Zrozumienie zegara: Procesor Base and Boost Speeds

Gdy jesteś na rynku procesora, istnieje lista rzeczy, które powinieneś wziąć pod uwagę. Tradycyjnie, prawie jedyną rzeczą, na którą patrzy większość konsumentów jest jego całkowita moc gigahercowa. Wiele z tych osób prawdopodobnie nawet nie wie, co to znaczy (jest to liczba cykli zegara – efektywnie, obliczenia – procesor kończy w ciągu jednej sekundy, w miliardach; określane jako szybkość zegara systemu), ale jest to łatwa rzecz do porównania. Jeśli kupujesz laptopa i możesz wybrać procesor, który chcesz, możesz założyć, ogólnie rzecz biorąc, że ten oceniany na 2,5 GHz jest prawdopodobnie szybszy niż ten oceniany na 2,3 GHz.

Ostatnie kilka lat przyniosło dodatkową zmarszczkę: Zwiększanie prędkości. Większość jednostek przetwarzania, graficznych i obliczeniowych, ma teraz podstawową prędkość zegara i prędkość zwiększania. Intel nazywa to Turbo Boost; AMD nazywa to Turbo Core.

Co to wszystko oznacza? Co ważniejsze: Co to oznacza dla Ciebie? Po pierwsze, porozmawiajmy o celu „bazowej” prędkości zegara. Im szybciej pracuje procesor, tym więcej energii potrzebuje i tym więcej ciepła wytwarza. Weźmy na przykład Intel Core i7-5820K. Jest to 6-rdzeniowy procesor o bazowej prędkości taktowania 3,3 GHz i prędkości Turbo Boost 3,6 GHz. W większości przypadków chcesz, aby procesor działał z tą wolniejszą prędkością. Podstawowe zadania nie wymagają procesora 3,6 GHz do działania. W rzeczywistości większość z nich nie potrzebuje 3,3 GHz. Tak więc, w chwilach, gdy nie potrzebujesz wyższej prędkości, dlaczego miałbyś chcieć podnieść swój rachunek za prąd i generować dodatkowe ciepło?

Przez długi czas, over-clocking był tylko dla entuzjastów. Overclocking to proces, który polega na zmianie mnożnika zegara procesora. Każdy procesor posiada zegar niskiego poziomu, który jest mnożony w celu osiągnięcia liczby, którą wszyscy znamy. Procesor z zegarem 300 MHz i mnożnikiem 11x ma efektywną prędkość zegara 3,3 GHz. Z odpowiednim procesorem, można zmienić ten mnożnik, tym samym podkręcając (lub zaniżając) taktowanie procesora. Ale podczas gdy najtwardsi hardcore’owcy używaliby chłodzeń z ciekłym azotem, aby pobić rekordy świata w podkręcaniu, większość ludzi utknęłaby z liczbą na pudełku.

Tryby Turbo są w zasadzie podkręcaniem dla mas, ale nie wybierasz prędkości, system to robi. Kiedy komputer zorientuje się, że potrzebuje więcej cykli zegara (powiedzmy, kiedy próbujesz wyrenderować wideo), sprawdzi potrzebę szybkości z temperaturą. Jeśli jest wystarczająco chłodny, oznacza to, że istnieje termiczny narzut na podkręcanie, w którym to momencie podniesie się do prędkości boost. Jak długo to trwa, zależy zarówno od tego, jak długo system czuje, że potrzebuje podbicia, jak i od tego, czy nadal jest odpowiednio chłodny.

Ale warto zauważyć, że ta najwyższa prędkość zegara dotyczy jednego procesora. Jeśli uruchamiasz program, który wykorzystuje tylko jeden procesor, otrzymasz pełne przyspieszenie. Ale jeśli używasz wszystkich dostępnych rdzeni (sześć, w przypadku 5820K), nie wszystkie podbijają do tej maksymalnej prędkości. Jeden rdzeń osiągnie 3,6 GHz, ale wszystkie sześć może osiągnąć tylko 3,4 GHz, gdy Turbo Boost jest aktywny. (To również zależy od płyty głównej, a płyty główne high-end/entuzjastów pozwoli te numery iść wyżej niż low-end ones.)

Z telefonami, rzeczy są trochę inne. Częściej niż nie, producent nie powie Ci nawet, jaka jest podstawowa prędkość zegara układu, ponieważ jest to liczba, która mniej lub bardziej nie powie Ci nic o samym układzie. W normalnych warunkach, procesor komputera stacjonarnego będzie działał z podstawową prędkością. Telefon, z drugiej strony, prawie nigdy nie będzie działał z tą prędkością. To dlatego, że podstawowa prędkość układów ARM, które zasilają prawie każde urządzenie mobilne na rynku, wynosi zaledwie kilkaset megaherców. Ale to pozwala im działać w stanie bezczynności z minimalnym poborem mocy/generowaniem ciepła.

Ta bazowa prędkość zegara nigdy nie będzie obowiązywać podczas rzeczywistego użytkowania. Kiedy telefon włącza się, procesor krzyczy do działania i działa w prawo wokół tej obiecanej prędkości. Jak długo pozostaje tam, jednak, jest często w dół do produkcji samego telefonu, ponieważ jak procesory przegrzać, oni dławić się. Jest to prawda o większości procesorów, ale w zależności od tego, jak agresywnie jest to zrobić, możesz mieć dwa telefony z identycznych chipów, które działają w skutecznie różnych clock speeds.

Such był przypadek w 2013 roku, kiedy Google Nexus 5 został znaleziony do dławienia się mocno ze względu na problemy strukturalne ogrzewania spowodowane przez telefon projektu. Telefon z plastikową obudową jest bardziej prawdopodobne, aby przegrzać niż jeden z metalową obudową (komponenty premium nie są po prostu o patrząc ładne), a telefony, które nie rozpraszają ciepło szczególnie dobrze po prostu nie będzie działać z tymi samymi prędkościami jako lepiej zaprojektowane telefony.

Ogólnie, wziąć prędkości boost jako wskazówkę, a nie regułę. Na komputerze stacjonarnym nigdy nie musisz się martwić, że twój komputer działa poniżej swojej podstawowej prędkości (chyba że chcesz, aby tak było), ale na urządzeniu mobilnym z ograniczeniami ciepła i energii baterii, jest to bardziej skomplikowane. Raczej nie zobaczysz telefonu pracującego z częstotliwością 600 MHz, ale ten procesor 1,7 GHz może w rzeczywistości być nieco bardziej podobny do procesora 1,3 GHz z okazjonalnym zwiększeniem częstotliwości o 400 MHz. Niestety, jest to prawie niemożliwe, aby wiedzieć, bez niezależnej weryfikacji, gdzie każdy dany system może spaść, a benchmarki, że wielu recenzentów uruchomić nie musi koniecznie wziąć tę zmienność pod uwagę.

Nowoczesne laptopy są w podobnym miejscu do telefonów. Nowy MacBook Air, na przykład, ma 1,6 GHz Intel Core i5 z 2,7 GHz prędkości boost. Pozwala to na najlepszy kompromis między wydajnością a czasem pracy na baterii, ale, podobnie jak w przypadku telefonów, laptopy mają słabsze systemy chłodzenia niż układy stacjonarne, co oznacza, że niekoniecznie mogą utrzymać te zwiększone prędkości.

Jeśli znasz swoje priorytety, to możesz wiedzieć, czego potrzebujesz. Zależy Ci na niższym wytwarzaniu ciepła i poborze mocy/wysokim czasie pracy na baterii, ale możliwości zwiększenia mocy w razie potrzeby? Poszukaj procesora o bardziej imponującym wzroście, ale o niższej prędkości bazowej. Chcesz mieć możliwość podkręcenia go jeszcze bardziej? Poszukaj systemu z „odblokowanym mnożnikiem”. Intel oznacza takie procesory literą „K”, a AMD literą „FX”. A kiedy wybierasz telefon, sprawdź, czy w jakichś punktach sprzedaży nie pojawiły się informacje o problemach z throttlingiem w danym modelu. Nie kieruj się tylko słowami producenta.

Nie skupiaj się też wyłącznie na prędkości zegara. Jest to pomocny miernik przy porównywaniu różnych wersji tej samej linii procesorów, ale procesor AMD 4 GHz niekoniecznie jest bardziej wydajny niż procesor Intela 3,5 GHz. Nawet porównanie nowoczesnego układu Intela ze starszym nie mówi zbyt wiele. Pojedynczy cykl zegara jest teraz o wiele bardziej wydajny niż w przeszłości, więc prawie każdy układ Intel Core jest potężniejszy niż jakikolwiek układ z czasów Pentium.

I właśnie dlatego istnieją testy porównawcze, ponieważ są one jedynym sposobem na bezpośrednie porównanie wydajności pomiędzy markami i liniami produktów. Istnieją zasadniczo dwa rodzaje benchmarków: koncepcyjne i praktyczne. Nie są to oficjalne oznaczenia, ale trafiają w sedno sprawy. Benchmark koncepcyjny jest konkretnie i wyłącznie benchmarkiem. Jest to specyficzny program, który może być uruchomiony w przeglądarce lub jako własny plik wykonywalny. Te wyniki mogą być wykorzystane do bezpośredniego porównania procesorów, choć same w sobie nie są szczególnie znaczące. Co oznacza jednowątkowy wynik Cinebench R15 5820K wynoszący 140 punktów lub jego wynik wielowątkowy 1,025? A co oznacza, że 5930K uzyskuje wyniki odpowiednio 146 i 1,083? Czy te nieco wyższe liczby są warte 200 dolarów dopłaty w stosunku do 5820K? Niektóre benchmarki sprawdzają, jak szybko system jest w stanie uruchomić dany benchmark, i choć wiele z nich stara się symulować rzeczywiste użycie, wyniki niekoniecznie znaczą wiele. Jak 10 lub nawet 100 ms różnicy w szybkości działania benchmarku Mozilla Kraken wpłynie na Twoje rzeczywiste wrażenia? Najprawdopodobniej będzie trochę szybszy, ale trudno to przewidzieć.

Praktyczne benchmarki wykorzystują programy do wykonywania konkretnych zadań – na przykład renderowania wideo lub kompresowania serii plików. Test WinRAR firmy Anandtech kompresuje 2876 plików o łącznej wielkości 1,52 GB, a następnie zwiększa ich objętość. 5820K wykonuje to zadanie w 46,17 sekundy. 5930K kończy je w 44,95 sekundy. Kosztujący ponad 1000 dolarów 5960X wykonuje to zadanie w 34,25 sekundy. Nawet jeśli te dwie pierwsze liczby są zbliżone, łatwo je zrozumieć. Droższy chip jest nieco szybszy (tak jak powinien być), a potwór za 1000$ miażdży oba (tak jak powinien). Konwersja pliku wideo może być mierzona w klatkach na sekundę, co również jest łatwe do zrozumienia. Te liczby są bardziej pomocne same w sobie, ponieważ odzwierciedlają rzeczywiste przypadki użycia. Ale, jak ze wszystkim, benchmarki to nie wszystko, co musisz wziąć pod uwagę. I, oczywiście, benchmarki to nie wszystko, co musisz wziąć pod uwagę. Wszystkie trzy z tych układów to system Haswell-E firmy Intel, ale 5960X ma osiem rdzeni i 20 MB pamięci podręcznej; dwa pozostałe mają tylko sześć rdzeni i 15 MB. 5820K ma tylko 28 ścieżek PCIe, a pozostałe mają ich 40. Zwłaszcza ten ostatni parametr nie pojawi się w wielu benchmarkach, a to właśnie nieco niższa częstotliwość taktowania 5820K (3,3-3,6) w porównaniu do 5930K (3,5-3,7) tłumaczy jego słabsze wyniki, a nie mniejsza przepustowość.

Ważne jest, aby o tym wszystkim pamiętać, ponieważ świadomy konsument to świadomy konsument. Miło jest mieć solidny zegar bazowy, a jeszcze milej jest mieć wysoką prędkość boost. Są one z pewnością kluczowe w określaniu tego, czego chcesz i potrzebujesz od swojego nowego CPU, ale powinny liczyć się jako tylko jedna z rzeczy, które bierzesz pod uwagę.