O que é a velocidade da CPU?

A velocidade da CPU, ou a velocidade da unidade central de processamento em um computador, é essencialmente a velocidade na qual o computador pode executar cálculos que são alimentados por meio de instruções de programa de software carregadas na memória RAM volátil. A velocidade do processador é limitada pelo número de transistores embutidos em um processador, conexões paralelas a outros processadores, a capacidade do barramento de transmitir dados e voltar da CPU para a memória e outras especificações de hardware. A maioria das CPUs também possui seus próprios registros de memória para realizar cálculos principais localmente, sem precisar transmiti-los através de um barramento para outro componente de hardware e vice-versa.

Os processadores de computador nos sistemas atuais são capazes de operar em um ritmo tão rápido que as limitações de desempenho na maioria dos computadores pessoais estão muito mais ligadas ao gargalo da capacidade do barramento. A quantidade de RAM disponível e o design do software que está acessando o sistema também são mais críticos do que o desempenho real da CPU. A capacidade de multithreading no design da CPU é outro fator importante de velocidade, que é a capacidade da CPU de executar várias tarefas em um ambiente de execução compartilhado na CPU, para que menos informações sejam armazenadas e recuperadas da memória durante as operações do programa.

Os entusiastas geralmente alteram o que é conhecido como velocidade de clock em uma CPU, fazendo um overclock no dispositivo. Parte do que determina a velocidade da CPU em um computador é sua taxa de clock, ou velocidade do clock, que é o número de ciclos de clock, com base no relógio interno do computador, que a CPU precisa para executar uma instrução. As CPUs idênticas podem ter taxas de desempenho muito diferentes se uma delas tiver clock, por exemplo, para adicionar dois números em 10 ciclos, enquanto a outra CPU faz o mesmo cálculo em ciclos de 2 horas.

Embora o overclock da CPU de um computador o tire da sincronização com a velocidade do barramento, ele pode aumentar consideravelmente o desempenho da CPU em sistemas mais antigos que foram aprimorados com as novas arquiteturas de barramento. Os processadores mais novos não se beneficiarão com as mudanças na velocidade do relógio, já que eles já estão operando em um nível muito acima do que o barramento e a memória do computador podem suportar. Com a velocidade da CPU na faixa de múltiplos gigahertz, bilhões de cálculos são realizados por segundo. Portanto, uma CPU de 2,4 gigahertz pode executar 2,4 bilhões de cálculos por segundo, enquanto um barramento PCI (Peripheral Component Interconnect) de 32 ou 64 bits será executado no intervalo de 127 a 508 megabytes (milhões de bytes) por segundo.

Outro fator limitante da velocidade da CPU, com ou sem overclock, envolve a capacidade de todo o sistema de computador dissipar o calor do processador, pois o aumento do calor gera uma barreira térmica para a transmissão de sinais elétricos no transistor de efeito de campo semicondutor de óxido de metal ( Projetos de CPU. Processadores mais rápidos requerem fontes de alimentação de maior potência, o que se traduz em maior geração de calor. Dissipadores de calor, que atuam como mini-radiadores, são construídos na superfície dos processadores para dissipar o calor por condução, e os sistemas de ventiladores dentro do gabinete do computador também o transportam por convecção.

A execução de vários processadores em paralelo para compartilhar cálculos de dados em um computador agora é uma abordagem comum na maioria dos computadores para aumentar a velocidade da CPU. Em sistemas avançados, o resfriamento líquido também está envolvido para manter a CPU em uma configuração de temperatura estável. Supercomputadores muito avançados usam milhares de processadores que operam em paralelo e são resfriados com nitrogênio líquido ou hélio líquido a temperaturas em torno de -269 ° Celsius, com velocidades de clock atingindo acima de 500 gigahertz, ou 500 bilhões de cálculos por segundo.