Тактовая частота процессора

Тактовая частота процессора показывает, сколько тактов происходит за секунду, например, при частоте 1 гигагерц происходит миллиард тактов в секунду. За один такт может выполниться одна элементарная команда процессора (например, сложение двух чисел). Для выполнения некоторых более сложных команд требуется несколько тактов процессора (например, на деление чисел). Таким образом, чем выше тактовая частота процессора, тем быстрее он работает.

Представьте себе марширующий взвод солдат. Сержант командует им: «Левой! Левой! Раз, два три!», задавая тем самым тактовую частоту. Если он будет командовать в два раза быстрее, то взвод пойдёт в два раза быстрее.

Системная шина

Когда говорят о характеристиках процессора, часто упоминают разрядность его шин и частоту системной шины. Шина – это набор проводников для передачи электрических импульсов. По каждому из проводников может либо идти, либо не идти импульс, таким образом, за один такт по одному проводнику можно передать 1 бит. Если шина содержит 32 проводника, то по ней можно передать 32 бита. В таком случае говорят, что разрядность шины равна 32 битам. Вообще, разрядность шины равна количеству проводников в ней. Однако такт процессора и такт шины – это не одно и тоже. Шина процессора работает в несколько раз медленнее самого процессора.

Процессор имеет следующие основные шины:

Шина данных – служит для обмена данными между процессором и памятью. Чем больше её разрядность, тем большее количество данных можно передать за такт. У современных процессоров шина данных имеет разрядность 64 бита.

Шина адреса – служит для адреса ячейки памяти, с которой необходимо выполнить операцию. Чем больше шина адреса, тем большее количество ячеек можно адресовать (что это значит?). Процессоры Celeron, Pentium III, Pentium IV, Duron и Athlon имеют шину адреса разрядностью 32 бита. Таким образом, можно адресовать 2³² = 4 гигабайта.

Шина ввода-вывода – служит для обмена данными с другими устройствами и контроллерами.

Объём кэш-памяти

Скорость работы компьютера не целиком зависит от тактовой частоты процессора. Дело в том, что все остальные устройства в компьютере работают медленнее процессора, поэтому процессору иногда приходится ждать, пока выполнится операция с тем или иным устройством.

Одним из таких устройств является оперативная память. Оперативная память работает в несколько раз медленнее процессора, поэтому многочисленные обращения к оперативной памяти могут свести на нет весь выигрыш от высокой тактовой частоты процессора. Для того, чтобы решить эту проблему, в процессоре находится так называемая кэш-память или просто кэш. Название произошло от английского слова cache, которое переводится как «запас». Каждый раз, когда процессор считывает данные из оперативной памяти, он помещает их в кэш-память. Если вскоре опять понадобятся те же данные, процессору не придётся обращаться к памяти, вместо этого он возьмёт их из кэш-памяти. Кэш не может полностью заменить оперативную память, так как он имеет значительно меньший объём. Когда в кэше не хватает места для записи новых данных, из него стираются наиболее ненужные данные, то есть те, которые дольше всех не использовались.

Вообще, современные процессоры имеют два кэша – кэш первого уровня меньше, но быстрее, кэш второго уровня чуть медленнее, но гораздо больше. Обычно в прайс-листах указывается размер кэша второго уровня. В современных процессорах его объём бывает 128, 256, 512 килобайт и 1 мегабайт. Чем больше размер кэша, тем больше информации может запасти процессор и тем меньше задержки при повторном обращении к информации из оперативной памяти. Однако, кэш-память является очень дорогостоящей, поэтому производители процессоров зачастую выпускают удешевлённые модели процессоров с сокращённым объёмом кэш-памяти.

Дата добавления: 2015-10-13