Quel est le terme technique «vitesse d'horloge» d'un processeur

J'ai souvent entendu des gens dire qu'ils avaient telle ou telle vitesse d'horloge. Alors, que signifie cette vitesse d'horloge et détermine-t-elle la vitesse d'un système? Quelle est sa signification?

La "vitesse d'horloge" est tout simplement la fréquence à laquelle un minuteur (souvent un oscillateur à cristal) indique au processeur "d'avancer" ou d'aller de l'avant.

C’est tout. C’est pourquoi il est pratiquement inutile de comparer les vitesses d’horloge de différentes architectures de processeurs pour évaluer les performances relatives. Même au sein d'une architecture particulière, différentes fonctionnalités qui peuvent être désactivées sur des modèles bas de gamme et activées sur des modèles haut de gamme peuvent faire en sorte que la vitesse d'horloge ne soit pas un bon point de référence pour la comparaison.

• Les processeurs scalaires prennent un ou plusieurs cycles d'horloge pour exécuter une seule instruction.
• Les processeurs Superscalar peuvent exécuter plusieurs instructions en un seul cycle d'horloge.
• Les processeurs avec pipeline prennent plusieurs cycles d'horloge pour exécuter une instruction, mais ils peuvent exécuter plusieurs instructions simultanément dans différentes "étapes", ce qui leur permet de continuer à exécuter environ un cycle d'instruction / horloge.
• Les processeurs multicœurs ont plusieurs sous-unités discrètes (cœurs) pouvant traiter des instructions indépendamment les unes des autres, chacune avec son propre cache (L1), mais partageant d'autres composants de niveau processeur (caches L2 et L3, contrôleur de mémoire, bus système). , etc.)

La plupart des processeurs de bureau actuels sont des processeurs scalaires multi-cœurs en pipeline. Certains processeurs Intel ont plus de 17 étapes dans leur pipeline (cela peut prendre jusqu'à 17 cycles d'horloge du début à la fin pour qu'une seule instruction soit exécutée).

Si vous voulez entrer plus dans les détails derrière la définition du "cycle d'horloge", vous devez commencer par poser des questions plus spécifiques. Si vous demandiez "Que fait un processeur Intel Core de 3e génération pendant un cycle d'horloge?", Vous pourriez alors recevoir une montagne d'informations décrivant le fonctionnement de ce processeur et ses fonctions (bien qu'une telle question ne convienne pas pour ce site , mais ce serait un excellent point de départ pour google ou poser des questions sur les forums).

La vitesse d'horloge est le nombre "d'opérations" par seconde d'un processeur.

Maintenant, je dis "opérations" et non "instructions" car modernes sont basées sur CISC qui peut prendre plusieurs cycles pour exécuter une instruction.

Le nombre de cycles qu'une instruction peut prendre peut varier selon les familles de processeurs. C'est pourquoi un processeur cadencé plus lentement peut effectuer plus de temps par processeur, il peut effectuer plus de travail par cycle.

Je recommande vivement le podcast "Security Now!" ils passent en revue les bases de la construction d'un ordinateur et expliquent en détail comment cela fonctionne.

• 233 - Concevons un ordinateur (partie 1)
• 235 - Langage machine
• 237 - Indirection: la puissance des pointeurs
• 239 - Piles, registres et récursivité
• 241 - Interruptions matérielles
• 247 - Le "multi" -verse
• 250 - Systèmes d'exploitation
• 252 - Affaires à risque
• 254 - Ce que nous ferons pour la vitesse

Je recommande fortement de lister aussi les épisodes de retour d'auditeur entre les épisodes, le retour sur les choses que les gens pensaient déroutantes de la semaine dernière.

La vitesse d'horloge est une mesure de la rapidité avec laquelle un ordinateur effectue des calculs et des opérations de base. Il est mesuré en fréquence en hertz (Hz) et désigne le plus souvent la vitesse de l'unité de traitement centrale de l'ordinateur. Les développeurs et les utilisateurs d’ordinateurs peuvent se référer à ce terme en ce qui concerne les performances du processeur, mais celui-ci est devenu moins populaire étant donné que les processeurs sont devenus plus complexes. Les moyens les plus simples pour augmenter la vitesse d'horloge d'un ordinateur incluent la mise à niveau de composants et "l'overclocking" d'un composant matériel.

http://www.wisegeek.org/what-is-clock-speed.htm#slideshow

Les CPU ont, comme "cœur", un oscillateur à quartz ou un autre mécanisme de minutage très précis appelé horloge du CPU (à ne pas confondre avec "l'horloge système" qui maintient l'heure actuelle en utilisant un système différent). Cette horloge envoie des impulsions de tension dans les circuits de la CPU, ce qui, avec la tension sur les circuits d'E / S représentant les bits de données à traiter, permet à l'ordinateur de faire son travail. Chaque impulsion permet de transformer un ensemble de bits d’entrée en un ensemble de bits de sortie à la suite d’une opération donnée.

La "vitesse d'horloge" est donc une mesure (très) approximative de la vitesse à laquelle le CPU peut exécuter des instructions. Plus la fréquence d'horloge est élevée, plus elle peut être traitée rapidement. Cependant, cette approche présente plusieurs limites physiques, dont la moindre n’est pas la deuxième loi de la thermodynamique, selon laquelle aucun système ne peut être parfaitement économe en énergie. Une partie de l'énergie absorbée est perdue sous forme de chaleur, laquelle peut très rapidement faire gonfler et court-circuiter les circuits délicats du processeur, voire même les faire fondre à l'extrême. Il existe également des limites physiques à la fréquence à laquelle vous pouvez faire vibrer les électrons dans des matériaux conducteurs; à un moment donné, vous essayez de les faire vibrer plus vite que les électrons ne peuvent physiquement sauter entre les atomes. Enfin, il y a un point de rendement décroissant pour accélérer le processeur, lorsque les autres limites inhérentes à d’autres composants de l’ordinateur sont dépassées. Lorsque la CPU attend que des bits de données soient reçus du disque dur ou d’une connexion réseau, elle ne peut pas exécuter d’instruction qui en a besoin.

Au lieu de cela, les concepteurs de processeurs modernes ont réduit la vitesse d'horloge en faveur d'une seule impulsion d'horloge. Des "pipelines" plus efficaces pour récupérer les données nécessaires aux instructions, et maintenant plus de cœurs construits sur la même puce de processeur (je pense que la norme actuelle pour les stations de travail est de 8 cœurs), permettent aux concepteurs de multiplier le travail effectué par une seule impulsion et de continuer ainsi. augmenter la puissance de traitement en termes d'instructions par seconde. Cependant, cette approche nécessite que les programmeurs exploitent tout le potentiel de la CPU en permettant à leur programme d'être exécuté par plusieurs cœurs simultanément, et cette conception "diviser pour régner" du programme ne peut vous mener jusqu'ici que dans de nombreux cas. Ce problème, connu sous le nom de "problème parallèle", doit être résolu par les concepteurs de CPU et les architectes de langage.

La vitesse d'horloge de la CPU est mesurée en Hertz (Hz) et, de manière générale, une CPU fonctionnant à 1 Hertz traite une instruction dans une ligne de code de programmation d'assemblage en une seconde. Grâce à cette mesure, un processeur qui fonctionne à 2,13 Giga-Hertz (GHz) est capable de traiter environ 2 130 000 000 lignes de code par seconde. Si vous possédez un système appelé Dual Core fonctionnant à 2,13 GHz, vous disposez d'une machine capable de traiter deux instructions dans le même laps de temps, à condition que le programme lui-même soit conçu avec la fonctionnalité Multithreading ou que vous disposiez de deux fonctions actives. programmes en cours d'exécution en même temps. Le multithreading signifie simplement que différents calculs d'un programme peuvent être délégués pour s'exécuter en parallèle sur une CPU séparée, le cas échéant.

La vitesse d'horloge est la métrique la plus utilisée par les annonceurs.