6 в чем измеряется тактовая частота процессора. Тактовая частота процессора: что это такое, в чем измеряется и на что влияет

Начислено вознаграждение

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Высокая частота или большое количество ядер — извечный вопрос, мучающий пользователей при сборке игрового или рабочего ПК. В данной статье мы комплексно сравним медленный процессор с большим количеством ядер и высокочастотный процессор со средним количеством ядер и выясним, что предпочтительней выбрать именно сейчас.

Цель данной статьи проста — выяснить, какой процессор окажется объективно лучше и актуальней в рабочих задачах и играх — с большим количеством ядер или с большей частотой. Для большей наглядности тестирования «типовые» процессоры будут отличаться между собой лишь тактовой частотой и количеством ядер.

анонсы и реклама

2080 Super Gigabyte Gaming OC за 60 т.р.

Compeo.ru — правильный компмагазин без подвохов

RTX 2060 дешевеет перед приходом 3ххх

Ryzen 4000

серии в составе компьютеров уже в Ситилинке

РУХНУЛА цена MSI RTX 2070 после анонса RTX 3ххх

Core i9 10 серии вдвое дешевле такого же 9 серии

Цена на память снижена в 2 раза в Регарде — везде дороже

Процессоры будут являться «синтетическими», «созданными» на основе многоядерного процессора Ryzen 7 2700. В связи с тем, что данный процессор отказывается запускаться на частоте в 2 GHz (но данное сравнение не имело бы никакого отношения с действительностью), удалось создать лишь два «типовых» процессора.

По задумке «синтетический Ryzen 5» будет иметь на 1/3 большее число ядер, чем соперник — «синтетический Ryzen 3». Последний в свою же очередь будет обладать на 1/3 большей тактовой частотой. Итого: «синтетический Ryzen 5» — это процессор с шестью ядрами, работающий на фиксированной частоте в 3 GHz с отключенной технологией SMT; «синтетический Ryzen 3» будет представлять из себя CPU с четырьмя ядрами без технологии SMT, находящимися в разгоне до частоты в 4 GHz. Остальные же параметры у данных процессоров будут идентичны Ryzen 7 2700.

Даже простым перемножением ядер на частоты, не сложно догадаться, что конфигурация с шестью ядрами, работающими на частоте в 3 GHz будет немного сильнее конфигурации с четырьмя ядрами, работающими на частоте 4 GHz. В условном «математическом бенчмарке» (данный «бенчмарк» справедлив только для «синтетических процессоров», различающихся лишь количеством и частотой ядер), суммарная производительность данных CPU будет сопоставима, как «18» и «16» в пользу процессора с большим количеством ядер, так как для большей справедливости данного тестирования, ему следовало «привязать» частоту в 2.66 GHz.

Но данное действие было невозможно по той же причине, по которой в тестировании отсутствует «синтетический Ryzen 7 / Xeon» с частотой в 2 GHz. Материнская плата ASUS TUF B450M-PRO GAMING не может запустить процессор Ryzen 7 2700 с частотой ниже 2.8 GHz: во-первых, это не подразумевается, так как минимальный множитель для данного процессора равен 28; во-вторых, при попытке «взятия» необходимой частоты посредством комбинации множитель/делитель (формула следующая: Ratio=2*FID/DID), система отказывается запускаться с любым напряжением, даже в значении «авто».

И кто-то заметит, что данное сравнение двух математически не равных процессоров якобы теряет смысл, так как «итак понятно, что процессор с шестью ядрами окажется чуть сильней». Но в данном случае частоты процессоров приближены к реальным, а сравнить процессоры на 2 GHz, 2,66GHz и 4 GHz, было бы как минимум нелепо, так как процессоров Ryzen с такими низкими частотами попросту нет. И опять же, это ни в коем случае не «симуляция известных процессоров», это всего лишь попытка сравнения высокой частоты и большого количества ядер, что важнее сейчас.

В общем, далее нет смысла вдаваться в нюансы данного эксперимента, предлагаем же перейти к реальному исследованию.

Но для начала осмотр тестовой конфигурации.

Тестовый стенд

«Синтетические» процессоры тестировались на следующей конфигурации:

Системная плата: Asus TUF B450M PRO GAMING;
ОЗУ: CRUCIAL Ballistix BL2K16G30C15U4B 2×16 Гб, 3333 MHz CL14
Система охлаждения процессора: AMD Wraith Spire ;
Термопаста: AMD;
Видеоадаптер: GeForce GTX 1060 Xtreme Gaming 6G;
Накопители: Samsung SSD 850 120GB (под Windows), Western Digital WD Blue 1 TB (под игры);
Блок питания: Enermax Revolution D.F. , 650 Ватт;
Корпус: Thermaltake View 31 TG;
Монитор: Sharp Aquos lc-26le320e-bk ;
Операционная система: Windows 10 Pro x64 (1909).

Вольтаж для процессора с шестью ядрами был подобран 0.8125 вольта, вольтаж же для процессора с четырьмя разогнанными ядрами составил 1.25 вольта. LLC был отрегулирован так, что напряжение при возрастании нагрузки оставалось стабильным.

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.

Тестирование в синтетических программах: CPU-Z

Теперь, когда мы разобрались с поведением двух экземпляров в стресс-тесте, предлагаю сравнить производительность процессоров в CPU-Z.

6 ядер

4 ядра

Для упрощения восприятия результатов тестирования, все данные были отображены в виде диаграммы с таблицей значений.

Результаты «математического бенчмарка» подтвердились. Четыре разогнанных ядра хоть и обошли шесть маломощных ядер в однопоточной производительности, но серьезно уступили во многоядерной производительности. Медленные шесть ядер обходят четыре быстрых на 12.5%, данная разница была известна еще заранее из «математического бенчмарка»: разница между 18 и 16 составляет 12.5%.

Тестирование CPU-Z

Тактовая частота как важный параметр работы процессора, и на что она влияет

Производительность процессора принято оценивать по его тактовой частоте. Это количество операций или тактов, которые может произвести ЦП за секунду. По сути, время, за которое процессор обрабатывает информацию. Вся загвоздка заключается в том, что разные архитектуры и устройство ЦП могут выполнять операции за различное количество тактов. То есть, одному ЦП для определённой задачи может понадобиться один такт, а другому — 4. Таким образом, первый может оказаться более эффективным со значением в 200 МГц, против второго с показателем в 600 МГц.

То есть тактовая частота, по сути, не даёт полного определения производительности процессора, что обычно позиционируется многими именно так. Но мы привыкли оценивать её из-за более-менее устоявшихся норм. Например, для современных моделей актуальный разбег в цифрах составляет от 2,5 до 3,7 ГГц, а нередко и выше. Естественно, что чем больше значение, тем лучше. Однако это не означает, что на рынке не существует процессора с меньшей частотой, но работающего гораздо эффективней.

Тестирование энергопотребления / уровня шума / температурных показателей

Тестирование процессоров проводилось посредством 10-минутного теста OCCT версии 5.5.7 с использованием AVX2 инструкций.

OCCT 5.5.7

Таким образом, в тестировании OCCT процессор с шестью медленными ядрами оказался более «прохладным», чем процессор с разогнанными четырьмя ядрами. Но результаты данного тестирования нельзя интерпретировать на якобы Ryzen 5 3500X и Ryzen 3 3100/3300X. Все процессоры уникальны и данный тест лишь показывает серьезно возросшие показатели тепловыделения при небольшом разгоне, что характерно для всех процессоров Ryzen.

Принцип действия генератора тактовой частоты

Все компоненты ПК работают с разной скоростью. Например, системная шина может быть 100 МГц, ЦП − 2,8 ГГц, а оперативная память — 800 МГц. Базовый показатель для системы задаёт генератор тактовых импульсов. Чаще всего в современных компьютерах используется программируемая микросхема генерации, которая определяет значение для каждого компонента в отдельности. Принцип действия простейшего генератора тактовых импульсов заключается в вырабатывании электрических импульсов с определённым временным интервалом. Самый наглядный пример использования генератора — электронные часы. С помощью подсчёта тактов формируются секунды, из них − уже минуты и затем часы. О том, что такое Гигагерцы, Мегагерцы и т.д., мы расскажем чуть позже.

Assassin’s Creed Odyssey

Настройки графики и сравнение бенчмарков

Настройки графики — минимально возможные.

Дополнительные слабые ядра положительно сказались на производительности в игре Assassin’s Creed Odyssey.

Даже на минимальные настройки графики не смогли «спасти» четыре разогнанных ядра от проигрыша в Assassin’s Creed Odyssey. К сожалению, разница в гигагерц не дала фору четырем ядрам.

Как скорость работы компьютера и ноутбука зависит от тактовой частоты

Частота работы процессора отвечает за количество тактов, которое может выполнить компьютер в одну секунду, что, в свою очередь, отражает производительность. Однако не стоит забывать о том, что разные архитектуры используют различное количество тактов для решения одной задачи. То есть, «меряться показателями» актуально в рамках хотя бы одного класса процессоров.

На что влияет тактовая частота одноядерного процессора в компьютере и ноутбуке

Одноядерные ЦП уже редко где можно встретить в природе. Но для примера их использовать можно. Одно ядро процессора содержит в своём составе как минимум входящее в него арифметико-логическое устройство, набор регистров, пару уровней кэша и сопроцессор.

Раскладка литографии для размещения на ЦП. Частота, с которой все эти компоненты выполняют свои задачи, напрямую влияет на общую производительность ЦП. Но, опять же, при относительно схожей архитектуре и механизме выполнения команд.

На что влияет количество ядер в ноутбуке

Показатели ядер ЦП не складывается. То есть если 4 ядра работают на 2 ГГц, то это не значит, что их общее значение равно 8 ГГц. Потому что задачи в многоядерных архитектурах выполняются параллельно. То есть, определённый набор команд раздаётся ядрам по частям, а после выполнения каждой формируется общий ответ.

Каждое ядро представляет собой отдельный ЦП.Таким образом, определённая задача может быть выполнена быстрее. Вся проблема заключается в том, что не все программные обеспечения умеют работать с несколькими потоками одновременно. То есть, до сих пор большинство приложений, по сути, задействует всего лишь одно ядро. Существуют, конечно, механизмы на уровне операционной системы, которые могут распараллеливать задачи на разные ядра, например, одно приложение загружает одно ядро, другое — второе и т.д. Но на это также требуются ресурсы системы. Но, в общем, оптимизированные программы и игры показывают гораздо большую производительность в многоядерных системах.

Тестирование в синтетике: Cinebench R20, CPU Queen, CPU PhotoWorxx

Перед тем, как мы перейдем непосредственно к играм, предлагаю ознакомиться со сводным тестированием процессоров в популярной синтетике.

Как мы можем наблюдать, процессоры очень близки по своей производительности в синтетических тестах. Но у процессора с низкой частотой и шестью ядрами закономерный отрыв в Cinebench R20 и небольшое превосходство в CPU PhotoWorxx. По результатам «общей синтетики» трудно выявить явного фаворита, процессоры очень близки, но за счет чисто «математического превосходства», 6 ядер с частотой в 3 GHz становятся более предпочтительными.

Синтетика

В чём измеряется тактовая частота процессора

Единица измерения Герц обычно показывает количество выполнения периодических процессов за одну секунду. Это и стало идеальным решением для того, в каких единицах будет измеряться тактовая частота процессора. Теперь работа всех чипов стала измеряться в Герцах. Ну, сейчас уже − ГГц. Гига — это такая приставка, показывающая, что здесь содержится 1000000000 Герц. За всю историю ПК приставки часто менялись — КГц, затем МГц, и сейчас наиболее актуальна ГГц. В спецификациях ЦП можно встретить и английские аббревиатуры — MHz или GHz. Обозначают такие приставки то же, что и в кириллице.

ОЗУ или просто «оперативка»

Скорость и количество выполняемых операций в определенное количество времени находятся в зависимости от объема ОЗУ и ее частоты. При этом на каждой плате должно быть указано как минимум два показателя: объем и частота. Многие пользователи гонятся за объемом, считая, что самое главное в оперативке – это большее количество Гб (2, 4, 8). Хотя от этого зависит количество максимально обрабатываемой информации в момент времени. Скорость работы компьютера определяет указанная частота. Современные DDR4 имеют ее показатель до 3200 МГц, что делает их самыми производительными на сегодняшний момент. Поэтому при выборе «оперативки» нужно руководствоваться не только объемом памяти, но и тактовой частотой, что вкупе с хорошим процессором позволит разогнать ваш ПК до действительно высоких скоростей.

Как узнать частоту процессора своего компьютера

Для операционной системы Windows существует несколько простых способов, как штатных, так и с помощью сторонних программ. Самый простой и очевидный — щёлкнуть правой кнопкой по значку «Мой компьютер» и зайти в его свойства. Рядом с именем ЦП и его характеристиками будет указана и его частота.

Из сторонних решений можно использовать небольшую, но известную программку CPU-Z. Её лишь нужно скачать, установить и запустить. В главном окне она покажет текущую тактовую частоту. Кроме этих данных, она отображает и много другой полезной информации.

Far Cry New Dawn

В данной игре шесть низкочастотных ядер потерпели разгромное поражение по плавности, проиграв четырем быстрым ядрам.

Результаты тестирования и настройки

Какими способами можно увеличить производительность

Для того чтобы повысить производительность, существуют два основных способа: увеличить множитель и частоту системной шины. Множитель — это коэффициент, показывающий отношение базовой частоты процессора к базовому показателю системной шины.

С помощью азотного охлаждения оверклокеры разгоняют свои ПК до фантастических показателей Он устанавливается заводом изготовителем и в конечном устройстве может быть либо заблокирован для изменений, либо разблокирован. Если возможность изменить множитель есть, то значит, можно увеличить и частоту работы процессора, без внесения изменений в работу других компонентов. Но на практике такой подход не даёт эффективного прироста, так как остальные просто не успевают за ЦП. Изменение показателя системной шины приведёт к увеличению значений всех компонентов: процессора, оперативной памяти, северного и южного мостов. Это наиболее простой и эффективный способ разгона компьютера.

Разогнать ПК в целом можно и с помощью повышения напряжения, которое увеличит скорость работы транзисторов ЦП, а вместе с этим и его частоту. Но такой способ довольно сложный и опасный для новичков. Используют его в основном опытные в разгоне и электронике люди.

«Игровая синтетика»: Ashes of the Singularity: Escalation

Настройки графики

Тестирование производилось с акцентом именно на CPU.

Стоит отметить, что оба процессора посредственно справились с данной игрой, но визуально плавность картинки была все-таки за процессором с шестью ядрами.

Результаты тестирования

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.

Жесткий диск

Казалось бы, это никак не может влиять на быстродействие компьютера. На старых машинах так и было. Скорость вращения магнитных пластин на HDD вполне удовлетворяла скорость исполнения команд, и не возникало необходимости ускорять модули для хранения информации и обращения к ней. Однако на новых ПК устанавливаются довольно «шустрые» ЦП с такой же оперативкой, и основным «тормозом», который сдерживает скорость выполнения задач, является жесткий диск. Время считывания и записи играет существенную роль в работе ПК, в том числе и при загрузке ОС, а также в ходе выполнения задач. Скорость работы компьютера зависит от жесткого диска настолько, что в последние годы на рынке появилась альтернатива им – твердотельные SSD, обеспечивающие неограниченную скорость (на настоящий момент) обращения к физической памяти. В результате тестирований было выяснено, что одна и та же машина, к которой по очереди подключали то HDD, то SSD, показывала разную производительность. С последней система «летала» по сравнению с первой.