитектура
Также процессорам свойственно такая характеристика, как архитектура - набор свойств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет. Говоря другими словами, архитектура – это их организация или внутренняя конструкция ЦП.
Количество ядер
Ядро
– самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры
смогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. Например, линейки процессоров Core 2 Duo и Core 2 Quad от Intel, в которых используются двухъядерные и четырехъядерные ЦП, соответственно. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Их большее количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.
Частота
Помимо количества ядер на производительность влияет тактовая частота . Значение этой характеристики отражает производительность CPU в количестве тактов (операций) в секунду. Еще одной немаловажной характеристикой является частота шины (FSB – Front Side Bus) демонстрирующая скорость, с которой происходит обмен данных между процессором и периферией компьютера. Тактовая частота пропорциональна частоте шины.
Сокет
Чтобы будущий процессор при апгрейде был совместим с имеющейся материнской платой, необходимо знать его сокет. Сокетом называют разъем , в который устанавливается ЦП на материнскую плату компьютера. Тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Различные сокеты соответствуют определенным типам CPU, таким образом, каждый разъём допускает установку процессора определённого типа. Компания Intel использует сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, а AMD — AM2+ и AM3.
Кэш
Кэш - объем памяти с очень большой скоростью доступа, необходимый для ускорения обращения к данным, постоянно находящимся в памяти с меньшей скоростью доступа (оперативной памяти). При выборе процессора, помните, что увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность большинства приложений. Кэш центрального процессора различается тремя уровнями (L1, L2 и L3 ), располагаясь непосредственно на ядре процессора. В него попадают данные из оперативной памяти для более высокой скорости обработки. Стоит также учесть, что для многоядерных CPU указывается объем кэш-памяти первого уровня для одного ядра. Кэш второго уровня выполняет аналогичные функции, отличаясь более низкой скоростью и большим объемом. Если вы предполагаете использовать процессор для ресурсоемких задач, то модель с большим объемом кэша второго уровня будет предпочтительнее, учитывая что для многоядерных процессоров указывается суммарный объем кэша L2. Кэшем L3 комплектуются самые производительные процессоры, такие как AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может достигать 30 Мб.
Энергопотребление
Энергопотребление процессора тесно связано с технологией его производства. С уменьшением нанометров техпроцесса, увеличением количества транзисторов и повышением тактовой частоты процессоров происходит рост потребления электроэнергии CPU. Например, процессоры линейки Core i7 от Intel требуют до 130 и более ватт. Напряжение подающееся на ядро ярко характеризует энергопотребление процессора. Этот параметр особенно важен при выборе ЦП для использования в качестве мультимедиа центра. В современных моделях процессоров используются различные технологии, которые помогают бороться с излишним энергопотреблением: встраиваемые температурные датчики, системы автоматического контроля напряжения и частоты ядер процессора, энергосберегающие режимы при слабой нагрузке на ЦП.
Дополнительные возможности
Современные процессоры приобрели возможности работы в 2-х и 3-х канальных режимах с оперативной памятью, что значительно сказывается на ее производительности, а также поддерживают больший набор инструкций, поднимающий их функциональность на новый уровень. Графические процессоры обрабатывают видео своими силами, тем самым разгружая ЦП, благодаря технологии DXVA (от англ. DirectX Video Acceleration – ускорение видео компонентом DirectX). Компания Intel использует вышеупомянутую технологию Turbo Boost для динамического изменения тактовой частоты центрального процессора. Технология Speed Step управляет энергопотреблением CPU в зависимости от активности процессора, а Intel Virtualization Technology аппаратно создает виртуальную среду для использования нескольких операционных систем. Также современные процессоры могут делиться на виртуальные ядра с помощью технологии Hyper Threading . Например, двухъядерный процессор способен делить тактовую частоту одного ядра на два, что способствует высокой производительности обработки данных с помощью четырех виртуальных ядер.
Размышляя о конфигурации вашего будущего ПК, не забывайте про видеокарту и ее GPU (от англ. Graphics Processing Unit – графическое обрабатывающее устройство) – процессор вашей видеокарты, который отвечает за рендеринг (арифметические операции с геометрическими, физическими объектами и т.п.). Чем больше частота его ядра и частота памяти, тем меньше будет нагрузки на центральный процессор. Особенное внимание к графическому процессору должны проявить геймеры.