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.

Что такое тактовая частота процессора? На что влияет эта характеристика и какими способами ее можно увеличить? Что такое максимальная тактовая частота процессора? Эти вопросы мы разберем в ходе данной статьи.

Понятие о тактовой частоте

Тактовая частота процессора - это один из наиболее важных параметров, характеризующих персональный компьютер, а также все другие устройства, построенные по его принципу. То есть свою тактовую частоту процессора имеют не только персональные компьютеры, но и ноутбуки, нетбуки, ультрабуки, планшетные компьютеры и смартфоны.

Тактовая частота процессора - это параметр, применяемый к отдельным устройствам, которые составляют компьютерную систему. Говоря конкретнее, речь идет о процессоре. На самом деле от тактовой частоты процессора зависит многое, но это не единственная деталь, которая оказывает влияние на работу системы.

Итак, чтобы разобраться с вопросом о тактовой частоте, сначала немного углубимся в словообразование. Что такое “такт” и какое отношение это слово имеет к нашему случаю? Такт есть не что иное, как промежуток времени, имеющий место между повтором двух импульсов. Эти импульсы, в свою очередь, создаются устройством под названием “генератор тактовых частот”. По сути дела, это микросхема, которая отвечает за формирование тактовой частоты, используемой материнской платой и самим процессором. То есть тактовая частота процессора - это та частота, на которой работает устройство.

Принцип действия ГТЧ

Генератор тактовой частоты создает импульсы, которые впоследствии рассылаются по устройству. Они форсируют архитектуру компьютера, попутно создавая синхронизацию между отдельными элементами. То есть ГТЧ является своеобразным “командиром”, который соединяет в одну последовательность рабочие компьютерные звенья. Так вот, чем чаще генератор тактовой частоты будет создавать импульсы, тем лучшее быстродействие будет у компьютера/ноутбука/смартфона и так далее.

Логично предположить, что если генератор тактовой частоты будет отсутствовать, то синхронизации между элементами не будет. Следовательно, устройство не сможет работать. Давайте предположим, что все-таки каким-то образом нам удалось привести такое устройство к жизни. Ну и что дальше? Все части компьютера будут работать на своей частоте в разное время. И что в результате? А в результате быстродействие компьютера снижается в десятки, сотни, а то и в тысячи раз. Разве такое устройство кому-то нужно? Вот в чем и заключается роль генератора тактовой частоты.

В чем измеряется тактовая частота?

Тактовую частоту, согласно международным стандартам, принято измерять как в мегагерцах, так и в гигагерцах. Оба вида измерений верны, скорее, это просто вопрос внешнего вида приставки и количества символов. Обозначения для двух измерений, соответственно, следующие: “МГц” и “ГГц”. Напомним тем, кто забыл, и расскажем тем, кто не знал, о том, что 1 МГц численно равен миллиону тактов, совершаемых в течение одной секунды. А гигагерц - на 3 степени больше. То есть это тысяча мегагерц. Компьютерные технологии не стоят на месте, как и все другие. Они, можно сказать, динамично развиваются, поэтому можно озвучить предположение о том, что в ближайшем будущем может появиться процессор, тактовую частоту которого будут измерять не в мегагерцах и не в гигагерцах, а в терагерцах. Это еще на 3 степени больше.

На что влияет тактовая частота процессора?

Как известно, компьютер, начиная от простых счетов и заканчивая новейшими играми, выполняет некоторый набор операций. Который, кстати, может быть вполне внушительным. Так вот, эти операции совершаются за определенное количество тактов. Следовательно, чем большую тактовую частоту будет иметь процессор, тем быстрее он сможет справляться с задачами. А вместе с этим увеличивается производительность, ускоряются расчеты и загрузка данных в различных приложениях.

О максимальной тактовой частоте

Ни для кого не секрет, что перед выпуском модели процессора в серийное производство его прототип тестируют. Причем тестируют с достаточной нагрузкой, чтобы выявить слабые места и несколько доработать их.

Тестирование процессора проводится при разной тактовой частоте. При этом изменяются и другие условия, такие как давление и температура. Для чего проводятся тесты? Они организуются не только для выявления и устранения неисправностей и неполадок, но и для того, чтобы получить значение, называемой максимальной тактовой частотой. Она обычно указывается в документации устройства, а также в его маркировке. Максимальная тактовая частота есть не что иное, как обыкновенная тактовая частота, которую процессор будет иметь в стандартных условиях.

О возможности регулировки

Вообще современные компьютерные материнские платы позволяют пользователю изменять тактовую частоту. Разумеется, это делается в том или ином диапазоне. Сейчас технологии позволяют процессорам работать на разных частотах в зависимости от выбора. И это, надо сказать, немаловажно, поскольку такой процессор может синхронизировать свою частоту с частотой, которую имеет материнская плата, ведь сам процессор устанавливается именно на нее.

Об увеличении тактовой частоты

Конечно, максимального результата можно достичь, просто-напросто приобретя новый процессор, имеющий повышенную тактовую частоту. Однако это не всегда возможно в финансовом плане, а значит, вопрос о том, как увеличить тактовую частоту процессора без вложения дополнительных средств в это дело, остается открытым.

Говоря в двух словах, разгон процессора совершается не за счет сторонних программ. Это, как и в случае с разгоном видеокарты, откровенная чушь. На самом деле улучшить работу процессора можно, выставив соответствующие настройки в BIOS.

Заключение

Итак, что мы выяснили в ходе данной статьи? Во-первых, тактовая частота процессора - это та частота, на которой работает устройство. Во-вторых, в компьютерах используется генератор тактовой частоты, который создает определенную частоту, синхронизирующую работу отдельных элементов. В-третьих, максимальной частотой процессора называется та частота, на которой работает процессор в нормальных условиях. В-четвертых, разгон процессора, то есть увеличение его тактовой частоты, возможно при помощи изменения настроек в BIOS.

Тактовая частота процессоров Intel, как и процессоров других марок, зависит от модели.

Работа любого цифрового компьютера зависит от тактовой частоты, которую определяет кварцевый резонатор. Он представляет собой оловянный контейнер в который помещен кристалл кварца. Под воздействием электрического напряжения в кристалле возникают колебания электрического тока. Вот эта самая частота колебания и называется тактовой частотой. Все изменения логических сигналов в любой микросхеме компьютера происходят через определенные интервалы, которые называются тактами. Отсюда сделаем вывод, что наименьшей единицей измерения времени для большинства логических устройств компьютера есть такт или еще по другому – период тактовой частоты. Проще говоря – на каждую операцию требуется минимум один такт (хотя некоторые современные устройства успевают выполнить несколько операций за один такт). Тактовая частота, применительно к персональным компьютерам, измеряется в МГц, где Герц – это одно колебание в секунду, соответственно 1 МГц – миллион колебаний в секунду. Теоретически, если системная шина Вашего компьютера работает на частоте в 100 МГц, то значит она может выполнять до 100 000 000 операций в секунду. К слову сказать, совсем не обязательно, что бы каждый компонент системы обязательно что-либо выполнял с каждым тактом. Существуют так называемые пустые такты (циклы ожидания), когда устройство находится в процессе ожидания ответа от какого либо другого устройства. Так, например, организована работа оперативной памяти и процессора (СPU), тактовая частота которого значительно выше тактовой частоты ОЗУ.

Разрядность

Шина состоит из нескольких каналов для передачи электрических сигналов. Если говорят, что шина тридцатидвухразрядная, то это означает, что она способна передавать электрические сигналы по тридцати двум каналам одновременно. Здесь есть одна фишка. Дело в том, что шина любой заявленной разрядности (8, 16, 32, 64) имеет, на самом деле, большее количество каналов. То есть, если взять ту же тридцатидвухразрядную шину, то для передачи собственно данных выделено 32 канала, а дополнительные каналы предназначены для передачи специфической информации.

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 ).

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.

Тактовая частота процессора ― это количество колебаний за определенный промежуток времени (в данном случае ― за секунду). Если говорить о персональном компьютере, то для него это показатель количества операций, которые может выполнять процессор за 1 секунду. Помните: чем больше показатель тактовой частоты, тем выше производительность компьютера.

Какие существуют разновидности

Это интересно! Единица измерения частоты именуется «герц», а названа она в честь легендарного немецкого ученого-физика Генриха Рудольфа Герца, который в 1885 году провел уникальный эксперимент в подтверждение правильности электромагнитной теории. Ученый доказал, что свет ― это разновидность электромагнитного излучения, которое распространяется в виде специальных волн.

Специалисты выделяют 2 разновидности тактовой частоты.

1. Внешняя (влияет на обмен данными между платой оперативной памяти и процессором).
2. Внутренняя (влияет на правильность и быстроту работы внутри процессора).

Интересен и тот факт, что до 1992 года эти два показателя, как правило, совпадали, и только в результате внедрения новых технологий специалистами известной компании Intel внутренняя частота была увеличена в 2 раза по сравнению с внешней. Примером такого достижения стал уникальный на то время процессор 80486DX2. Производитель представил общественности 2 вида такого процессора: один ― менее мощный (25/50 МГц), другой ― с большей производительностью (33/66 МГц). Это изобретение дало серьезный толчок, в том числе и для других производителей, и они начали активно разрабатывать и выпускать процессоры с заметно большей мощностью.

Стоит обратить внимание и на такой важный момент: тактовая частота процессора ― это не единственный критерий оценки быстродействия и производительности компьютера . Нужно учитывать также объем кэш-памяти и . В некоторых процессорах последнего поколения используется специальная система , отвечающая за автоматическое увеличение тактовой частоты ядер процессора. Итак, если вы активный геймер и не представляете своей жизни без ежедневного погружения в увлекательный мир сложных, как по сюжету, так и по графике, игр, то вам нужен . А вот для классической офисной работы подойдет и современный ПК .

Как образуется тактовая частота?

Как известно, тактовые колебания образуются в результате действия кристалла кварца, находящегося в специальном контейнере. Данное устройство носит название «тактовый резонатор». Кристалл начинает работать только после подачи напряжения и образования колебания электротока. Далее эти колебания подаются на тактовый генератор, вследствие чего происходит преобразование колебаний электротока в импульсы, и они уже передаются на шины данных.

Помните, что именно тактовый генератор отвечает за нужный такт функционирования всех компонентов ПК, включая шины, оперативную память и, конечно же, центральный процессор. Если тактовый генератор работает правильно, все компоненты также будут функционировать максимально синхронно и слаженно .
Существует и такое понятие, как период тактовой частоты.

Период тактовой частоты - это минимальная единица, посредством которой измеряется время работы процессора.

Увеличение частоты путем разгона

Взаимодействуя с платой оперативной памяти, процессор обычно тратит больше одного такта. Этот показатель может быть увеличен искусственно, то есть в результате так называемого « », но, выбрав такой путь, нужно знать о некоторых ограничениях:

• процессор начинает потреблять заметно большее количество энергии , и с этим моментом может не справиться установленный и эксплуатируемый блок питания, поэтому стоит приобрести более эффективную модель;
• в результате «разгона» увеличивается количество отдаваемой энергии кристаллом, то есть и он, и другие комплектующие будут нагреваться быстрее (справиться с последствиями перегрева поможет только эффективная система охлаждения);
• если увеличивается объем подаваемой электроэнергии, обязательно возникают электромагнитные помехи , в частности, в работе шин данных (это может привести к уменьшению количества передаваемых данных).

Как узнать частоту процессора своего компьютера?

Есть четыре основных способа узнать тактовую частоту и таким образом определить производительность ПК:

1. Посмотреть документацию, предоставленную производителем вместе с компьютером или ноутбуком. В техническом паспорте обязательно указывается тип процессора и его тактовая частота. Если же возле указанной модели процессора нет надписи относительно тактовой частоты, ее можно узнать, введя в строку поиска любой поисковой системы название процессора, модель ноутбука и т.д.
2. Узнать тактовую частоту можно, ознакомившись со свойствами системы ПК. Что для этого нужно сделать? Во-первых, зайти в «Панель управления»; во-вторых, перейти в раздел «Свойства системы» . В данном разделе отображаются показатели производительности компьютера, включая тактовую частоту.
3. Воспользоваться возможностями , зайти в который можно, следуя некоторым несложным правилам (для персональных компьютеров они одни, для ноутбуков ― другие). Главное, до начала загрузки системы нажать одну «волшебную» кнопочку (например, Del, Esc или F12).
4. Установить на свой компьютер утилиту CPU-Z, которая является абсолютно бесплатной, а ее основное назначение ― помочь пользователю узнать всю необхо димую информацию о процессоре, включая его производительность и тактовую частоту.

Итак, вы уже знаете, что представляет собой тактовая частота персонального компьютера или ноутбука, какое значение эти показатели имеют для быстроты работы техники, умеете определять частоту, и мы надеемся, что эта информация поможет вам стать еще более профессиональным и успешным пользователем ПК.

Разные названия одного параметра

Здравствуйте, дорогие читатели. В предыдущей статье рассказывал о том, где описано самое основное. В этом посте расскажу о такой характеристике как базовая частота процессора, про которую вы тоже должны знать, тем самым добавив информации, которая может вам пригодиться при выборе.

Объяснение и пример его работы

Технически звучит это так: Базовая или номинальная частота (это одно и тоже) — это показатель при котором компьютерный микропроцессор выполняет минимальное количество тактов.

Это означает что, когда компьютер выполняет какое-то количество задач и ему не требуется использовать все свои мощности для их выполнения, он работает на номинальных тактах. Примерные задачи: поддержание работы операционной системы, просмотр фото, прослушивание музыки, редактирование текста.

В чем измеряется?

Эта характеристика измеряется в мегагерцах (1200 МГц) или гигагерцах (1.2 ГГц). Этот параметр присутствует как у производителя Intel, так и у AMD. Также его можно встретить в описании к товару или в характеристиках.

Еще на многих сайтах в описании вы можете встретить термин «рабочая или постоянная» — это тоже самое. Вот всевозможные варианты названий, которые есть на сайтах:
Если все понятно, как это работает, то можете себя проверить. Представьте, что у вас есть CPU c базовой частотностью 2 Ghz. Для того чтобы посмотреть видео или послушать музыку микропроцессору нужно задействовать к примеру 2400 Mhz своей мощности, а для просмотра фото ему потребуется 1,7 ГГц. Вопрос с загадкой, какую частотность будет использовать камень для просмотра фото?

Ваш вариант ответа если хотите, можете оставить в комментариях. Давайте поступим так, после 15 оставленных комментариев, напишу правильный ответ, договорились? Думаю, «ДА». Поехали дальше.

На что влиять этот показатель?

• На энергопотребление
• На выделяемую температуру

В современных CPU энергопотребление мелкими шагами становится меньше и меньше, за счет новых техпроцессов, потоков и много другого. Несмотря на это нужно понимать, чем выше производительность, тем больше нужно энергии, а там, где высокое энергопотребление всегда есть высокая выделяемая температура.

В следующей статье расскажу вам о том, что все-таки важнее, . Интересная информация, обязательно прочитайте.

• Pentium G4600 - постоянная 3,6 ГГц
• Core i3 8100 - рабочая 3.6 Ghz
• Pentium Gold G5400 - номинальная 3700 МГц

А да и еще, кому интересно — в этом интернет-магазинчике сейчас есть бесплатная доставка. Ну это так, небольшое отступление.

На этом у меня все. Комментируйте, высказывайте свои мысли, пишите и . Выбор за вами. Спасибо за ваше внимание. Пока пока.