La clave de la velocidad de computación de la CPU

Hoy aprendemos sobre la frecuencia de la CPU y la relación entre el proceso de fabricación y el rendimiento.

La CPU generalmente se compone de tres partes: unidad informática lógica, unidad de control y unidad de almacenamiento.

¿Qué representan estos parámetros? Continúe mirando hacia abajo:

Frecuencia principal

La frecuencia del reloj interno de la CPU es la frecuencia a la que opera la CPU al realizar cálculos. En términos generales, cuanto mayor es la frecuencia principal, más instrucciones se completan en un ciclo de reloj y más rápido puede realizar los cálculos la CPU. Sin embargo, no todas las CPU con la misma frecuencia de reloj tienen el mismo rendimiento debido a diferentes estructuras internas.

Frecuencia externa

Es decir, el bus del sistema, la frecuencia a la que la CPU transfiere datos con los dispositivos periféricos, específicamente la velocidad del bus entre la CPU y el chipset.

Multiplicador

Originalmente no existía el concepto de multiplicador, la frecuencia principal de la CPU y la velocidad del bus del sistema eran las mismas, pero la velocidad de la CPU es cada vez más rápida y la tecnología multiplicadora nació en respuesta. Permite que el bus del sistema funcione a una frecuencia relativamente baja, mientras que la velocidad de la CPU se puede aumentar infinitamente multiplicando la frecuencia. Entonces el cálculo de la frecuencia principal de la CPU se convierte en: frecuencia principal = frecuencia externa x frecuencia multiplicadora. El multiplicador es el número de veces la diferencia entre la CPU y el bus del sistema. cuando la frecuencia externa no cambia, aumente el multiplicador, cuanto mayor sea la frecuencia principal de la CPU. La CPU Intel con versión K se puede overclockear ajustando el multiplicador y el voltaje.

Cache

La información de datos procesada por la CPU se recupera principalmente de la memoria, pero la velocidad de cálculo de la CPU es mucho más rápida que la de la memoria y, por esta razón, se coloca una memoria en este proceso de transmisión para almacenar los datos y las instrucciones con frecuencia. utilizado por la CPU. Esto mejora la velocidad de transferencia de datos. Se puede dividir en caché de primer nivel y caché de segundo nivel.

Caché de primer nivel (caché L1)

Esta es la caché L1, que está integrada dentro de la CPU y se utiliza para el almacenamiento temporal de datos mientras la CPU los procesa. Dado que las instrucciones y los datos de la caché funcionan a la misma frecuencia que la CPU, cuanto mayor es la capacidad de la caché L1, más información se almacena, lo que puede reducir la cantidad de intercambios de datos entre la CPU y la memoria y mejorar la CPU. eficiencia informática Sin embargo, debido a que la memoria caché está compuesta de RAM estática, la estructura es más compleja, en el área limitada del chip de la CPU, la capacidad del caché de nivel L1 no puede ser demasiado grande.

Caché L2

Debido a la limitación de la capacidad del caché de nivel L1, para aumentar nuevamente la velocidad de procesamiento de la CPU, se coloca una memoria de alta velocidad, es decir, el caché L2, fuera de la CPU. La frecuencia de trabajo es más flexible, puede ser la misma frecuencia Con la CPU, también puede ser diferente: la CPU al leer datos, primero en L1 para buscar, luego en L2 para buscar, y luego en la memoria, después de la memoria externa, por lo que el impacto de L2 en el sistema no debería ser ignorado.

Caché L3

El caché de tercer nivel es un caché diseñado para leer datos que no se acceden después del caché de segundo nivel. En una CPU con caché de tercer nivel, solo es necesario llamar alrededor del 5% de los datos desde la memoria, lo que mejora aún más la eficiencia de la CPU. El principio de funcionamiento es utilizar el dispositivo de almacenamiento más rápido para mantener una copia de los datos leídos desde el dispositivo de almacenamiento más lento y hacer una copia; cuando es necesario leer o escribir datos desde el cuerpo de almacenamiento más lento, la memoria caché puede hacer que La acción de lectura y escritura se completa primero en el dispositivo rápido, lo que hará que la respuesta del sistema sea más rápida.

TDP

La potencia máxima utilizada por una CPU a plena carga.

Proceso de manufactura

El proceso de fabricación de CPU se refiere al ancho de la línea de conexión de los componentes internos en la producción de CPU en material de silicio, que generalmente se expresaba en micras en el pasado, pero hoy en día la mayoría de ellos se expresan en nanómetros, y los más pequeños El valor es que cuanto más avanzado sea el proceso de fabricación, mayor será la frecuencia que puede alcanzar la CPU, menor será el consumo de energía y más transistores se podrán integrar. Actualmente, el proceso de fabricación de Intel es de 14 nm y el proceso de fabricación de AMD es de 28 nm.

En pocas palabras, los mismos productos de plataforma, frecuencia principal y caché, cuanto más grande, mejor.