Hva er CPU-hastighet?
CPU-hastighet, eller hastigheten til den sentrale prosesseringsenheten i en datamaskin, er i det vesentlige hastigheten som datamaskinen kan utføre beregninger som blir ført til den gjennom instruksjoner om programvare lastet inn i volatile random access memory (RAM). Prosessorhastighet er begrenset av antall transistorer som er innebygd i en prosessor, parallelle tilkoblinger til andre prosessorer, kapasiteten til bussen til å overføre data frem og tilbake fra CPU til minne og andre maskinvarespesifikasjoner. De fleste CPU-er har også egne hukommelsesregistre for å utføre kjerneberegninger lokalt, uten å måtte overføre dem over en buss til en annen maskinvarekomponent og tilbake.
Dataprosessorer på nåværende systemer er i stand til å operere i et så raskt tempo at ytelsesbegrensningene i de fleste personlige datamaskiner er bundet mye mer til flaskehalsen med busskapasitet. Mengden tilgjengelig RAM og utformingen av programvaren som får tilgang til systemet er også mer kritisk enn selve CPU-ytelsen. Multitrettingskapasitet i CPU-design er en annen nøkkelhastighetsfaktor, som er CPU-ens evne til å utføre flere oppgaver i et delt utførelsesmiljø på CPU, så mindre informasjon må lagres og hentes fra minnet under programoperasjoner.
Hobbyister vil ofte endre det som kalles klokkehastigheten på en CPU, ved å overklokke enheten. En del av det som bestemmer CPU-hastigheten på en datamaskin er klokkefrekvensen, eller klokkehastigheten, som er antall klokkesykluser, basert på datamaskinens interne klokke, som CPU trenger å utføre en instruksjon. Identiske CPU-er kan ha mye forskjellig ytelsesgrad hvis man for eksempel klokker for å legge til to tall sammen i 10 sykluser, der den andre CPU gjør samme beregning i 2-kloksykluser.
Mens overklokking av datamaskinens CPU vil ta den ut av synkronisering med hastigheten på bussen, kan den øke CPU-ytelsen betraktelig på eldre systemer som er forbedret med nye bussarkitekturer. Nyere prosessorer vil ikke dra nytte av endringer i klokkehastighet, siden de allerede opererer på et nivå langt over hva buss- og datamaskinminnet takler. Med CPU-hastighet i flere gigahertz-intervaller utføres milliarder av beregninger per sekund. En prosessor på 2,4 gigahertz kan derfor kjøre 2,4 milliarder beregninger per sekund, mens en typisk 32- eller 64-biters perifer komponent interconnect (PCI) -buss kjører i området 127–508 megabyte (millioner byte) per sekund.
En annen begrensende faktor for CPU-hastighet, enten overklokket eller ikke, involverer hele datasystemets evne til å spre varmen bort fra prosessoren, ettersom økt varme genererer en termisk barriere for overføring av elektriske signaler i metalloksid halvleder-felteffekttransistor ( MOSFET) CPU-design. Raskere prosessorer krever strømforsyninger med høyere watt, noe som betyr større varmeproduksjon. Varmeavleder, som fungerer som mini-radiatorer, er bygd på overflaten av prosessorer for å spre varme ved ledning, og viftesystemer i datamaskinhuset fører den bort også ved konveksjon.
Å kjøre flere prosessorer parallelt for å dele databeregninger på en datamaskin er nå en vanlig tilnærming for de fleste datamaskiner for å øke CPU-hastigheten. På avanserte systemer er væskekjøling også involvert for å holde CPU-en i en stabil temperaturinnstilling. Svært avanserte superdatamaskiner bruker tusenvis av prosessorer som opererer parallelt, og blir avkjølt med flytende nitrogen eller flytende helium til temperaturer rundt -452 ° Fahrenheit (-269 ° Celsius), med klokkehastigheter på over 500 gigahertz, eller 500 milliarder beregninger per sekund.