مفتاح سرعة حوسبة وحدة المعالجة المركزية
نتعرف اليوم على تردد وحدة المعالجة المركزية والعلاقة بين عملية التصنيع والأداء.
تتكون وحدة المعالجة المركزية عمومًا من ثلاثة أجزاء: وحدة الحوسبة المنطقية ووحدة التحكم ووحدة التخزين.
ماذا تمثل هذه المعلمات؟ يرجى الاستمرار في النظر إلى الأسفل:
التردد الرئيسي
تردد الساعة الداخلية لوحدة المعالجة المركزية هو التردد الذي تعمل به وحدة المعالجة المركزية عند إجراء العمليات الحسابية. بشكل عام، كلما ارتفع التردد الرئيسي، تم إكمال المزيد من التعليمات في دورة الساعة، وزادت سرعة وحدة المعالجة المركزية في إجراء العمليات الحسابية. ومع ذلك، لا تتمتع جميع وحدات المعالجة المركزية (CPUs) التي لها نفس تردد الساعة بنفس الأداء نظرًا لاختلاف الهياكل الداخلية.
التردد الخارجي
أي ناقل النظام، وهو التردد الذي تنقل به وحدة المعالجة المركزية البيانات مع الأجهزة الطرفية، وتحديدًا سرعة الناقل بين وحدة المعالجة المركزية ومجموعة الشرائح.
المضاعف
في الأصل لم يكن هناك مفهوم المضاعف، وكان التردد الرئيسي لوحدة المعالجة المركزية وسرعة ناقل النظام متماثلين، ولكن سرعة وحدة المعالجة المركزية أصبحت أسرع فأسرع، وولدت تقنية المضاعف استجابةً لذلك. فهو يسمح لناقل النظام بالعمل بتردد منخفض نسبيًا، بينما يمكن زيادة سرعة وحدة المعالجة المركزية بشكل لا نهائي عن طريق مضاعفة التردد. ثم يصبح حساب التردد الرئيسي لوحدة المعالجة المركزية: التردد الرئيسي = التردد الخارجي × التردد المضاعف. المضاعف هو عدد مرات الفرق بين وحدة المعالجة المركزية وناقل النظام. عندما لا يتغير التردد الخارجي، قم بزيادة المضاعف، كلما ارتفع التردد الرئيسي لوحدة المعالجة المركزية. يمكن زيادة سرعة تشغيل وحدة المعالجة المركزية Intel CPU مع الإصدار K عن طريق ضبط المضاعف والجهد.
مخبأ
يتم استرجاع معلومات البيانات التي تعالجها وحدة المعالجة المركزية في الغالب من الذاكرة، ولكن سرعة حساب وحدة المعالجة المركزية أسرع بكثير من الذاكرة، ولهذا السبب، يتم وضع ذاكرة في عملية النقل هذه لتخزين البيانات والتعليمات بشكل متكرر المستخدمة من قبل وحدة المعالجة المركزية. وهذا يحسن سرعة نقل البيانات. يمكن تقسيمها إلى ذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الأول وذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الثاني.
ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول (ذاكرة التخزين المؤقت L1)
هذه هي ذاكرة التخزين المؤقت L1، المدمجة داخل وحدة المعالجة المركزية وتستخدم للتخزين المؤقت للبيانات أثناء قيام وحدة المعالجة المركزية بمعالجة البيانات. نظرًا لأن تعليمات وبيانات ذاكرة التخزين المؤقت تعمل بنفس تردد وحدة المعالجة المركزية، فكلما زادت سعة ذاكرة التخزين المؤقت L1، تم تخزين المزيد من المعلومات، مما قد يقلل من عدد عمليات تبادل البيانات بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة وتحسين وحدة المعالجة المركزية. كفاءة الحوسبة، ومع ذلك، نظرًا لأن ذاكرة التخزين المؤقت تتكون من ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة، فإن الهيكل أكثر تعقيدًا، وفي المنطقة المحدودة لشريحة وحدة المعالجة المركزية، لا يمكن جعل سعة ذاكرة التخزين المؤقت على مستوى L1 كبيرة جدًا.
ذاكرة التخزين المؤقت L2
نظرًا لمحدودية سعة ذاكرة التخزين المؤقت على مستوى L1، من أجل زيادة سرعة حوسبة وحدة المعالجة المركزية مرة أخرى، يتم وضع ذاكرة عالية السرعة، أي ذاكرة التخزين المؤقت L2، خارج وحدة المعالجة المركزية. تردد العمل أكثر مرونة، ويمكن أن يكون بنفس التردد مع وحدة المعالجة المركزية، يمكن أيضًا أن تكون مختلفة. وحدة المعالجة المركزية في قراءة البيانات، أولاً في L1 للعثور عليها، ثم من L2 للعثور عليها، ثم الذاكرة، بعد الذاكرة الخارجية. لذلك لا ينبغي أن يكون تأثير L2 على النظام تم تجاهله.
ذاكرة التخزين المؤقت L3
ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثالث هي ذاكرة تخزين مؤقت مصممة لقراءة البيانات التي لم يتم الوصول إليها بعد ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الثاني. في وحدة المعالجة المركزية التي تحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الثالث، يلزم استدعاء حوالي 5% فقط من البيانات من الذاكرة، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة وحدة المعالجة المركزية. مبدأ التشغيل هو استخدام جهاز تخزين أسرع للاحتفاظ بنسخة من البيانات المقروءة من جهاز التخزين الأبطأ وعمل نسخة، عندما تكون هناك حاجة لقراءة أو كتابة البيانات من جسم التخزين الأبطأ، يمكن لذاكرة التخزين المؤقت إجراء تم إكمال إجراء القراءة والكتابة في الجهاز السريع أولاً، مما سيجعل استجابة النظام أسرع.
TDP
الحد الأقصى من الطاقة التي تستخدمها وحدة المعالجة المركزية عند التحميل الكامل.
عملية التصنيع
تشير عملية تصنيع وحدة المعالجة المركزية إلى عرض خط توصيل المكونات الداخلية في إنتاج وحدة المعالجة المركزية على مادة السيليكون، والتي عادة ما يتم التعبير عنها بالميكرونات في الماضي، ولكن في الوقت الحاضر يتم التعبير عن معظمها بالنانومتر، والأصغر منها هو القيمة هي أنه كلما كانت عملية التصنيع أكثر تقدمًا، كلما زاد التردد الذي يمكن أن تحققه وحدة المعالجة المركزية، وانخفض استهلاك الطاقة، وزاد عدد الترانزستورات المدمجة. حاليًا، تبلغ عملية التصنيع في Intel 14 نانومتر، وعملية التصنيع في AMD هي 28 نانومتر.
ببساطة، نفس منتجات النظام الأساسي، والتردد الرئيسي، وذاكرة التخزين المؤقت، كلما كان ذلك أفضل.
