Влияние частоты процессора и количества его ядер на скорость работы антивирусных средств

Как образовывается

Конечно, то, о чем мы будем говорить дальше, смогут понять лишь те, кто хоть немного связан с физикой и инженерией, но мы все-таки попробуем объяснить все простым языком.

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.

Устройство

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 правильно подобрать комплектующие под материнку

С публикацией о лучшем выборе ЦП для системного блока вы можете ознакомиться здесь. Однако при сборке компьютера в первую очередь следует учитывать параметры материнской платы – базы, к которой крепятся все прочие детали.

При этом все спецификации по материнке, как правило, указаны. Нас, в первую очередь, интересует поддерживаемая память – тип, и т.д., чипсет (так как на всякий камень «дружит» с каждым чипсетом) и слот ЦП (который, естественно, должен соответствовать). Еще один параметр – максимальный объем ОЗУ, который можно поставить.

Не стоит покупать ОЗУ с тактовой больше чем поддерживает материнка – она попросту или не будет работать, или переключится на меньшую. Естественно, частота шины материнки и оперативки должны совпадать.

Опять же, если частота больше у какой-либо детали, вся система синхронизируется под меньшую. Зачем переплачивать за неиспользуемые опции? Ориентируясь на максимальную производительность, будьте готовы раскошелиться – дополнительные герцы и байты стоят хороших денег.В плане соотношения частоты ЦП и оперативки у юзеров часто возникает вопрос: должны ли они совпадать, и зависит ли этот параметр ОЗУ от камня? Полностью совпадать не должны, однако частота CPU должна быть выше.

Так, вполне нормально работает, например, компьютер с четырехъядерным процессором и тактовой частотой 4 ГГц в связке с 8 Гб оперативки DDR3, частота которой ниже. Зависит ли от этого общая производительность системы? Не особо.

Учитывайте, что все же на производительность, в первую очередь, влияют параметры процессора.

Исследование

Инженеры продолжают находить новые способы проектирования процессоров, которые устанавливаются немного быстрее или потребляют немного меньше энергии на переход, отодвигая эти ограничения, создавая новые процессоры, которые могут работать с немного более высокой тактовой частотой. Пределы энергии на переход исследуются в обратимых вычислениях .

Первый полностью реверсивный ЦП, Pendulum, был реализован с использованием стандартных КМОП-транзисторов в конце 1990-х в Массачусетском технологическом институте.

Инженеры также продолжают находить новые способы проектирования ЦП, чтобы они выполняли больше инструкций за такт, тем самым достигая меньшего количества CPI (циклов или тактов на инструкцию), хотя они могут работать с той же или более низкой тактовой частотой, что и старые ЦП. . Это достигается с помощью архитектурных методов, таких как конвейерная обработка команд и выполнение вне очереди, которые пытаются использовать параллелизм на уровне команд в коде.

IBM работает над процессором 100 ГГц. В 2010 году IBM продемонстрировала транзистор на основе графена, который может выполнять 100 миллиардов циклов в секунду.

Что такое CPU компьютера?

Внешне современный ЦП выглядит как небольшой блок размером около 4-5 см с контактами-ножками на нижней части. Хоть и принято называть этот блок процессором, 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.

Динамическая регулировка тактовой частоты

Современные процессоры также не имеют фиксированной скорости, особенно ноутбуки, смартфоны, планшеты и другие мобильные процессоры, где энергоэффективность и выделение тепла являются серьёзными проблемами. Вместо этого ЦП работает на более низкой скорости в режиме ожидания (или когда вы не делаете слишком много) и на более высокой скорости под нагрузкой. ЦП динамически увеличивает и снижает свою скорость при необходимости. При выполнении чего-либо требовательного ЦП увеличит свою тактовую частоту, выполнит работу как можно быстрее и вернётся к более низкой тактовой частоте, что позволяет ему экономить больше энергии.

Так что, если вы покупаете ноутбук, вам тоже стоит подумать об этом. Имейте в виду, что охлаждение также является важным фактором — процессор в ультрабуке может работать на максимальной скорости только определённое время, а затем в любом случае перейдёт на более низкую скорость, потому что он не может должным образом охлаждаться. Из-за перегрева ЦП не всегда может поддерживать максимальную скорость. С другой стороны, компьютер с точно таким же процессором, но с лучшим охлаждением может иметь лучшую и более стабильную производительность на максимальных скоростях, если он может сохранять процессор достаточно холодным, чтобы работать на этих максимальных скоростях дольше.

Скорость передачи данных

Название этого
параметра говорит само за себя. Он
высчитывается по формуле:

тактовая частота
* разрядность = скорость передачи данных

Сделаем расчет
скорости передачи данных для 64 разрядной
системной шины, работающей на тактовой
частоте в 100 МГц.

100 * 64 = 6400 Мбит/сек6400
/ 8 = 800 Мбайт/сек

Но полученное
число не является реальным. В жизни на
шины влияет куча всевозможных факторов:
неэффективная проводимость материалов,
помехи, недостатки конструкции и сборки
а также многое другое. По некоторым
данным, разность между теоретической
скоростью передачи данных и практической
может составлять до 25%.

За работой каждой
шины следят специально для этого
предназначенные контроллеры. Они входят
в состав набора системной логики
(чипсет).

Частота синхросигнала

Та́ктовая частота́ — частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы, то есть количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду.
Обычно термин употребляется применительно к компонентам компьютерных систем. В самом первом приближении тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду. Однако системы с одной и той же тактовой частотой могут иметь различную производительность, так как на выполнение одной операции разным системам может требоваться различное количество тактов (обычно от долей такта до десятков тактов), а кроме того, системы, использующие конвейерную и параллельную обработку, могут на одних и тех же тактах выполнять одновременно несколько операций.

Период синхросигнала — отрезок времени между соседними переключениями, совершаемыми в одном и том же направлении.
Частота синхросигнала  — величина, обратная периоду

Скважность синхросигнала — отношение периода синхросигнала к длительности его активного состояния (скважность меандра равна двум). Коэффициент заполнения — величина, обратная скважности.

История появления процессоров

Теперь, когда всё стало немного понятнее и слово процессор у вас не ассоциируется с системным блоком, давайте совершим небольшой экскурс в историю и посмотрим, как появились процессоры и что вообще способствовало их появлению.

Первые ЭВМ (электронно-вычислительные машины) появились в 40-х годах прошлого века. Изначально в их основе использовались лампы и примитивные радиоэлементы по типу резисторов и реле. Размер таких ЭВМ мог достигать нескольких квадратных метров.

На фотографии изображена первая ЭВМ — ENIAC. Ее вес составлял порядка 30 тон, и внутри располагалось 18000 электронных ламп.

Но прогресс не стоит на месте, и в 50-х годах громоздкие электронные лампы сменили транзисторы, которые, в свою очередь, в 60-х годах были вытеснены интегральными микросхемами, которые вмещали в себя уже тысячи таких транзисторов.

Всё изменилось в 1971 году, когда компания Intel представила первую 4-битную однокристальную микросхему Intel 4004. Именно Intel 4004 можно считать первым прародителем процессоров, нежели более ранние прототипы по типу электронных ламп и транзисторов. После Intel 4004 индустрия развития стала шагать семимильными шагами, и каждый год инженерам и конструкторам удавалось разработать более современный микропроцессор, который был мощнее и производительней своего приемника.

Мы умышленно не будем перечислять огромный перечень процессоров в силу того, что это уже получится полноценная, отдельная статья про историю процессоров. Поверьте, там есть о чём рассказывать.

В 1993 году компанией Intel был представлен первый полноценный десктоп процессор первого поколения P5, который впоследствии был переименован в Pentium.

Но не стоит полагать, что двигателем прогресса была только компания Intel, свой вклад в индустрию электроники и центральных процессоров внесли такие компании, как Motorola, Zilog, MOS Technology, Sinclair Research (ZX Spectrum). СССР тоже не отставали, и в 70-х годах Российские разработки в области ЭВМ вполне могли потягаться с зарубежными аналогами. Но в силу того, что СССР перенаправила силы из этой области в другие отраслевые технологии, было принято решение отказаться от собственного производства и впоследствии использовать сертифицированные импортные технологии.

Шина isa

Системная шина
ISA (Industry Standard Architecture) применяется начиная
с процессора i80286. Гнездо для плат
расширения включает основной 64-контактный
и дополнительный 36-контактный разъемы.
Шина 16-разрядная, имеет 24 адресные линии,
обеспечивает прямое обращение к 16 Мбайт
оперативной памяти. Количество аппаратных
прерываний — 16, каналов DMA — 7. Допускается
возможность синхронизации работы шины
и процессора разными тактовыми частотами.
Тактовая частота — 8 МГц. Максимальная
скорость передачи данных — 16 Мбайт/с.

PCI. (Peripheral Component
Interconnect bus – шина соединения периферийных
компонентов)

В июне 1992 года на
сцене появился новый стандарт – PCI,
родителем которого была фирма Intel, а
точнее организованная ею группа Special
Interest Group. К началу 1993 года появился
модернизированный вариант PCI. По сути
дела эта шина не является локальной.
Напомню, что локальной шиной называется
та шина, которая подключена к системной
шине напрямую. PCI же для подключения к
оной использует Host Bridge (главный мост),
а так же еще и Peer-to-Peer Bridge (одноранговый
мост) который предназначен для соединения
двух шин PCI. Кроме всего прочего, PCI
является сама по себе мостом между ISA и
шиной процессора.

. Тактовая частота
PCI может быть равна или 33 МГц или 66 МГц.
Разрядность – 32 или 64. Скорость передачи
данных – 132 Мбайт/сек или 264 Мбайт/сек.

Стандартом PCI
предусмотрены три типа плат в зависимости
от питания:

1. 5 Вольт – для
стационарных компьютеров

2. 3,3 Вольт – для
портативных компьютеров

3. Универсальные
платы могущие работать в обоих типах
компьютеров.

Большим плюсом
шины PCI является удовлетворение
спецификации Plug and Play –. Кроме этого, в
шине PCI любая передача сигналов происходит
пакетным образом где каждый пакет разбит
на фазы. Начинается пакет с фазы адреса,
за которой, как правило, следует один
или несколько фаз данных. Количество
фаз данных в пакете может быть
неопределенно, но ограничено таймером,
который определяет максимальное время,
в течение которого устройство может
использоваться шиной. Такой вот таймер
имеет каждое подключенное устройство,
а его значение может быть задано при
конфигурировании. Для организации
работы по передачи данных используется
арбитр. Дело в том, что на шине могут
находиться два типа устройств – мастер
(инициатор, хозяин, ведущий) шины и
подчиненный. Мастер берет на себя
контроль за шиной и инициирует передачу
данных к адресату, т. е. подчиненному
устройству. Мастером или подчиненным
может быть любое подключенное к шине
устройство и иерархия эта постоянно
меняется в зависимости от того, какое
устройство запросило у арбитра шины
разрешения на передачу данных и кому.
За бесконфликтную работу шины PCI отвечает
чипсет, а точнее North Bridge. Но на PCI жизнь
не остановила своего течения. Постоянное
усовершенствование видеокарт привело
к тому, что физических параметров шины
PCI стало не хватать, что и привело к
появлению AGP.

Как узнать изменить частоту процессора

Вопрос, как узнать частоту ЦП, фактически уже рассмотрен. Даже обычные средства Windows позволяют делать это без каких бы то ни было проблем. Однако, большинство пользователей волнуют более насущные вопросы: им нужно выжать из своих ПК максимум производительности.

Поэтому работа в режиме «турбо» у большинства ПК давно уже стала практически штатным режимом. Работа современных систем охлаждения позволяет без особых проблем увеличивать значение частоты на 20-30% от штатной, при этом не опасаясь за судьбу своего ЦП. Именно поэтому многие пользователи увеличивают быстродействие своих ЦП всеми доступными методами: от изменений планов быстродействия и электропитания до аппаратного разгона процессора.

Рассмотрим, как увеличить тактовую частоту ЦП. Поскольку её итоговое значение получается в виде произведения величины FSB на множитель, есть два пути: увеличение FSB, либо увеличение множителя.

Однако, оба имеют свои ограничения. Величина множителя изначально заблокирована производителем на каком-то уровне, незначительно превышающем максимальное значение. Например, множители у упомянутого выше i7-4700 имеют следующие значение:

1. штатный – 23;
2. минимальный – 6;
3. турбо – 33;
4. максимальный – 35.

То есть, максимальное значение частоты, с которой может работать данный ЦП, составляет 3500 МГц, однако, производитель приводит не эту величину, а немного меньшую (3300 МГц), то есть максимальный разгон данного процессора по множителю составит всего лишь 6%.

Ограничение по FSB обусловлено не только физическими процессами в ЦП, но и поведением материнки и всего остального «обвеса»: памяти, видеокарты, USB и т.д., поскольку каждое из этих устройств также ориентируется на работу, с которой работает FSB.

Реальный рост скорости ЦП при увеличении FSB может доходить до 50%. Однако, это экстремальные случаи, требующие не только экстремальных систем охлаждения, но и настройки задержек в работе всех перечисленных устройств. Выигрыш быстродействия здесь получится только в том случае, если эти задержки не будут влиять на производительность.

Непосредственно само увеличение частоты процессора может быть осуществлено несколькими методами:

• «мягкими» программными – при помощи изменения плана электропитания процессора (обычно, при этом меняется только множитель и все процессы по изменению частоты происходят автоматически);
• «жёсткими» программными – при помощи специальных программ по тонкой настройке ЦП, работающим под Windows; например, MS Afterburner и ему подобные;
• аппаратными – разгон процессора при помощи настроек BIOS.

Последний способ наиболее предпочтителен, поскольку именно он позволяет управлять и FSB и множителем. Кроме того, данное решение даёт возможность увеличивать напряжение питания ЦП, если разгон при обычном способе не приносит результата. При этом пользуются простым правилом: постепенно увеличивают FSB на 2-3% и следят за стабильностью системы. Если система не даёт сбоев, переходят на повышенную частоту, если сбои есть, повышают напряжение.

Увеличение частоты прекращают на последнем её стабильном значении, при котором повышение напряжения не опасно для ЦП (не более +10% от номинального значения).

Решение вопроса, как уменьшить частоту, состоит в противоположных действиях: обычно при этом убирается весь разгон, а ПК переводится на план электропитания, имеющий минимальное энергопотребление. При этом система сама понизит частоту ЦП до нужных значений.

Итак, как эти методы со временем улучшают производительность процессора?

С годами конвейеры стали длиннее, что сократило время, необходимое для завершения каждого этапа, и, следовательно, позволило повысить тактовую частоту. Однако, помимо прочего, более длинные конвейеры увеличивают штраф за неправильное предсказание ветвления, поэтому конвейер не может быть слишком длинным. Пытаясь достичь очень высоких тактовых частот, процессор Pentium 4 использовал очень длинные конвейеры, до 31 ступени в Prescott. Чтобы уменьшить дефицит производительности, процессор будет пытаться выполнять инструкции, даже если они могут дать сбой, и будет продолжать попытки, пока они не достигнут успеха. Это привело к очень высокому энергопотреблению и снижению производительности, получаемой от гиперпоточности. Новые процессоры больше не используют конвейеры такой длины, особенно после того, как масштабирование тактовой частоты достигло предела; Haswell использует конвейер, длина которого варьируется от 14 до 19 этапов, а архитектуры с низким энергопотреблением используют более короткие конвейеры (Intel Atom Silvermont имеет от 12 до 14 этапов).

Точность предсказания ветвлений улучшилась с более продвинутыми архитектурами, уменьшив частоту сбросов конвейера, вызванных неверным предсказанием, и позволив одновременно выполнять больше инструкций

Учитывая длину конвейеров в современных процессорах, это критически важно для поддержания высокой производительности.. С увеличением бюджета транзисторов в процессор могут быть встроены более крупные и более эффективные кэши, что сокращает задержки из-за доступа к памяти

Доступ к памяти может потребовать более 200 циклов для выполнения в современных системах, поэтому важно максимально снизить потребность в доступе к основной памяти.

С увеличением бюджета транзисторов в процессор могут быть встроены более крупные и более эффективные кэши, что сокращает задержки из-за доступа к памяти

Доступ к памяти может потребовать более 200 циклов для выполнения в современных системах, поэтому важно максимально снизить потребность в доступе к основной памяти.. Новые процессоры могут лучше использовать преимущества ILP за счёт более продвинутой суперскалярной логики выполнения и «более широких» конструкций, которые позволяют одновременно декодировать и выполнять больше инструкций

Архитектура Haswell может декодировать четыре инструкции и выполнять 8 микроопераций за такт. Увеличение бюджета транзисторов позволяет включать в ядро процессора больше функциональных блоков, таких как целочисленные ALU. Ключевые структуры данных, используемые при неупорядоченном и суперскалярном выполнении, такие как станция резервирования, буфер переупорядочения и регистровый файл, расширены в новых конструкциях, что позволяет процессору искать более широкое окно инструкций для использования их ILP. Это основная движущая сила повышения производительности современных процессоров.

Новые процессоры могут лучше использовать преимущества ILP за счёт более продвинутой суперскалярной логики выполнения и «более широких» конструкций, которые позволяют одновременно декодировать и выполнять больше инструкций. Архитектура Haswell может декодировать четыре инструкции и выполнять 8 микроопераций за такт. Увеличение бюджета транзисторов позволяет включать в ядро процессора больше функциональных блоков, таких как целочисленные ALU. Ключевые структуры данных, используемые при неупорядоченном и суперскалярном выполнении, такие как станция резервирования, буфер переупорядочения и регистровый файл, расширены в новых конструкциях, что позволяет процессору искать более широкое окно инструкций для использования их ILP. Это основная движущая сила повышения производительности современных процессоров.

Более сложные инструкции включены в новые процессоры, и всё большее число приложений используют эти инструкции для повышения производительности. Достижения в технологии компиляторов, включая улучшения в выборе инструкций и автоматической векторизации, позволяют более эффективно использовать эти инструкции.

В дополнение к вышесказанному, большая интеграция частей, ранее внешних по отношению к ЦП, таких как северный мост, контроллер памяти и линии PCIe, сокращает ввод-вывод и задержку памяти. Это увеличивает пропускную способность за счёт сокращения простоев, вызванных задержками доступа к данным с других устройств.

Как увеличить тактовую частоту процессора

Перед выпуском продукции каждый уважающий себя производитель тестирует её и определяет функциональные возможности. Что касается процессоров, то, прежде чем попасть на прилавок магазина, они проходят экстремальные испытания в условиях с повышенным напряжением и температурой. По окончанию теста производитель определяет максимальные частоты. Однако в ходе испытания не все кристаллы тестируются, а сам изготовитель оставляет запас прочности, равный 10-15% от возможностей изделия. Поэтому по тактовой частоте у большинства процессоров есть запас, который составляет 15% и даже больше.

Увеличение тактовой частоты, в рамках возможностей процессора, называют разгоном. Популярность этой процедуры полностью обоснована: у пользователя есть возможность «заставить» работать процессор быстрее и сделать компьютер мощнее и продуктивнее без затрат. Если множитель разблокирован заводом-изготовителем, то разгон выполняется путем его увеличения. Изменяя значение множителя, пользователь воздействует на тактовую частоту ЦП без влияния на работу других компонентов. Если множитель заблокирован, то разгон может выполняться путем повышения частоты шины процессора, но такой способ доступен не всегда.

Обычно разгон выполняется через настройки BIOS. Например, на картинке внизу показаны настройки BIOS, в которых можно изменить частоту шины процессора и его множитель. Редактируя эти параметры, пользователь может управлять итоговой частотой CPU.

Но, у разгона есть и ряд недостатков. Так, с увеличением частоты процессора растет его температура и снижается стабильность работы. Если за этими параметрами не следить, то процессор может перегреваться и вызывать перезагрузку компьютера. Поэтому при выполнении разгона необходимо выполнять тщательное тестирование, для того чтобы определить с какими настройками компьютер сможет работать длительное время без перегрева или вылетов.

Управление частотой в Linux

Для управления частотой в операционной системе Linux используются политики CPU Governor. Они определяют как быстро будет изменятся частота при изменении нагрузки. Существует четыре политики:

• powersave — процессор работает на минимальной частоте;
• performance — процессор работает на максимальной частоте;
• ondemand — динамическое изменение частоты, при появлении нагрузки резко устанавливается самая высокая частота, а при снижении нагрузки частота медленно снижается;
• conservative — аналогично ondemand, только частота меняется более плавно;
• userspace — использовать частоту заданную пользователем;
• schedutil — изменение частоты на основе планировщика.

Самый выгодный в данном случае режим — это ondemand, частота повышается при необходимости и опускается если она не нужна. Чтобы посмотреть текущую политику управления частотой вам понадобится утилита cpupower, которую можно установить, установив этот пакет:

Затем посмотрите информацию о процессоре:

Как видите, сейчас для управления частотой используется политика ondemand. Для установки политики используйте команду frequency-set и опцию -g. Например, для performance:

Теперь частота гораздо выше, а используемая политика performance. Для того чтобы вручную менять частоту установите политику userspace:

Для установки максимальной частоты используйте опцию -u:

Для установки минимальной частоты — опцию -d:

А для изменения текущей частоты процессора — опцию -f:

Частота всё-равно будет немного колебаться, но эти колебания будут в пределах выбранного диапазона.

Все эти изменения сбрасываются после перезагрузки, поэтому если вы хотите чтобы всё сохранялось, придется создать скрипт с нужными командами и добавить его в автозагрузку.

Если вы любите пользоваться графическим интерфейсом вместо команд, вам понравится утилита cpupower-gui. Она позволяет настроить все необходимые параметры в графическом интерфейсе. Для её установки выполните:

Для установки самой последней версии выполните такие команды:

После завершения установки вы сможете найти программу в главном меню. Её окно выглядит вот так:

Утилита позволяет настроить максимальную и минимальную частоту, а также политику для каждого ядра по отдельности или для всех ядер вместе. Просто выберите нужные значения и нажмите кнопку Apply.

В отличие от консольных команд утилита позволяет устанавливать необходимые вам значения профиля и частоты при старте программы. Для этого в программе есть два профиля Balanced и Performance. Первый использует политику Powersave, а второй — Performance. Для того чтобы выбрать профиль по умолчанию надо отредактировать конфигурационный файл /etc/cpupower_gui.conf:

Измените значение параметра Profile на нужное и этот профиль будет выбираться по умолчанию при старте программы, останется только добавить её в автозагрузку. Кроме этих двух профилей можно создавать свои в папке /etc/cpupower_gui.d/. В этой папке уже лежит пример профиля, но рассматривать этот процесс подробнее мы не будем.

Многоядерность процессора

Эта характеристика, последние несколько лет, является одной из наиболее важных в сфере центральных процессоров, но не решающей, как я уже упоминал выше. Уже давно прошла эра одноядерных процессоров, поэтому сейчас стоит выбирать многоядерные процессоры (одноядерные еще надо постараться найти). Соответственно, количество ядер нужно подбирать, под конкретные задачи. К примеру, для простеньких задач в виде офисных приложений и сёрфинга в интернете, двухъядерного процессора хватит более чем полностью.

А вот для таких задач как профессиональная работа с графикой, понадобится процессор с 4 или 8 ядрами – многое решает конкретная модель процессора и специфика задач. Прочитать подробно о самих принципах многоядерности вы можете в полной статье.

Читать статью: Многоядерность процессоров

что это такое и как она влияет на скорость работы компьютера

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.