Capire il clock: Velocità di base e di spinta del processore

Quando sei sul mercato per un processore, c’è una lista di cose che dovresti considerare. Tradizionalmente, praticamente l’unica cosa che la maggior parte dei consumatori guarda è la sua potenza totale di Gigahertz. Molte di queste persone probabilmente non sanno nemmeno cosa significa (è il numero di cicli di clock – in effetti, di calcoli – che un processore completa in un secondo, in miliardi; indicato come velocità di clock di un sistema), ma è una cosa facile da confrontare. Se stai comprando un computer portatile e puoi scegliere il processore che vuoi, puoi assumere, generalmente, che quello valutato a 2,5 GHz è probabilmente più veloce di quello valutato a 2,3 GHz.

Gli ultimi anni hanno portato un’ulteriore ruga: l’aumento della velocità. La maggior parte delle unità di elaborazione, grafiche e computazionali, ora hanno una velocità di clock di base e una velocità di spinta. Intel lo chiama Turbo Boost; AMD lo chiama Turbo Core.

Quindi cosa significa tutto questo? Ancora più importante: Cosa significa per voi? Per prima cosa, parliamo dello scopo di una velocità di clock “base”. Più veloce è il vostro processore, più potenza richiede e più calore genera. Prendiamo, per esempio, l’Intel Core i7-5820K. È una CPU a 6 core con una velocità di clock di base di 3,3 GHz e una velocità Turbo Boost di 3,6 GHz. Per la maggior parte, vuoi che il tuo processore funzioni a questa velocità inferiore. Le attività di base non hanno bisogno di un processore a 3,6 GHz per funzionare. Infatti, la maggior parte di esse non ha bisogno di 3,3 GHz. Quindi, nei momenti in cui non hai bisogno di una velocità maggiore, perché vorresti aumentare la tua bolletta energetica e generare calore extra?

Per molto tempo, l’over-clocking era solo per gli appassionati. L’over-clocking è un processo che prende un processore capace e cambia il suo moltiplicatore di clock. Ogni CPU ha un clock di basso livello che viene moltiplicato per raggiungere il numero che tutti conosciamo. Una CPU con un clock di basso livello di 300 MHz e un moltiplicatore 11x ha una velocità di clock effettiva di 3,3 GHz. Con il processore giusto, è possibile cambiare quel multiplo, quindi over- (o under-) clocking del processore. Ma mentre i più duri dei duri userebbero raffreddatori ad azoto liquido per battere i record mondiali di over-clocking, la maggior parte delle persone sarebbe bloccata con il numero sulla scatola.

Queste modalità Turbo sono essenzialmente over-clock per le masse, ma non si sceglie la velocità; lo fa il sistema. Quando il computer si rende conto che ha bisogno di più cicli di clock (ad esempio, quando si sta cercando di renderizzare un video), allora farà un controllo incrociato del bisogno di velocità con la sua temperatura. Se è abbastanza freddo, significa che c’è un overhead termico per l’over-clock, a quel punto si porterà alla velocità di boost. Quanto tempo dura dipende sia da quanto tempo il sistema sente di aver bisogno di aumentare la velocità, e anche se continua ad essere ragionevolmente fresco. Se state eseguendo un programma che usa solo un singolo processore, allora otterrete la spinta massima. Ma se state usando tutti i core disponibili (sei, nel caso del 5820K), non tutti raggiungono quella velocità massima. Un core potrebbe raggiungere i 3.6, ma tutti e sei potrebbero arrivare solo a 3.4 GHz quando il Turbo Boost è attivato. (Questo dipende anche dalla vostra scheda madre, e le schede madri di fascia alta/entusiasta permetteranno a questi numeri di andare più in alto di quelle di fascia bassa.)

Con i telefoni, le cose sono un po’ diverse. Più spesso che no, il produttore non vi dirà nemmeno qual è la velocità di clock di base di un chip, perché è un numero che più o meno non vi dirà nulla sul chip stesso. In condizioni normali, il vostro processore desktop funzionerà alla sua velocità di base. Un telefono, d’altra parte, non funzionerà praticamente mai a quella velocità. Questo perché la velocità di base dei chip ARM, che alimentano quasi tutti i dispositivi mobili sul mercato, è di poche centinaia di megahertz. Ma questo permette loro di funzionare in uno stato di inattività con il minimo assorbimento di energia/generazione di calore.

Questa velocità di clock di base non sarà mai in vigore durante l’uso effettivo. Quando il vostro telefono si accende, il processore entra in azione e corre proprio intorno a quella velocità promessa. Per quanto tempo ci rimane, tuttavia, dipende spesso dalla produzione del telefono stesso, perché quando i processori si surriscaldano, si strozzano da soli. Questo è vero per la maggior parte dei processori, ma a seconda di quanto aggressivamente viene fatto, si possono avere due telefoni con chip identici che funzionano a velocità di clock effettivamente diverse.

Questo è stato il caso nel 2013 quando il Nexus 5 di Google è stato trovato a strozzarsi pesantemente a causa di problemi strutturali di riscaldamento causati dal design del telefono. Un telefono con un telaio in plastica è più probabile che si surriscaldi rispetto a uno con un telaio in metallo (i componenti premium non sono solo belli da vedere), e i telefoni che non dissipano il calore particolarmente bene semplicemente non funzioneranno alle stesse velocità dei telefoni meglio progettati.

In generale, prendete le velocità di spinta come una linea guida piuttosto che una regola. Su un desktop, non dovete mai preoccuparvi che il vostro computer funzioni al di sotto della sua velocità di base (a meno che non lo vogliate), ma su un dispositivo mobile con il calore e i vincoli della batteria, è più complicato. Non è probabile che tu veda un telefono che funziona a 600 MHz, ma quel processore a 1,7 GHz potrebbe, in realtà, essere un po’ più simile a un processore a 1,3 GHz con l’occasionale aumento di 400 MHz. Sfortunatamente, è quasi impossibile sapere senza una verifica indipendente dove un dato sistema potrebbe cadere, e i benchmark che molti recensori eseguono non possono necessariamente prendere in considerazione questa variabilità.

I portatili moderni sono in una situazione simile a quella dei telefoni. Un nuovo MacBook Air, per esempio, ha un Intel Core i5 da 1,6 GHz con una velocità di spinta di 2,7 GHz. Questo permette il miglior compromesso tra prestazioni e durata della batteria, ma, come per i telefoni, i portatili hanno sistemi di raffreddamento inferiori rispetto ai chip per desktop, il che significa che non possono necessariamente sostenere quelle velocità potenziate.

Se conosci le tue priorità, allora puoi sapere di cosa hai bisogno. Volete una minore generazione di calore e un minore consumo di energia/una maggiore durata della batteria, ma la capacità di aumentare la velocità se necessario? Cercate un processore con una spinta più impressionante ma una velocità di base inferiore. Vuoi la possibilità di overcloccarlo ancora di più? Cercate un sistema con un “moltiplicatore sbloccato”. Intel contrassegna questi processori con una “K” e AMD con un “FX”. E quando stai scegliendo un telefono, guarda se ci sono dei punti vendita che hanno riportato problemi di throttling su un particolare modello. Non limitatevi a prendere per buona la parola del produttore.

Inoltre, non concentratevi esclusivamente sulla velocità di clock. È una metrica utile quando si confrontano diverse versioni della stessa linea di processori, ma una CPU AMD da 4 GHz non è necessariamente più potente di una CPU Intel da 3,5 GHz. Anche paragonare un chip Intel moderno con uno più vecchio non ti dice molto. Un singolo ciclo di clock è ora molto più efficiente di quanto non fosse in passato, quindi quasi ogni chip Intel Core è più potente di qualsiasi chip dei tempi del Pentium.

E questo è il motivo per cui esistono i test di benchmark, perché sono l’unico modo per confrontare direttamente le prestazioni tra marche e linee di prodotti. Ci sono fondamentalmente due tipi di benchmark: concettuale e pratico. Queste non sono denominazioni ufficiali, ma arrivano al punto fondamentale. Un benchmark concettuale è specificamente ed esclusivamente un benchmark. È un programma specifico che potrebbe essere eseguito nel vostro browser o come un proprio eseguibile. Questi punteggi in uscita possono essere utilizzati per confrontare direttamente i processori, anche se non sono particolarmente significativi di per sé. Cosa significa il punteggio Cinebench R15 single threaded del 5820K di 140, o il suo punteggio multi-threaded di 1.025? E cosa significa che il 5930K ottiene punteggi di 146 e 1.083 rispettivamente? Questi numeri leggermente più alti valgono il premio di 200 dollari rispetto al 5820K? Alcuni benchmark testano quanto velocemente un sistema eseguirà il benchmark, e anche se molti di questi cercano di simulare l’uso nel mondo reale, i punteggi non significano necessariamente molto. In che modo una differenza di 10 o anche 100 ms nella velocità necessaria per completare il web benchmark Mozilla Kraken potrebbe influenzare la vostra esperienza reale? Molto probabilmente sarà un po’ più veloce, ma è difficile saperlo veramente.

I benchmark pratici utilizzano programmi per svolgere compiti specifici-per esempio, il rendering di un video o la compressione di una serie di file. Il test WinRAR di Anandtech comprime 2.876 file – per un totale di 1,52GB – e lo moltiplica. Il 5820K completa questo compito in 46,17 secondi. Il 5930K lo finisce in 44.95. L’oltre 1000 dollari 5960X lo completa in 34.25. Anche se questi primi due numeri sono vicini, sono facili da capire. Il chip più costoso è leggermente più veloce (come dovrebbe essere), e il mostro da 1.000 dollari li schiaccia entrambi (come dovrebbe). La conversione di un file video potrebbe essere misurata in fotogrammi al secondo, che è anche facile da capire. Questi numeri sono più utili di per sé, poiché riflettono casi d’uso reali. Ma, come per ogni cosa, i benchmark non sono tutto quello che dovete considerare. E, naturalmente, i benchmark non sono tutto ciò che dovete considerare. Tutti e tre questi chip sono il sistema Haswell-E di Intel, ma il 5960X ha otto core e una cache di 20MB; gli altri due hanno solo sei core e 15MB. Il 5820K ha solo 28 corsie PCIe e gli altri ne hanno 40. Quest’ultimo, in particolare, è improbabile che appaia in molti benchmark, ed è la velocità di clock leggermente inferiore del 5820K (3.3-3.6) rispetto al 5930K (3.5-3.7) che spiega la sua debole dimostrazione, non la minore larghezza di banda.

È importante tenere tutto questo in mente, poiché un consumatore informato è un consumatore autorizzato. È bello avere un solido clock di base, ed è ancora più bello avere un’alta velocità di boost. Sono certamente cruciali nel determinare ciò che volete e di cui avete bisogno dalla vostra nuova CPU, ma dovrebbero contare solo come una delle cose che prendete in considerazione.