что такое такт в процессоре
Такт (процессор)
Такт процессора или такт ядра процессора — промежуток между двумя импульсами тактового генератора, который синхронизирует выполнение всех операций процессора.
Выполнение различных элементарных операций может занимать от долей такта до многих тактов в зависимости от команды и процессора. Общая тенденция заключается в уменьшении количества тактов, затрачиваемых на выполнение элементарных операций.
См. также
Смотреть что такое «Такт (процессор)» в других словарях:
Процессор — У этого термина существуют и другие значения, см. Процессор (значения). Запрос «ЦП» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Intel Celeron 1100 Socket 370 в корпусе FC PGA2, вид снизу … Википедия
Процессор — центральное устройство ЦВМ, выполняющее заданные программой преобразования информации и осуществляющее управление всем вычислительным процессом и взаимодействием устройств вычислительной машины. Иногда вместо термина «П.» употребляют… … Большая советская энциклопедия
Конвейер (процессор) — У этого термина существуют и другие значения, см. Конвейер (значения). Простой пятиуровневый конвейер в RISC процессорах (IF (англ. Instruction Fetch) получение … Википедия
Цифровой сигнальный процессор — (англ. Digital signal processor, DSP; сигнальный микропроцессор, СМП; процессор цифровых сигналов, ПЦС) специализированный микропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов (обычно в реальном масштабе времени) … Википедия
Центральный процессор — Intel 80486DX2 в керамическом корпусе PGA. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид сверху … Википедия
ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР — (Graphics Processing Unit, GPU) микропроцессор (см. МИКРОПРОЦЕССОР), специализированный для обработки графической информации. Он берет на себя часть функций по формированию трехмерного (3D) изображения и позволяет разгрузить центральный… … Энциклопедический словарь
Echelon (процессор) — Эта статья содержит информацию о запланированном или ожидаемом будущем чипе. Статья может содержать предварительную и недостоверную информацию и не отображать правильную окончательную спецификацию чипа … Википедия
Cyrix 6×86 — Cyrix 6x86MX PR200 Cyrix 6×86 (кодовое название M1) шестое поколение 32 битных процессоров, разработанных фирмой Cyrix и выпущенных IBM и SGS Thomson в 1996 году. Содержание … Википедия
Intel i860 — (также известен как 80860 и под кодовым названием N10) RISC микропроцессор компании Intel, впервые выпущенный в 1989 году. Вместе с i960 является одной из первых попыток сделать полностью новую систему команд после провала Intel i432 в 1980 … Википедия
i860 — (также известен как 80860 и под кодовым названием N10) RISC микропроцессор компании Intel, впервые выпущенный в 1989 году. Вместе с i960 является одной из первых попыток сделать полностью новую систему команд после провала iAPX 432 в 1980 х … Википедия
Что такое тактовая частота?
Основные моменты:
Технология Intel® Turbo Boost.
Тактовая частота — это одна из главных технических характеристик процессора, но какую роль она играет? 1
Тактовая частота — это одна из главных технических характеристик процессора, но какую роль она играет? 1
Процессор — это мозг вашего компьютера, и его производительность имеет решающее значение для скорости загрузки программ и стабильности их работы. Однако существует несколько способов измерения производительности процессора. Тактовая частота или просто «частота» — один из самых важных показателей.
Если вы хотите узнать тактовую частоту своего компьютера, откройте меню «Пуск» (или нажмите клавишу Windows*) и введите текст «О системе». Модель и тактовая частота вашего процессора будут показаны в графе «Процессор».
Что такое тактовая частота?
Обычно чем больше тактовая частота, тем быстрее работает процессор. Однако существует и много других факторов.
Ваш процессор каждую секунду обрабатывает множество команд различных программ (в форме низкоуровневых расчетов, таких как арифметические операции). Тактовая частота определяет количество циклов, выполняемых процессором за секунду и измеряется в гигагерцах (ГГц).
С технической точки зрения цикл представляет собой импульс, синхронизируемый внутренним осциллятором, но для наших целей это базовая единица, помогающая понять концепцию тактовой частоты процессора. В течение каждого цикла в процессоре открываются и закрываются миллиарды транзисторов.
Частота определяет количество операций, выполняемых за заданное время, как указывалось выше.
Процессор с тактовой частотой 3,2 ГГц выполняет 3,2 млрд. циклов в секунду. (В старых процессорах тактовая частота измерялась в мегагерцах или миллионах циклов в секунду).
Иногда в одном тактовой цикле выполняется несколько команд, а в других случаях одна команда обрабатывается за несколько тактовых циклов. Поскольку разные архитектуры процессоров обрабатывают команды по разному, лучше всего сравнивать тактовую частоту процессоров одной марки и одного поколения.
Например, новый процессор может легко обойти по производительности процессор пятилетней давности с более высокой тактовой частотой, поскольку новая архитектура обрабатывает команды более эффективно. Процессор Intel® серии X может обойти по производительности процессор серии K с более высокой тактовой частотой за счет того, что он распределяет задачи между большим количеством ядер и имеет больший размер встроенной кэш-памяти. Но в пределах одного поколения процессор с более высокой тактовой частотой обычно превосходит по производительности процессор с более низкой тактовой частотой при работе в нескольких приложениях. Именно поэтому важно сравнивать процессоры одной марки и одного поколения.
Микроконтроллеры: термины и определения
В этом разделе приведены самые основные термины и определения, с которыми вы встретитесь, если начнёте изучать микроконтроллеры.
Тактовый сигнал (или просто такт)
Выполнение различных элементарных операций может занимать от долей такта до многих тактов в зависимости от команды и процессора. Общая тенденция заключается в уменьшении количества тактов, затрачиваемых на выполнение элементарных операций.
Тактовая частота
В самом первом приближении тактовая частота определяет производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду. Однако системы с одной и той же тактовой частотой могут иметь различную производительность, так как на выполнение одной операции разным системам может требоваться различное количество тактов (обычно от долей такта до десятков тактов), а кроме того, системы, использующие конвейерную и параллельную обработку, могут на одних и тех же тактах выполнять одновременно несколько операций.
КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник. Английская аббревиатура CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor). Это набор полупроводниковых технологий построения интегральных микросхем и соответствующая ей схемотехника микросхем. Подавляющее большинство современных цифровых микросхем имеют технологию КМОП.
Производные единицы измерения:
На этом пока всё. Новые термины и определения будем раскрывать по мере продвижения на пути изучения устройства микроконтроллеров.
SPI (англ. Serial Peripheral Interface, SPI bus — последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) — последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, предназначенный для обеспечения простого и недорогого высокоскоростного сопряжения микроконтроллеров и периферии. SPI также иногда называют четырёхпроводным (англ. four-wire) интерфейсом.
Статическая память с произвольным доступом ( SRAM, static random access memory) — полупроводниковая оперативная память, в которой каждый двоичный или троичный разряд хранится в схеме с положительной обратной связью, позволяющей поддерживать состояние без регенерации, необходимой в динамической памяти ( DRAM). Тем не менее, сохранять данные без перезаписи SRAM может, только пока есть питание, то есть SRAM остается энергозависимым типом памяти.
Произвольный доступ ( RAM — random access memory) — возможность выбирать для записи/чтения любой из битов (тритов) (чаще байтов (трайтов), зависит от особенностей конструкции), в отличие от памяти с последовательным доступом ( SAM, англ. sequential access memory).
EEPROM (англ. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ ( ЭСППЗУ), один из видов энергонезависимой памяти (таких, как PROM и EPROM). Память такого типа может стираться и заполняться данными до миллиона раз.
Тактовая частота компьютерного процессора — что это?
Наверняка каждый пользователь ПК сталкивался с таким понятием как тактовая частота (frequency). Несмотря на это многие юзеры не знают значение данного термина. Если вы относитесь к их числу и хотите заполнить пробел в знаниях, то в таком случае добро пожаловать! В статье мы обсудим такое понятие как тактовая частота процессора: что это такое и на что влияет.
Что такое тактовая частота?
Процессор – это сердце любого компьютера. Именно данный аппаратный модуль отвечает за производительность вычислительной машины. И важнейшая характеристика любого CPU – тактовая частота. Но что это за параметр? Если рассматривать вопрос с технической точки зрения, то тактовая частота – это количество операций, которые может выполнить процессор за определенное количество времени (секунду). В компьютерной технике такую операцию называют тактом. Именно из-за этого показатель производительности процессора и получил такое название. 
В чем измеряется частота процессора? Единицей измерения производительности CPU являются герцы (сокращенный вариант – Гц), которые хорошо знакомы нам еще со школьного курса физики. Однако, что означают обозначения по типу 1,8 ГГц или 2МГц?
Все довольно-таки просто. Современные компьютеры обладают просто огромной мощностью. Вычислительные машины способны выполнять миллионы операций за секунду. Поэтому измерять производительность в герцах не особо удобно. Именно по этой причине к характеристике прибавляется приставка М (мега – 10 в степени 6) или же Г (гига – 10 в степени 9). То есть обозначение 1,8 ГГц говорит о том, что производительность устройства составляет 1,8 миллиардов герц, а 2 МГц – 2 миллиона герц.
На что влияет?
Появляется вполне логичный вопрос: на что же влияет частота процессора? И стоит ли опираться на эту характеристику при выборе ноутбука или персонального компьютера? Как упоминалось выше, frequency характеризует количество операций, которые компьютер выполняет за единицу времени. То есть чем больше мощность процессора, тем быстрее он будет обрабатывать информацию, вследствие чего ПК будет работать лучше.
Тактовая частота, безусловно, важная характеристика. Однако опираться лишь на нее при выборе компьютера не стоит. Вычислительная машина – это сложная система, компоненты которой взаимосвязаны. Если в вашем компьютере стоит мощный процессор с высокой частотой, но другие аппаратные модули слабенькие, то это вовсе не значит что, ПК сможет запускать «тяжелые» игры и программы. Чтобы компьютер работал хорошо, нужен не только мощный CPU, но и хорошая видеокарта, винчестер, большое количество оперативной памяти и пр.
Как измерить? 
Необходимость проверить производительность процессора возникает при установке нового программного обеспечения. Ведь софт имеет рекомендованные системные требования. И чтобы убедиться в том, что компьютер потянет программу, необходимо знать тактовую частоту процессора. Благо, проверить данный параметр очень просто. Необходимо всего лишь руководствоваться следующей инструкцией:
К сожалению, вышеописанный способ поможет узнать только штатную частоту. То есть мощность CPU по документации. Реальная производительность процессора может отличаться от эталонного показателя. Подобное происходит из-за перегрева или же износа оборудования. Так как же все-таки узнать действующую частоту CPU? Для этой цели нужно установить специализированное программное обеспечение. На просторах Всемирной паутины существует с десяток программ, которые позволяют получить детальную информацию об аппаратных компонентах ПК и их характеристиках. Однако мы воспользуемся бесплатной утилитой под названием CPU-Z. 
Загрузите программу с официального сайта разработчика и установите ее на свой ПК. Затем запустите софт и вуаля – перед вами исчерпывающая информация касательно вашего процессора. Такой параметр как frequency находится в левом нижнем углу диалогового окна. Реальная производительность значительно ниже штатной? Или тактовой частоты недостаточно, чтобы установить какую-то игру или программу? Тогда читайте следующий раздел.
Как повысить частоту?
Мало кто знает, но мощность процессора можно повысить. Как увеличить производительность CPU? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять от чего она зависит. Тактовая частота прямо пропорциональна произведению множителя, который закладывается при проектировании, на частоту шины. Причем встречаются два вида множителей – заблокированные и открытые. Не трудно понять, что первые не поддаются разгону. 
Процедура увеличения тактовой частоты проводится на устройствах с разблокированным множителем. Для того, чтобы произвести разгон необходимо обладать специальными знаниями, уметь работать с БИОС и знать английский язык (хотя бы уметь читать). Процедура увеличения частоты довольно-таки сложна и неопытные пользователи вряд ли смогут ее произвести без негативных последствий для ПК. Если вкратце, то суть разгона в том, чтобы постепенно увеличивать частоту шины процессора через вышеупомянутый множитель.
Важно! Разгон CPU – опасная процедура, которая может негативно сказаться на компьютере, а то и вовсе вывести его из строя. Это связано с тем, что при повышении частоты процессор начинает сильнее нагреваться. Соответственно, если у вас слабая система охлаждения, то CPU может попросту сгореть.
Вывод
Тактовая частота – характеристика процессора, численно характеризующая количество операций, который может произвести CPU за секунду. От данного параметра зависит мощность ПК. Тем не менее стоит помнить, что частота – далеко не единственная характеристика, которая влияет на общую производительность ПК. Если частоты процессора не хватает для удовлетворения ваших потребностей, то стоит либо приобрести новую видеокарту, либо разогнать старый процессор. Если вы выбрали второй вариант, то будьте предельно осторожны. Процедура разгона может привести к сгоранию CPU. Поэтому неопытным пользователям лучше этим не заниматься.
Как работает процессор?
Авторизуйтесь
Как работает процессор?
Инструмент проще, чем машина. Зачастую инструментом работают руками, а машину приводит в действие паровая сила или животное.
Компьютер тоже можно назвать машиной, только вместо паровой силы здесь электричество. Но программирование сделало компьютер таким же простым, как любой инструмент.
Процессор — это сердце/мозг любого компьютера. Его основное назначение — арифметические и логические операции, и прежде чем погрузиться в дебри процессора, нужно разобраться в его основных компонентах и принципах их работы.
Два основных компонента процессора
Устройство управления
Устройство управления (УУ) помогает процессору контролировать и выполнять инструкции. УУ сообщает компонентам, что именно нужно делать. В соответствии с инструкциями он координирует работу с другими частями компьютера, включая второй основной компонент — арифметико-логическое устройство (АЛУ). Все инструкции вначале поступают именно на устройство управления.
Существует два типа реализации УУ:
УУ на жёсткой логике быстрее, но УУ с микропрограммным управлением обладает более гибкой функциональностью.
Арифметико-логическое устройство
Это устройство, как ни странно, выполняет все арифметические и логические операции, например сложение, вычитание, логическое ИЛИ и т. п. АЛУ состоит из логических элементов, которые и выполняют эти операции.
Большинство логических элементов имеют два входа и один выход.
Ниже приведена схема полусумматора, у которой два входа и два выхода. A и B здесь являются входами, S — выходом, C — переносом (в старший разряд).
Схема арифметического полусумматора
Хранение информации — регистры и память
Как говорилось ранее, процессор выполняет поступающие на него команды. Команды в большинстве случаев работают с данными, которые могут быть промежуточными, входными или выходными. Все эти данные вместе с инструкциями сохраняются в регистрах и памяти.
Регистры
Регистр — минимальная ячейка памяти данных. Регистры состоят из триггеров (англ. latches/flip-flops). Триггеры, в свою очередь, состоят из логических элементов и могут хранить в себе 1 бит информации.
Прим. перев. Триггеры могут быть синхронные и асинхронные. Асинхронные могут менять своё состояние в любой момент, а синхронные только во время положительного/отрицательного перепада на входе синхронизации.
По функциональному назначению триггеры делятся на несколько групп:
Для хранения промежуточных данных ОЗУ не подходит, т. к. это замедлит работу процессора. Промежуточные данные отсылаются в регистры по шине. В них могут храниться команды, выходные данные и даже адреса ячеек памяти.
Принцип действия RS-триггера
Память (ОЗУ)
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, англ. RAM) — это большая группа этих самых регистров, соединённых вместе. Память у такого хранилища непостоянная и данные оттуда пропадают при отключении питания. ОЗУ принимает адрес ячейки памяти, в которую нужно поместить данные, сами данные и флаг записи/чтения, который приводит в действие триггеры.
Прим. перев. Оперативная память бывает статической и динамической — SRAM и DRAM соответственно. В статической памяти ячейками являются триггеры, а в динамической — конденсаторы. SRAM быстрее, а DRAM дешевле.
Команды (инструкции)
Команды — это фактические действия, которые компьютер должен выполнять. Они бывают нескольких типов:
Прим. перев. На самом деле все арифметические операции в АЛУ могут быть созданы на основе всего двух: сложение и сдвиг. Однако чем больше базовых операций поддерживает АЛУ, тем оно быстрее.
Инструкции предоставляются компьютеру на языке ассемблера или генерируются компилятором высокоуровневых языков.
В процессоре инструкции реализуются на аппаратном уровне. За один такт одноядерный процессор может выполнить одну элементарную (базовую) инструкцию.
Группу инструкций принято называть набором команд (англ. instruction set).
Тактирование процессора
Быстродействие компьютера определяется тактовой частотой его процессора. Тактовая частота — количество тактов (соответственно и исполняемых команд) за секунду.
Частота нынешних процессоров измеряется в ГГц (Гигагерцы). 1 ГГц = 10⁹ Гц — миллиард операций в секунду.
Чтобы уменьшить время выполнения программы, нужно либо оптимизировать (уменьшить) её, либо увеличить тактовую частоту. У части процессоров есть возможность увеличить частоту (разогнать процессор), однако такие действия физически влияют на процессор и нередко вызывают перегрев и выход из строя.
Выполнение инструкций
Инструкции хранятся в ОЗУ в последовательном порядке. Для гипотетического процессора инструкция состоит из кода операции и адреса памяти/регистра. Внутри управляющего устройства есть два регистра инструкций, в которые загружается код команды и адрес текущей исполняемой команды. Ещё в процессоре есть дополнительные регистры, которые хранят в себе последние 4 бита выполненных инструкций.
Ниже рассмотрен пример набора команд, который суммирует два числа:
Вот такие операции нужны, чтобы сложить два числа.
Все данные между процессором, регистрами, памятью и I/O-устройствами (устройствами ввода-вывода) передаются по шинам. Чтобы загрузить в память только что обработанные данные, процессор помещает адрес в шину адреса и данные в шину данных. Потом нужно дать разрешение на запись на шине управления.
У процессора есть механизм сохранения инструкций в кэш. Как мы выяснили ранее, за секунду процессор может выполнить миллиарды инструкций. Поэтому если бы каждая инструкция хранилась в ОЗУ, то её изъятие оттуда занимало бы больше времени, чем её обработка. Поэтому для ускорения работы процессор хранит часть инструкций и данных в кэше.
Если данные в кэше и памяти не совпадают, то они помечаются грязными битами (англ. dirty bit).
Поток инструкций
Современные процессоры могут параллельно обрабатывать несколько команд. Пока одна инструкция находится в стадии декодирования, процессор может успеть получить другую инструкцию.
Однако такое решение подходит только для тех инструкций, которые не зависят друг от друга.
Если процессор многоядерный, это означает, что фактически в нём находятся несколько отдельных процессоров с некоторыми общими ресурсами, например кэшем.