Prozessorfrequenz: Takt, maximal. Was beeinflusst die Prozessorfrequenz?
Wahrscheinlich ist jeder mit einem Computer wenig vertraute Benutzer bei der Auswahl eines Zentralprozessors auf eine Reihe unverständlicher Merkmale gestoßen: technischer Prozess, Cache, Socket; um Rat von Freunden und Bekannten gebeten, die in Sachen Computerhardware kompetent sind. Schauen wir uns die Vielfalt aller Arten von Parametern an, denn der Prozessor ist der wichtigste Teil Ihres PCs, und das Verständnis seiner Eigenschaften gibt Ihnen Sicherheit beim Kauf und bei der weiteren Verwendung.
Zentralprozessor
Der Prozessor eines Personal Computers ist ein Mikroschaltkreis, der für die Ausführung aller Operationen mit Daten und Steuerungen verantwortlich ist Peripheriegeräte... Es ist in einem speziellen Siliziumgehäuse enthalten, das als Chip bezeichnet wird. Verwenden Sie zur Kurzbezeichnung die Abkürzung - Zentralprozessor (Zentralprozessor) oder Zentralprozessor(von Englisch Central Processing Unit - Zentraleinheit). Auf der moderner Markt Computerkomponenten gibt es zwei konkurrierende Unternehmen, Intel und AMD die ständig um die Leistung neuer Prozessoren kämpfen und ihren technologischen Prozess ständig verbessern.
Technischer Prozess
Technischer Prozess Ist die Größe, die bei der Herstellung von Prozessoren verwendet wird. Er definiert die Größe des Transistors, dessen Einheit nm (Nanometer) ist. Die Transistoren wiederum bilden den inneren Kern der CPU. Unterm Strich können Sie die Größe dieser Komponenten durch kontinuierliche Verbesserung der Fertigungstechniken reduzieren. Dadurch werden viel mehr davon auf dem Prozessorchip platziert. Dies hilft, die Eigenschaften der CPU zu verbessern, daher wird der verwendete technische Prozess immer in seinen Parametern angegeben. Beispielsweise, Intel Core Prozessor Der i5-760 ist in 45-nm-Prozesstechnologie gefertigt, der Intel Core i5-2500K in 32 nm, anhand dieser Informationen kann man beurteilen, wie modern und leistungsfähig der Prozessor seinem Vorgänger ist, aber bei der Auswahl, Sie müssen eine Reihe anderer Parameter berücksichtigen.
Die Architektur
Prozessoren zeichnen sich auch durch ein Merkmal wie die Architektur aus - eine Reihe von Eigenschaften, die in der Regel einer ganzen Familie von Prozessoren innewohnen, die in der Regel über viele Jahre hinweg hergestellt wurden. Mit anderen Worten, Architektur ist ihre Organisation oder das interne Design der CPU.
Zahl der Kerne
Kern- das wichtigste Element des Zentralprozessors. Es ist ein Teil des Prozessors, der in der Lage ist, einen einzelnen Befehlsstrom auszuführen. Die Cores unterscheiden sich in Größe des Cache-Speichers, Busfrequenz, Fertigungstechnologie usw. Die Hersteller vergeben bei jedem weiteren technologischen Prozess neue Namen (z AMD-Prozessor- Sambesi und Intel - Lynnfield). Mit der Entwicklung der Prozessortechnologie wurde es möglich, mehr als einen Kern in einem Gehäuse zu platzieren, was die Leistung der CPU erheblich erhöht und hilft, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen, sowie mehrere Kerne bei der Arbeit von Programmen zu verwenden . Mehrkernprozessoren schneller mit der Archivierung, der Videodecodierung, der Arbeit moderner Videospiele usw. Zum Beispiel Herrscher Core-Prozessoren 2 Duo und Core 2 Quad von Intel, die Dual-Core- bzw. Quad-Core-CPUs verwenden. Derzeit sind Prozessoren mit 2, 3, 4 und 6 Kernen massiv verfügbar. Viele davon werden in Serverlösungen verwendet und sind für einen normalen PC-Benutzer nicht erforderlich.
Frequenz
Neben der Anzahl der Kerne wird die Leistung beeinflusst durch Taktfrequenz... Der Wert dieses Merkmals spiegelt die Leistung der CPU in der Anzahl der Taktzyklen (Operationen) pro Sekunde wider. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist Busfrequenz(FSB - Front Side Bus) demonstriert die Geschwindigkeit, mit der Daten zwischen Prozessor und Computerperipherie ausgetauscht werden. Taktfrequenz proportional zur Busfrequenz.
Steckdose
Damit der zukünftige Prozessor beim Upgrade mit dem bestehenden kompatibel ist Hauptplatine, müssen Sie seinen Sockel kennen. Eine Steckdose heißt Verbinder, in die die CPU auf der Hauptplatine des Computers eingebaut ist. Der Sockeltyp wird durch die Anzahl der Beine und den Prozessorhersteller gekennzeichnet. Verschiedene Sockel entsprechen bestimmten CPU-Typen, sodass jeder Sockel einen bestimmten Prozessortyp zulässt. Intel verwendet die Sockel LGA1156, LGA1366 und LGA1155, während AMD AM2+ und AM3 verwendet.
Zwischenspeicher
Zwischenspeicher- die Speichermenge mit sehr hoher Zugriffsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um den Zugriff auf Daten zu beschleunigen, die sich im Speicher mit niedrigerer Zugriffsgeschwindigkeit befinden (Random Access Memory). Denken Sie bei der Auswahl eines Prozessors daran, dass sich eine Vergrößerung des Caches positiv auf die Leistung der meisten Anwendungen auswirkt. Der CPU-Cache wird in drei Ebenen unterschieden ( L1, L2 und L3), die sich direkt auf dem Prozessorkern befinden. Es empfängt Daten aus dem RAM für mehr schnelle Geschwindigkeit wird bearbeitet. Zu bedenken ist auch, dass bei Multi-Core-CPUs die Größe des L1-Cache für einen Kern angegeben wird. Eine ähnliche Funktion erfüllt der L2-Cache mit geringerer Geschwindigkeit und höherem Volumen. Wenn Sie den Prozessor für ressourcenintensive Aufgaben verwenden möchten, ist das Modell mit einem großen L2-Cache vorzuziehen, da der gesamte L2-Cache für Mehrkernprozessoren angegeben ist. Die leistungsstärksten Prozessoren sind mit L3-Cache ausgestattet, wie z AMD-Phänomen, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Der Third-Level-Cache ist am wenigsten schnell, kann aber 30 MB erreichen.
Stromverbrauch
Die Leistungsaufnahme eines Prozessors hängt eng mit seiner Fertigungstechnologie zusammen. Mit einer Abnahme der Nanometer des technischen Prozesses, einer Zunahme der Anzahl von Transistoren und einer Zunahme der Taktfrequenz von Prozessoren steigt der Stromverbrauch der CPU. Intels Core-i7-Prozessoren benötigen beispielsweise bis zu 130 Watt oder mehr. Die dem Kern zugeführte Spannung charakterisiert eindeutig die Leistungsaufnahme des Prozessors. Dieser Parameter ist besonders wichtig, wenn Sie eine CPU auswählen, die als Multimedia-Center verwendet werden soll. In modernen Prozessormodellen kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, die dabei helfen, unnötigen Stromverbrauch zu bekämpfen: eingebaute Temperatursensoren, automatische Spannungs- und Frequenzkontrollsysteme für Prozessorkerne, Energiesparmodi mit geringer CPU-Last.
Zusatzfunktionen
Moderne Prozessoren haben die Fähigkeit erworben, im 2- und 3-Kanal-Modus mit RAM, die die Leistung erheblich beeinträchtigt, und unterstützt auch einen größeren Satz von Anweisungen, wodurch ihre Funktionalität auf die nächste Stufe gehoben wird. GPUs verarbeiten Videos selbstständig und entlasten dadurch die CPU dank der Technologie DXVA(aus dem Englischen DirectX Video Acceleration - Videobeschleunigung durch die DirectX-Komponente). Intel verwendet die oben genannte Technologie Turbo Schub um die Taktfrequenz des Zentralprozessors dynamisch zu ändern. Technologie Geschwindigkeitsstufe verwaltet den Stromverbrauch der CPU in Abhängigkeit von der Aktivität des Prozessors, und Intel Virtualisierungstechnologie Hardware erstellt virtuelle Umgebung mehrere verwenden Betriebssysteme... Auch moderne Prozessoren lassen sich mithilfe der Technologie in virtuelle Kerne aufteilen Hyper-Threading... Ein Dual-Core-Prozessor ist beispielsweise in der Lage, die Taktrate eines Kerns durch zwei zu teilen, was mit vier virtuellen Kernen zu einer hohen Rechenleistung beiträgt.
Wenn Sie über die Konfiguration Ihres zukünftigen PCs nachdenken, vergessen Sie nicht die Grafikkarte und ihre GPU(aus dem Englischen. Graphics Processing Unit) - der Prozessor Ihrer Grafikkarte, der für das Rendern (arithmetische Operationen mit geometrischen, physischen Objekten usw.) verantwortlich ist. Je höher die Frequenz seines Kerns und je höher die Speicherfrequenz, desto weniger wird der Zentralprozessor belastet. Besonders auf die GPU sollten Gamer achten.
Was ist die CPU-Taktgeschwindigkeit? Was beeinflusst diese Eigenschaft und wie kann sie gesteigert werden? Was ist die maximale Taktfrequenz eines Prozessors? Diese Fragen werden wir im Laufe dieses Artikels analysieren.
Taktfrequenz verstehen
Die Taktfrequenz des Prozessors ist einer der wichtigsten Parameter, die einen Personal Computer sowie alle anderen nach diesem Prinzip gebauten Geräte charakterisieren. Das heißt, nicht nur persönliche Computer, aber auch Laptops, Netbooks, Ultrabooks, Tablet-Computer und Smartphones.
Die Prozessortaktrate ist ein Parameter, der auf die einzelnen Geräte angewendet wird, aus denen sich Computersystem... Genauer gesagt sprechen wir über den Prozessor. Tatsächlich hängt viel von der Taktrate des Prozessors ab, aber dies ist nicht das einzige Detail, das den Betrieb des Systems beeinflusst.
Um also das Thema Taktfrequenz zu behandeln, gehen wir zunächst etwas tiefer in die Wortbildung ein. Was ist „Takt“ und was hat dieses Wort mit unserem Fall zu tun? Ein Beat ist nichts anderes als das Zeitintervall, das zwischen der Wiederholung zweier Impulse liegt. Diese Impulse werden wiederum von einem als Taktgenerator bezeichneten Gerät erzeugt. Tatsächlich ist dies eine Mikroschaltung, die für die Gestaltung der Taktfrequenz verantwortlich ist, die vom Motherboard und dem Prozessor selbst verwendet wird. Das heißt, die Taktfrequenz des Prozessors ist die Frequenz, mit der das Gerät arbeitet.
Das Funktionsprinzip des GTS
Der Taktgenerator erzeugt Impulse, die anschließend an das Gerät gesendet werden. Sie forcieren die Architektur des Computers und schaffen dabei eine Synchronisation zwischen den einzelnen Elementen. Das heißt, der GTS ist eine Art "Kommandant", der die funktionierenden Computerverbindungen in einer Sequenz verbindet. Je öfter der Taktgenerator also Impulse erzeugt, desto besser ist die Leistung des Computers / Laptops / Smartphones usw.
Es ist logisch anzunehmen, dass es keine Synchronisation zwischen den Elementen gibt, wenn der Taktgenerator fehlt. Daher kann das Gerät nicht funktionieren. Nehmen wir an, wir haben es irgendwie geschafft, ein solches Gerät zum Leben zu erwecken. Was kommt als nächstes? Alle Teile des Computers arbeiten zu unterschiedlichen Zeiten mit ihrer eigenen Frequenz. Und was ist das Ergebnis? Dadurch wird die Leistung des Computers um das Zehn-, Hundert- oder sogar Tausendfache reduziert. Braucht jemand so ein Gerät? Dies ist die Aufgabe des Taktgenerators.
Wie wird die Taktfrequenz gemessen?
Die Taktfrequenz wird nach internationalen Standards normalerweise sowohl in Megahertz als auch in Gigahertz gemessen. Beide Arten von Messungen sind richtig, eher ist es nur eine Frage das Auftreten Präfixe und die Anzahl der Zeichen. Die Bezeichnungen für die beiden Messungen sind jeweils „MHz“ und „GHz“. Erinnern wir diejenigen, die es vergessen haben, und sagen wir denen, die es nicht wussten, dass 1 MHz numerisch einer Million Taktzyklen entspricht, die in einer Sekunde ausgeführt werden. Und Gigahertz - 3 Grad mehr. Das heißt, es sind tausend Megahertz. Computertechnologien stehen nicht wie alle anderen still. Sie entwickeln sich, so könnte man sagen, dynamisch, so dass man davon ausgehen kann, dass in naher Zukunft ein Prozessor auftaucht, dessen Taktfrequenz nicht in Megahertz oder Gigahertz, sondern in Terahertz gemessen wird. Das sind weitere 3 Grad mehr.
Was beeinflusst der CPU-Takt?
Wie Sie wissen, ein Computer, von einfachen Konten bis hin zu neueste Spiele, führt eine Reihe von Operationen aus. Was übrigens ziemlich beeindruckend sein kann. Somit werden diese Operationen für eine bestimmte Anzahl von Taktzyklen durchgeführt. Je höher die Taktrate des Prozessors ist, desto schneller kann er also Aufgaben bewältigen. Gleichzeitig werden Produktivitätssteigerungen, Berechnungen und das Laden von Daten in verschiedenen Anwendungen beschleunigt.
Über die maximale Taktfrequenz
Es ist kein Geheimnis, dass vor der Freigabe eines Prozessormodells in die Massenproduktion dessen Prototyp getestet wird. Außerdem werden sie mit ausreichender Last getestet, um Schwachstellen zu erkennen und leicht zu modifizieren.
Der Prozessor wird mit unterschiedlichen Taktraten getestet. Dadurch ändern sich auch andere Bedingungen wie Druck und Temperatur. Wozu dienen die Tests? Sie sind so organisiert, dass sie nicht nur Fehler und Probleme erkennen und beheben, sondern auch einen Wert erhalten, der als maximale Taktrate bezeichnet wird. Sie wird in der Regel in der Dokumentation des Gerätes sowie in seiner Kennzeichnung angegeben. Die maximale Taktfrequenz ist nichts anderes als die normale Taktfrequenz, die der Prozessor unter Standardbedingungen haben wird.
Über die Möglichkeit der Anpassung
Im Allgemeinen ermöglichen moderne Computer-Motherboards dem Benutzer, die Taktfrequenz zu ändern. Dies geschieht natürlich in dem einen oder anderen Bereich. Die Technologie ermöglicht es Prozessoren nun, je nach Wahl mit unterschiedlichen Frequenzen zu arbeiten. Und das muss ich sagen, ist wichtig, da ein solcher Prozessor seine Frequenz mit der Frequenz synchronisieren kann, die er hat Hauptplatine, weil der Prozessor selbst darauf installiert ist.
Beim Erhöhen der Taktfrequenz
Natürlich kann das maximale Ergebnis durch einfaches Erwerben erreicht werden neuer Prozessor mit erhöhter Taktfrequenz. Dies ist jedoch finanziell nicht immer möglich, sodass die Frage offen bleibt, wie man die Taktfrequenz des Prozessors erhöhen kann, ohne hierfür zusätzliche Mittel zu investieren.
Kurz gesagt, CPU-Übertaktung geht nicht auf Kosten von Programme von Drittanbietern... Dies ist, wie beim Übertakten einer Grafikkarte, völliger Unsinn. Tatsächlich können Sie die Leistung des Prozessors verbessern, indem Sie die entsprechenden Einstellungen im BIOS vornehmen.
Abschluss
Was haben wir im Laufe dieses Artikels herausgefunden? Erstens ist die Taktfrequenz des Prozessors die Frequenz, mit der das Gerät arbeitet. Zweitens verwenden Computer einen Taktgenerator, der eine bestimmte Frequenz erzeugt, die den Betrieb einzelner Elemente synchronisiert. Drittens ist die maximale Prozessorfrequenz die Frequenz, mit der der Prozessor unter normalen Bedingungen arbeitet. Viertens ist das Übertakten des Prozessors, dh das Erhöhen seiner Taktfrequenz, durch Ändern der Einstellungen im BIOS möglich.
Taktfrequenz Intel-Prozessoren, wie Prozessoren anderer Marken, hängt vom Modell ab.
Wie Sie wissen, ist die Taktfrequenz des Prozessors die Anzahl der Operationen, die pro Zeiteinheit als solche ausgeführt werden, in dieser Fall, in einer Sekunde.
Aber diese Definition reicht nicht aus, um vollständig zu verstehen, was dieses Konzept wirklich bedeutet und welche Bedeutung es für uns normale Benutzer hat.
Es gibt viele Artikel im Internet darüber, aber allen fehlt etwas.
Meistens ist dieses „Etwas“ genau der Schlüssel, der die Tür zum Verständnis öffnen kann. Daher haben wir versucht, alle grundlegenden Informationen wie Puzzles zu sammeln und daraus ein einziges Gesamtbild zu machen.
Detaillierte Definition
Die Taktrate ist also die Anzahl der Operationen, die ein Prozessor pro Sekunde ausführen kann. Dieser Wert wird in Hertz gemessen.
Diese Maßeinheit ist nach einem berühmten Wissenschaftler benannt, der Experimente zur Untersuchung periodischer, also sich wiederholender Prozesse durchführte.
Und wo ist Hertz in einer Sekunde einsatzbereit?
Diese Frage stellt sich, wenn man die meisten Artikel im Internet von Leuten liest, die in der Schule (vielleicht ohne eigenes Verschulden) nicht sehr gut Physik gelernt haben. Tatsache ist, dass diese Einheit nur die Häufigkeit, also die Anzahl der Wiederholungen, dieser sehr periodischen Prozesse pro Sekunde bezeichnet.
Damit können Sie nicht nur die Anzahl der Operationen, sondern auch alle Arten anderer Indikatoren messen. Wenn Sie beispielsweise 3 Eingaben pro Sekunde machen, beträgt die Atemfrequenz 3 Hertz.
Was die Prozessoren angeht, können hier verschiedene Operationen durchgeführt werden, die auf die Berechnung bestimmter Parameter hinauslaufen. Tatsächlich wird die Anzahl der Berechnungen dieser Parameter pro Sekunde als Taktfrequenz bezeichnet.
So einfach ist das!
In der Praxis wird der Begriff "Hertz" äußerst selten verwendet, häufiger hört man von MegaHertz, KiloHertz und so weiter. Tabelle 1 zeigt die "Entschlüsselung" dieser Werte.
Tabelle 1. Symbole
Ersteres und letzteres werden derzeit äußerst selten verwendet.
Das heißt, wenn Sie hören, dass es 4 GHz hat, kann es jede Sekunde 4 Milliarden Operationen ausführen.
Weit davon entfernt! Bis heute ist dies der Durchschnitt. Sicherlich werden wir sehr bald von Modellen mit einer Frequenz von TeraHertz oder sogar mehr hören.
Wie entsteht
Es hat also die folgenden Geräte:
- Uhrenresonator - ist ein gewöhnlicher Quarzkristall, der in einem speziellen Schutzbehälter eingeschlossen ist;
- Taktgenerator - ein Gerät, das eine Art von Schwingung in eine andere umwandelt;
- Metallabdeckung;
- Datenbus;
- Textolith-Substrat, an dem alle anderen Geräte befestigt sind.
Ein Quarzkristall, also ein Uhrenresonator, schwingt also aufgrund der Spannungsversorgung. Als Ergebnis werden Schwankungen des elektrischen Stroms gebildet.
Auf dem Substrat ist ein Taktgenerator angebracht, der elektrische Schwingungen in Pulse umwandelt. Sie werden auf die Datenbusse übertragen und damit geht das Ergebnis der Berechnungen an den Anwender.
Genau so wird die Taktfrequenz erhalten. Ich frage mich, was ist mit dieses Konzepts Vor allem in Bezug auf die Beziehung zwischen Kernen und Frequenz gibt es viele Missverständnisse. Daher lohnt es sich auch darüber zu sprechen.
Wie die Frequenz mit den Kernen zusammenhängt
Der Kern ist eigentlich der Prozessor. Der Kern ist der gleiche Kristall, der das gesamte Gerät bestimmte Operationen ausführen lässt. Das heißt, wenn es in dem einen oder anderen Modell zwei Kerne gibt, bedeutet dies, dass es zwei Quarze hat, die über einen speziellen Bus miteinander verbunden sind.
Nach einem weit verbreiteten Missverständnis gilt: Je mehr Kerne, desto höher die Frequenz. Nicht umsonst versuchen Entwickler nun, immer mehr Kerne darin unterzubringen. Aber das ist nicht so. Wenn es 1 GHz ist, bleibt es, selbst wenn es 10 Kerne hat, 1 GHz und wird nicht 10 GHz.
Jeder Benutzer Computertechnik Diese Frage habe ich mir oft gestellt, vor allem, wenn ich mich für die Anschaffung neuer Geräte entschieden habe. Aber um die Frage zu beantworten - was beeinflusst die Taktfrequenz des Prozessors, muss man zunächst verstehen, was es ist?
EINFLUSS des CPU-Takts auf die Leistung?
Dieser Indikator gibt die Anzahl der Berechnungen an, die der Prozessor pro Sekunde durchführt. Und je höher die Frequenz, desto mehr Operationen kann der Prozessor natürlich pro Zeiteinheit ausführen. Haben moderne Geräte dieser Wert liegt im Bereich von 1 bis 4 GHz. Sie wird durch Multiplikation der Basis- oder externen Frequenz mit einem bestimmten Faktor bestimmt. Sie können die Prozessorfrequenz erhöhen, indem Sie sie "übertakten". Die Weltmarktführer in der Produktion dieser Geräte richten einige ihrer Produkte auf ihre mögliche Übertaktung aus.
Bei der Auswahl eines solchen Geräts ist nicht nur die Häufigkeit ein wichtiger Leistungsindikator. Dies wird auch durch die Leistungsfähigkeit des Prozessors beeinflusst.
Derzeit gibt es praktisch keine solchen Geräte, die nur einen Kern haben. Multi-Core-Prozessoren haben ihre Single-Core-Vorgänger komplett vom Markt verdrängt.
Über Nuklearität und Taktfrequenz
Beginnen wir mit der Tatsache, dass die Aussage, dass der Prozessor eine Frequenz hat, die der Gesamtsumme dieses Indikators jedes der Kerne entspricht, nicht zutrifft. Aber warum ist ein Multi-Core-Prozessor besser und effizienter? Denn jeder der Kerne produziert sein eigenes Teil gemeinsame Arbeit, wenn es dies zulässt, Verarbeitung des Programms durch den Prozessor. Somit erhöht die Stärke die Leistung des Systems erheblich, falls die verarbeiteten Informationen in Teile aufgeteilt werden können. Ist dies jedoch nicht möglich, läuft nur ein Prozessorkern. Darüber hinaus entspricht seine Gesamtleistung der Taktfrequenz dieses Kerns.
Im Allgemeinen, wenn Sie mit Grafiken, statischen Bildern, Videos oder Musik arbeiten müssen, ist ein Multi-Core-Prozessor genau das Richtige für Sie. Wenn Sie jedoch spielsüchtig sind, ist es in diesem Fall besser, einen nicht sehr vielkernigen Prozessor zu nehmen, da Programmierer möglicherweise keine Trennung von Softwareprozessen in Teile vorsehen. Daher für Spiele mehr leistungsstarker Prozessor besser passen.
Über die Prozessorarchitektur
Außerdem hängt die Systemleistung von der Prozessorarchitektur ab. Je kürzer der Signalweg vom Ausgangspunkt zum Zielpunkt ist, desto schneller wird natürlich die Informationsverarbeitung durchgeführt. Aus diesem Grund schneiden Intel-Prozessoren bei gleicher Taktrate besser ab als AMD-Prozessoren.
Ergebnisse
Die Taktrate eines Prozessors ist also seine Stärke oder Leistung. Es beeinflusst die Leistung des Systems. Gleichzeitig darf jedoch nicht vergessen werden, dass dieser Parameter neben der Leistung von der Anzahl der Kerne und der Architektur dieses Geräts abhängt. Ist es notwendig, einen Prozessor unter Berücksichtigung dessen auszuwählen, womit er in Zukunft arbeiten muss? Für Spiele nimmt man besser einen leistungsstärkeren Prozessor, für alles andere eignet sich ein Multicore-Prozessor mit nicht sehr hoher Taktfrequenz.
Schematische Darstellung des Prozessors
Steuerblock- steuert den Betrieb aller Prozessoreinheiten.
Arithmetischer Logikblock- führt arithmetische und logische Berechnungen durch.
Register- Block zum Speichern von Daten und Zwischenergebnissen von Berechnungen - Interner RAM des Prozessors.
Block decodieren- wandelt Daten in ein binäres System um.
Prefetch-Block- empfängt einen Befehl von einem Gerät (Tastatur usw.) und fordert Anweisungen im Systemspeicher an.
Cache-Speicher (oder einfach Cache) der 1. Ebene- Speichert häufig verwendete Anweisungen und Daten.
L2-Cache- speichert häufig verwendete Daten.
Busblock- dient zur Ein- und Ausgabe von Informationen.
Dieses Diagramm entspricht den Prozessoren der P6-Architektur. Diese Architektur wurde verwendet, um Prozessoren von Pentium Pro bis Pentium III zu erstellen. Pentium 4-Prozessoren werden mit der neuen Intel® NetBurst-Architektur hergestellt. Bei Pentium 4-Prozessoren ist der Level-1-Cache in zwei Teile unterteilt - den Daten-Cache und den Befehlscache.
Prozessorspezifikationen
Die Hauptmerkmale des Prozessors sind seine Taktfrequenz, Bitbreite und Cache-Größen der 1. und 2. Ebene.
Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Taktrate ist die Anzahl der Taktzyklen pro Sekunde. Auf den Prozessor angewendet:
Taktfrequenz ist die Anzahl der Operationen, die der Prozessor pro Sekunde ausführen kann.
Jene. Je mehr Operationen ein Prozessor pro Sekunde ausführen kann, desto schneller arbeitet er. Beispielsweise führt ein Prozessor mit einer Taktfrequenz von 40 MHz 40 Millionen Operationen pro Sekunde bei einer Frequenz von 300 MHz - 300 Millionen Operationen pro Sekunde bei einer Frequenz von 1 GHz - 1 Milliarde Operationen pro Sekunde aus.
Bis 2003 erreichte die Taktfrequenz der Prozessoren 3 GHz.
Es gibt zwei Arten von Taktfrequenzen, interne und externe.
Interne Taktfrequenz- Dies ist die Taktfrequenz, mit der im Prozessor gearbeitet wird.
Externe Taktfrequenz oder Systembusfrequenz ist die Taktfrequenz, mit der Daten zwischen dem Prozessor und dem Arbeitsspeicher des Computers ausgetauscht werden.
Bis 1992 waren die internen und externen Frequenzen in den Prozessoren gleich, und 1992 führte Intel den 80486DX2-Prozessor ein, bei dem die internen und externen Frequenzen unterschiedlich waren - die interne Frequenz war zweimal höher als die externe. Zwei Typen solcher Prozessoren wurden mit Frequenzen von 25/50 MHz und 33/66 MHz veröffentlicht, dann veröffentlichte Intel den 80486DX4-Prozessor mit verdreifachter interner Frequenz (33/100 MHz).
Seit dieser Zeit begannen auch die übrigen Herstellerfirmen, Prozessoren mit doppelter interner Frequenz zu produzieren, und IBM begann, Prozessoren mit dreifacher interner Frequenz herzustellen (25/75 MHz, 33/100 MHz und 40/120 MHz).
Bei modernen Prozessoren beträgt die Systembusfrequenz beispielsweise bei einem Prozessortakt von 3 GHz 800 MHz.
Prozessorgröße wird durch die Breite seiner Register bestimmt.
Ein Computer kann gleichzeitig mit einer begrenzten Menge von Informationseinheiten arbeiten. Dieser Satz hängt von der Bitbreite der internen Register ab. Eine Entladung ist eine Informationsspeichereinheit. In einem Arbeitszyklus kann der Computer die Informationsmenge verarbeiten, die in die Register passt. Wenn die Register 8 Informationseinheiten speichern können, dann sind sie 8-Bit, und der Prozessor ist 8-Bit, wenn die Register 16-Bit sind, dann ist der Prozessor 16-Bit usw. Je höher die Bittiefe des Prozessors ist, desto mehr Informationen kann er in einem Zyklus verarbeiten, das heißt, desto schneller arbeitet der Prozessor.
Der Pentium-4-Prozessor ist 32-Bit.
Cachegröße 1 und 2 Level wirkt sich auch auf die Prozessorleistung aus.
Beim Pentium III-Prozessor beträgt der Level-1-Cache 16 KB, der Level-2-Cache 256 KB.
Bei Pentium 4-Prozessoren ist der L1-Datencache 8 KB groß, der L1-Befehlscache 12.000 Befehle in der Reihenfolge ihrer Ausführung und der L2-Cache 512 KB.
