Klok begrijpen: Processor Base- en Boost-snelheden

Wanneer u op zoek bent naar een processor, is er een lijst van zaken die u in overweging moet nemen. Traditioneel kijken de meeste consumenten alleen naar de totale Gigahertz-kracht. Veel van die mensen weten waarschijnlijk niet eens wat dat betekent (het is het aantal klokcycli – in feite berekeningen – dat een processor in één seconde voltooit, in miljarden; ook wel de kloksnelheid van een systeem genoemd), maar het is een gemakkelijk ding om te vergelijken. Als je een laptop koopt en de processor kunt kiezen die je wilt, kun je er in het algemeen van uitgaan dat de processor met een snelheid van 2,5 GHz waarschijnlijk sneller is dan de processor met een snelheid van 2,3 GHz.

De laatste paar jaar is daar nog een rimpel bijgekomen: het opvoeren van de snelheid. De meeste verwerkingseenheden, zowel grafische als computationele, hebben nu een basiskloksnelheid en een boost-snelheid. Intel noemt dit Turbo Boost; AMD noemt het Turbo Core.

Dus wat betekent dit allemaal? En wat nog belangrijker is: Wat betekent het voor u? Laten we het eerst eens hebben over het doel van een “basis” kloksnelheid. Hoe sneller uw processor draait, hoe meer stroom hij nodig heeft en hoe meer warmte hij genereert. Neem bijvoorbeeld de Intel Core i7-5820K. Dit is een 6-core processor met een basiskloksnelheid van 3,3 GHz en een Turbo Boost-snelheid van 3,6 GHz. In de meeste gevallen wil je dat je processor op die lagere snelheid draait. Basistaken hebben geen processor op 3,6 GHz nodig. Sterker nog, de meeste hebben geen 3,3 GHz nodig. Dus, op momenten dat je de hogere snelheid niet nodig hebt, waarom zou je dan je stroomrekening willen verhogen en extra warmte willen genereren?

Voor een lange tijd was overklokken alleen voor enthousiastelingen. Overklokken is een proces waarbij een capabele processor zijn klokvermenigvuldiger verandert. Elke CPU heeft een low-level klok die wordt vermenigvuldigd om het getal te bereiken dat we allemaal kennen. Een CPU met een lage klok van 300 MHz en een vermenigvuldiger van 11x heeft een effectieve kloksnelheid van 3,3 GHz. Met de juiste processor kun je dat veelvoud veranderen en zo je processor over- (of onder-)klokken. Maar terwijl de hardcore gebruikers vloeibare stikstof koelers gebruiken om overklok wereldrecords te breken, blijven de meeste mensen steken bij het getal op de doos.

De Turbo modes zijn in wezen overklokken voor de massa, maar jij kiest niet de snelheid; dat doet het systeem. Wanneer uw computer merkt dat hij meer klokcycli nodig heeft (bijvoorbeeld wanneer u een video probeert te renderen), dan zal hij de behoefte aan snelheid vergelijken met de temperatuur. Als het koel genoeg is, betekent dit dat er een thermische overhead is om te overklokken, op dat moment zal het zichzelf naar de boost snelheid brengen. Hoe lang dat duurt hangt af van hoe lang het systeem denkt dat het boost nodig heeft, en ook of het redelijk koel blijft of niet.

Maar het is de moeite waard om op te merken dat die top kloksnelheid voor één processor is. Als je een programma draait dat maar één processor gebruikt, dan krijg je die volledige boost. Maar als je alle beschikbare cores gebruikt (zes, in het geval van de 5820K), krijgen ze niet allemaal die maximale snelheid. Eén core haalt dan 3,6 GHz, maar alle zes gaan misschien maar tot 3,4 GHz wanneer Turbo Boost is geactiveerd. (Dit hangt ook af van je moederbord, en high-end/enthousiaste moederborden zullen deze getallen hoger laten oplopen dan low-end.)

Bij telefoons liggen de zaken een beetje anders. Vaker wel dan niet zal de fabrikant je niet eens vertellen wat de basis kloksnelheid van een chip is, omdat het een getal is dat je min of meer niets zegt over de chip zelf. Onder normale omstandigheden zal uw desktop-processor op zijn basissnelheid werken. Een telefoon daarentegen, zal vrijwel nooit op die snelheid draaien. Dat komt omdat de basissnelheid van ARM-chips, die bijna alle mobiele apparaten op de markt aandrijven, slechts een paar honderd megahertz is. Maar hierdoor kunnen ze in een inactieve toestand draaien met minimale stroomopname/warmteontwikkeling.

Deze basiskloksnelheid zal nooit van kracht zijn tijdens daadwerkelijk gebruik. Wanneer uw telefoon wordt aangezet, komt de processor in actie en draait rond de beloofde snelheid. Hoe lang hij daar blijft, hangt echter vaak af van de fabricage van de telefoon zelf, want als de processors oververhit raken, geven ze vanzelf gas. Dit geldt voor de meeste processors, maar afhankelijk van hoe agressief dit wordt gedaan, kun je twee telefoons hebben met identieke chips die op effectief verschillende kloksnelheden draaien.

Dit was het geval in 2013 toen bleek dat de Nexus 5 van Google zichzelf zwaar afremde als gevolg van structurele verwarmingsproblemen die werden veroorzaakt door het ontwerp van de telefoon. Een telefoon met een plastic chassis zal eerder oververhit raken dan een telefoon met een metalen chassis (hoogwaardige componenten zien er niet alleen mooi uit), en telefoons die de warmte niet bijzonder goed afvoeren, zullen simpelweg niet op dezelfde snelheden draaien als beter ontworpen telefoons.

In het algemeen geldt dat de boost-snelheden eerder een richtlijn zijn dan een regel. Op een desktop hoef je je nooit zorgen te maken dat je computer onder zijn basissnelheid draait (tenzij je dat wilt), maar op een mobiel apparaat met beperkingen ten aanzien van warmte en batterijvermogen ligt dat gecompliceerder. Het is niet waarschijnlijk dat u een telefoon ziet die op 600 MHz draait, maar die 1,7 GHz processor kan in werkelijkheid meer lijken op een 1,3 GHz processor met af en toe een boost van 400 MHz. Helaas is het bijna onmogelijk om zonder onafhankelijke verificatie te weten waar een bepaald systeem zou kunnen vallen, en de benchmarks die veel reviewers uitvoeren kunnen niet noodzakelijkerwijs rekening houden met deze variabiliteit.

Moderne laptops bevinden zich in een vergelijkbare situatie als telefoons. Een nieuwe MacBook Air, bijvoorbeeld, heeft een 1,6 GHz Intel Core i5 met een boost-snelheid van 2,7 GHz. Dit zorgt voor de beste afweging tussen prestaties en de levensduur van de batterij, maar net als bij telefoons hebben laptops minder koelsystemen dan desktopchips, wat betekent dat ze deze verhoogde snelheden niet noodzakelijkerwijs kunnen volhouden.

Als je weet wat je prioriteiten zijn, kun je weten wat je nodig hebt. Wilt u minder warmteontwikkeling, minder stroomverbruik en een langere levensduur van de batterij, maar wel de mogelijkheid om te pieken als dat nodig is? Zoek dan naar een processor met een indrukwekkendere boost maar een lagere basissnelheid. Wilt u de mogelijkheid om hem nog verder te overklokken? Ga dan op zoek naar een systeem met een “ontgrendelde multiplier”. Intel markeert deze processors met een “K” en AMD met een “FX”. En als je een telefoon kiest, kijk dan of er verkooppunten zijn die problemen met throttling bij een bepaald model hebben gemeld. Geloof niet alleen de fabrikant op zijn woord.

Ook, concentreer je niet uitsluitend op een kloksnelheid. Het is een handige maatstaf bij het vergelijken van verschillende versies van dezelfde processorlijn, maar een 4 GHz AMD CPU is niet noodzakelijkerwijs krachtiger dan een 3,5 GHz Intel CPU. Zelfs het vergelijken van een moderne Intel-chip met een oudere vertelt je niet veel. Een enkele klokcyclus is nu veel efficiënter dan vroeger, dus bijna elke Intel Core-chip is krachtiger dan elke chip uit de Pentium-tijd.

En dat is de reden waarom benchmarktests bestaan, omdat ze de enige manier zijn om de prestaties direct te vergelijken tussen merken en productlijnen. Er zijn in principe twee soorten benchmarks: conceptuele en praktische. Dat zijn geen officiële benamingen, maar ze komen wel op het onderliggende punt neer. Een conceptuele benchmark is specifiek en uitsluitend een benchmark. Het is een specifiek programma dat in uw browser kan draaien of als een eigen uitvoerbaar programma. Deze outputscores kunnen worden gebruikt om processoren direct te vergelijken, hoewel ze op zichzelf niet bijzonder betekenisvol zijn. Wat betekent de Cinebench R15 single-threaded score van 140 van de 5820K, of zijn multi-threaded score van 1.025? En wat betekent het dat de 5930K scores krijgt van respectievelijk 146 en 1.083? Zijn die iets hogere cijfers de meerprijs van 200 dollar ten opzichte van de 5820K waard? Sommige benchmarks testen hoe snel een systeem de benchmark kan uitvoeren, en hoewel veel van deze benchmarks het gebruik in de echte wereld proberen te simuleren, betekenen de scores niet noodzakelijk veel. Hoe zou een verschil van 10 of zelfs 100 ms in de snelheid die nodig is om de webbenchmark Mozilla Kraken uit te voeren uw werkelijke ervaring beïnvloeden? Het zal waarschijnlijk een beetje sneller zijn, maar het is moeilijk om echt te weten.

Praktische benchmarks gebruiken programma’s om specifieke taken uit te voeren – bijvoorbeeld het renderen van een video of het comprimeren van een serie bestanden. Anandtech’s WinRAR-test comprimeert 2.876 bestanden – in totaal 1,52 GB – en zet deze in een keer uit. De 5820K voltooit deze taak in 46,17 seconden. De 5930K doet het in 44,95. De meer dan $1.000 kostende 5960X doet het in 34,25. Hoewel de eerste twee getallen dicht bij elkaar liggen, zijn ze gemakkelijk te begrijpen. De duurdere chip is iets sneller (zoals het hoort), en het 1000 dollar kostende monster verplettert ze allebei (zoals het hoort). De conversie van een videobestand kan worden gemeten in beelden per seconde, wat ook gemakkelijk te begrijpen is. Deze getallen zijn op zichzelf al nuttiger, omdat ze het werkelijke gebruik weerspiegelen. Maar, zoals met alles, zijn benchmarks niet het enige waar u rekening mee moet houden. En, natuurlijk, zijn benchmarks niet het enige waar je rekening mee moet houden. Alle drie deze chips zijn Intel’s Haswell-E systeem, maar de 5960X heeft acht cores en een 20MB cache; de andere twee hebben slechts zes cores en 15MB. De 5820K heeft slechts 28 PCIe lanes en de andere hebben er 40. Met name de laatste zal waarschijnlijk niet in veel benchmarks naar voren komen, en het is de iets lagere kloksnelheid van de 5820K (3,3-3,6) tegenover de 5930K (3,5-3,7) die de zwakkere vertoning verklaart, niet de geringere bandbreedte.

Het is belangrijk om dit alles in gedachten te houden, want een geïnformeerde consument is een mondige consument. Het is fijn om een solide basisklok te hebben, en het is nog fijner om een hoge boost snelheid te hebben. Ze zijn zeker van cruciaal belang bij het bepalen wat je wilt en nodig hebt van je nieuwe CPU, maar ze moeten tellen als slechts een van de dingen die je in overweging neemt.