Mikä vaikuttaa suorittimen suorituskykyyn? Tässä on kaikki mitä sinun tarvitsee tietää

On totta, että jos käytät tuhansia dollareita ostaaksesi markkinoiden kalleimman CPU:n kerrallaan, se toimii paremmin kuin muut vaihtoehdot. Se saattaa kuitenkin toimia vain 5-10 prosenttia paremmin kuin seuraavan tason CPU, joka on useita satoja dollareita halvempi. Siksi on tärkeää tietää tekijät, jotka vaikuttavat suorittimen suorituskykyyn, jotta voit tehdä paremman ostopäätöksen.

Mikä on CPU

CPU (Central Processing Unit), joka tunnetaan joskus nimellä ”prosessori”, on yksi tietokonejärjestelmän tärkeimmistä komponenteista. Tietokonejärjestelmän aivoina sen tehtävänä on huolehtia kaikista datalaskennoista ja varmistaa, että ne käsitellään mahdollisimman nopeasti.

CPU ei ole jotain, jota voit nähdä tietokoneen ulkopuolelta. Itse asiassa et voi nähdä suoritinta täysin kootussa tietokoneessa. Nähdäksesi sen, sinun on irrotettava tietokoneen kotelo, irrotettava johto ja irrotettava jäähdytyselementti (ja tuuletin), ja vasta sitten näet CPU:n pinnan. CPU:n muoto on pieni neliön muotoinen siru, jonka alla on monia liitinnastoja.

Alla olevissa kuvissa näkyy prosessorin takaosa ja yläosa.

Miten CPU toimii

Yksinkertaisuuden vuoksi CPU:n toimintatapaa voidaan havainnollistaa seuraavilla kolmella vaiheella:

1. Kun napsautat suorittaaksesi sovelluksen, raaka-käsky haetaan ensin kiintolevyltä (joskus muistista) ja lähetetään CPU:lle käsittelyä varten.
2. Kun CPU vastaanottaa käskyn, se suorittaa logiikan ja laskee tuloksen.
3. Kun prosessori lopettaa käsittelyn, se lähettää tuloksen kyseiselle laitteelle tulostettavaksi käyttäjälle.

Vaikka se saattaa tuntua helpolta, kaikki kolme vaihetta on suoritettava muutamassa sekunnissa. Viive jossakin näistä vaiheista johtaa viiveeseen tietokoneessa.

Kellonopeus

Jokainen CPU on varustettu sisäisellä kellolla, joka antaa sille toimivan ”rytmin”. ”Clock Speed”, joka tunnetaan myös nimellä ”Clock Rate”, viittaa toimintojen määrään, jonka suoritin voi suorittaa yhdessä sekunnissa.

Tämä on luku hertseinä (hertseinä ja laajennuksina megahertseinä ja gigahertseinä MHz ja GHz), jonka yleensä näet prosessorin nimen vieressä.

Ongelmana on, että mennäksesi nopeammin, sinun on työnnettävä enemmän sähköä prosessorin läpi, ja se tuottaa lämpöä. 4 GHz:n yläkaton jälkeen on vaikeaa pitää suoritinta riittävästi jäähdytettynä.

Suorittimen suorituskyky hertseinä vaikuttaa enimmäkseen yksisäikeisiin sovelluksiin. Useimmat nykyaikaiset ohjelmistot, kuten suositut Chrome- ja Firefox-selaimet, on suunniteltu hyödyntämään useita ytimiä (lisätietoja seuraavassa osiossa) ja säikeitä sen sijaan, että ne riippuisivat vain kellotaajuudesta. Tyypillisesti tietokone toimisi paremmin prosessorilla, jossa on useita ytimiä, mutta hitaampia kellotaajuuksia kuin nopeammalla mutta yksiytimisellä.

Ydinten lukumäärä

Koska todellisen nopeuden kasvattamisesta tuli yhä vaikeampi toteuttaa, suorittimen valmistajat päättivät lisätä moniajo-ominaisuuksia lisäämällä enemmän ytimiä prosessoriin.

On karhunpalvelusta kuvata moniytimisprosessoreja ”kahden tai useamman suorittimen lyömistä yhteen samassa paketissa”. Ne saattavat näyttää siltä keskivertokuluttajalle, mutta niiden todelliset mallit ovat paljon älykkäämpiä kuin vain kahden suorittimen liimaaminen vierekkäin.

Kun moniytiminen CPU:n yksittäiset ytimet toimivat yhdessä samassa suuttimessa, ne jakavat resursseja sekä alentaakseen tuotantokustannuksia että parantaakseen suorituskykyä. He voivat esimerkiksi jakaa osan välimuistista, yhteydet muihin emolevyn elementteihin jne.

Moniytimiset CPU:t voivat olla homogeenisia tai heterogeenisia. Homogeeniset CPU:t sisältävät kaksi tai useampia identtisiä ydintä. Heterogeeniset CPU:t sisältävät erityyppisiä ytimiä. Esimerkiksi nykyaikaisten älypuhelimien prosessorit sisältävät yleensä keskusytimen, joka on parempi yleisissä toimissa, ja useita pienempiä, jotka auttavat valokuvauksessa, tekoälyssä jne.

Kun suorittimen valmistajat kiinnittivät huomionsa ytimien lisäämiseen GHz:n rajan jatkamisen sijaan, modernit ohjelmistot ja käyttöjärjestelmät seurasivat perässä. Useimmat nykyaikaiset ohjelmistot hyödyntävät jo useita ytimiä, mutta saatat silti löytää paljon työkaluja, sovelluksia ja jopa pelejä, jotka toimivat paremmin korkeammalla yhden ytimen nopeudella kuin moniytimisellä. Tämä johtuu siitä, että joitain työkuormia ei yksinkertaisesti voida rinnastaa, jakaa pienempiin osiin ja jakaa useisiin ytimiin.

Välimuisti ja arkkitehtuuri

8-bittisinä päivinä tietokoneen RAM-muisti oli riittävän nopea tarjoamaan CPU:lle kaiken tarvittavan. Kun prosessorit kiihtyivät jatkuvasti, RAM alkoi pelata kiinni. Silloin välimuisti otettiin käyttöön sekoituksessa.

Suorittimeen lisätään välimuisti, joka on käytännössä pieni ja erittäin nopea muisti, tallentamaan välittömät ohjeet RAM-muistista. Koska välimuisti toimii samalla nopeudella kuin prosessori, se voi nopeasti toimittaa tietoja CPU:lle lyhimmässä ajassa ilman viivettä.

Välimuistitasoja on erilaisia. Tason 1 (L1) välimuisti on välimuistin yksinkertaisin muoto, ja se löytyy jokaisesta suorittimesta. Tason 2 (L2) välimuistilla on suurempi muistikoko, ja sitä käytetään välittömien ohjeiden tallentamiseen. Yleensä L1-välimuisti tallentaa L2-välimuistin, joka puolestaan ​​tallentaa välimuistiin RAM:n, joka puolestaan ​​tallentaa välimuistiin kiintolevyn tiedot. Uudemmalla moniytimisellä tekniikalla on jopa L3- tai L4-välimuisti, joka on kooltaan suurempi ja jaetaan eri ytimien kesken.

On syytä huomata, että niistä voi tulla vähemmän tärkeitä tulevaisuudessa, jos joku löytää tavan nopeuttaa prosessorin ja RAM-muistin välistä yhteyttä merkittävästi. Mainitsemme tämän, koska AMD saattaa ovat jotenkin onnistuneet saamaan tämän pois ja on yksi syy, miksi heidän seuraavan sukupolven Zen-arkkitehtuuriprosessorit ovat jännittäviä.

Yllä olevat tekijät vaikuttavat suorittimen suorituskykyyn. Saatat myös haluta tietää erot Intelin ja AMD-suorittimen välillä ja kuinka valita AMD-suoritin.