آموزشسخت افزار

فرکانس پردازنده به چه معناست؟

یکی از عواملی که در هنگام خرید یگ پردازنده (CPU) نظر خریداران را به خود جلب می‌کند، فرکانس پردازنده و سرعت آن است. با ما همراه باشید تا در ادامه با پاسخ به سوال فرکانس پردازنده به چه معناست؟ هر آنچه را لازم است درباره فرکانس پردازنده بدانید با همدیگر مورد بررسی قرار دهیم.

فرکانس پردازنده به چه معناست؟

همه عبارات فرکانس پردازنده، سرعت پردازنده، فرکانس کاری، Clock Speed به یک مفهوم اشاره دارند. واحد سنجش فرکانس پردازنده هرتز (Hertz) می‌باشد. اما از آنجا که سرعت پردازنده‌ها بسیار بالا است، سرعت آن‌‌ها را با واحد گیگاهرتز (GHZ) بیان می‌کنند. این واحد به این معناست که یک پردازنده در هر ثانیه چند سیکل کاری را به طور کامل انجام می‌دهد. به عنوان مثال پردازنده‌ای با فرکانس 2 گیگاهرتز به این معناست که این پردازنده در یک ثانیه 2000000000 سیکل کاری را به پایان می‌رساند.

لازم به ذکر است که مفهوم یک سیکل کاری با انجام یک دستور متفاوت است. دستورات پردازنده به عنوان یک سیکل کاری تلقی نمی‌شوند. بلکه یک دستور ممکن است از 2 یا 3 سیکل کاری تا 10 سیکل کاری طول بکشد. در زمینه‌های تخصصی‌تر مهندسی کامپیوتر سیکل کاری را اصطلاحاً کلاک (Clock) می‌گویند. کلاک در واقع همان مفهوم سیکل کاری را دارد. به صورت علمی‌تر می‌توان گفت کلاک مانند یک ضربه است که با یک دوره تناوب (period) خاص کار می‌کند. پردازنده در هر مرتبه که یک کلاک می‌خورد یک سیکل کاری به جلو می‌رود. در مثال ذکر شده که یک پردازنده فرکانس کاری 2 گیگاهرتز داشت، به این معنی است که کلاک پردازنده 2000000000 بار در یک ثانیه ضربه می‌زند.

فرکانس پردازنده به چه معناست؟

اما در واقع عملکرد کلاک چگونه است؟ این عملکرد به این صورت است که یک سیم با دوره تناوب بسیار کمی دارای مقدار 1 و 0 می‌شود. مقدار 1 به معنی ولتاژ 5 ولت در این سیم است. مقدار 0 نیز به معنی ولتاژ 0 ولت در این سیم می‌باشد. پردازنده به یکی از تغییرات این ولتاژ حساس می‌باشد. به این معنی که اگر ولتاژ از 0 به 5 ولت رسید پردازنده یک سیکل کاری جلو می‌رود. اما اگر از 5 ولت به 0 ولت رسید این اتفاق نمی‌افتد.

نمودار کلاک

در زمینه تخصصی‌ مهندسی کامپیوتر به تغییر ولتاژ از 0 به 5، لبه بالا رونده کلاک (Rising Edge) ، و به تغییر ولتاژ از 5 به صفر لبه پایین رونده کلاک (Falling Edge) می‌گویند. پردازنده به یکی از این لبه‌‌ها باید حساس باشد. به این معنی که اگر پردازنده به لبه پایین رونده حساس بود دیگر نمی‌تواند به لبه بالا رونده هم حساس باشد.

آیا مقایسه فرکانس 2 پردازنده معیار خوبی برای مقایسه عملکرد آنهاست؟

همان طور که گفته شد، فرکانس پردازنده یک معیار برای عملکرد و سرعت پردازنده است. اما آیا این به معنای این است که هر چه فرکانس یک پردازنده بیشتر بود در نتیجه عملکرد بهتری خواهد داشت؟ جواب این سوال منفی است. هرچند متاسفانه بسیاری از فروشندگان با این موضوع آشناییت ندارند و از فرکانس پردازنده به عنوان اصلی‌ترین معیار مقایسه 2 پردازنده استفاده می‌کنند.

آیا مقایسه فرکانس 2 پردازنده معیار خوبی برای مقایسه عملکرد آنهاست؟

برای درک بهتر نقش فرکانس پردازنده در کارایی (performance) پردازنده، این مقایسه را به 2 بخش تقسیم می‌کنیم :

مقایسه فرکانس 2 پردازنده از نسل یکسان

در پردازنده‌هایی که نسل یکسانی دارند، مثلاً هر 2 از پردازنده‌های شرکت اینتل (Intel) و از یک نسل و یک مدل باشند، فرکانس پردازنده معیار بسیار خوبی برای مقایسه است. دلیل مناسب بودن این معیار در پردازنده‌های نسل‌ مشترک این است که مقدار کاری که یک پردازنده در یک سیکل انجام می‌دهد، یکسان است. به عنوان مثال یک دستور خاص مانند جمع 2 عدد اگر در پردازنده اول به 2 سیکل کاری احتیاج داشته باشد، در پردازنده دوم نیز به 2 سیکل کاری نیاز دارد. در این مقایسه مفهومی با عنوان کلاک بر دستور (Clock Per Instruction) مطرح می‌شود. این مفهوم به این معناست که اگر کلاک بر دستور یک پردازنده برابر 4 کلاک برای یک دستور خاص (توجه داشته باشید کلاک بر دستور برای دستورات مختلف متفاوت است) باشد، این پردازنده برای اجرای آن دستور به 4 سیکل کاری نیاز دارد.

اکنون می‌توان به راحتی نتیجه گرفت اگر کلاک بر دستور 2 پردازنده برای دستورات مختلف یکسان بود، مقایسه‌ فرکانس آن‌ها معیار بسیار مناسبی است. فرکانس بالاتر نشان دهنده این است که پردازنده تعداد سیکل‌های بیشتری در یک ثانیه طی می‌کند. که می‌توان نتیجه گرفت آن پردازنده عملکرد بهتری دارد.

مقایسه فرکانس 2 پردازنده از نسل‌ های مختلف

در مقایسه 2 پردازنده از نسل‌های مختلف مقایسه فرکانس پردازنده‌ها معیار مناسبی نیست. امروزه پردازنده‌ها تنوع بسیار زیادی دارند. آن‌ها علاوه بر نسل‌های مختلف، شرکت‌های سازنده مختلفی نیز دارند. پردازنده‌ها با نسل‌های مختلف مقدار کلاک بر دستور یکسانی ندارند. برای درک بهتر موضوع به این مثال توجه کنید : یک پردازنده با فرکانس 3 گیگاهرتز در اختیار داریم که مقدار کلاک بر دستور آن برای دستور جمع 2 عدد برابر 4 کلاک می‌باشد. پردازنده دیگری نیز وجود دارد که فرکانس آن 2 گیگاهرتز و کلاک بر دستور آن برای دستور جمع 2 عدد برابر 2 کلاک می‌باشد. پردازنده دوم با اینکه فرکانس کمتری دارد، اما کارایی بهتری از خود نشان می‌‌دهد.

اکنون که متوجه شدیم فرکانس پردازنده معیار مناسبی برای مقایسه 2 پردازنده از نسل‌های مختلف نیست، برای مقایسه این پردازنده‌ها باید چکار کنیم؟ بهترین راه برای مقایسه کارایی (Performance) پردازنده‌ها، استفاده از بنچمارک (Benchmark) است. بنچمارک‌ها برنامه‌هایی را بر روی پردازنده‌های مختلف اجرا می‌کنند و نتایج آن‌ها را بررسی می‌کنند. تصویر زیر را مشاهده کنید :

مقایسه پردازنده‌هایی با نسل‌های مختلف

تصویر بالا مقایسه چند سری مختلف از پردازنده‌های شرکت Intel و AMD است. این مرتب سازی بر اساس نرخ فریمی (Frame Rate) که از پردازنده‌ها در اجرای بازی آنلاین DOTA 2 دریافت کرده‌اند می‌باشد.

فرکانس متغیر در پردازنده‌ها به چه منظور است؟

امروزه پردازنده‌هایی که در کامپیوترها، لپ تاپ‌ها، گوشی‌های هوشمند و … استفاده می‌شوند دارای یک فرکانس ثابت نبوده و یک بازه فرکانسی را ارائه می‌دهند. به عنوان مثال پردازنده‌ای دارای محدوده فرکانس 2.5 گیگاهرتز تا 4 گیگاهرتز می‌باشد. اما این بازه به چه معناست؟ فرکانس پردازنده 2.5 گیگاهرتز است یا 4 گیگاهرتز؟

در پاسخ به این سوالات باید به شما بگوییم فرکانس پردازنده شما می‌تواند هر عددی بین 2.5 تا 4 گیگاهرتز باشد. مقدار فرکانس پردازنده‌هایی که فرکانس آن‌ها به صورت بازه‌ای است، متغیر بوده و میزان آن به میزان استفاده از پردازنده وابسته است. در مواقعی که شما در حال انجام دادن یک کار سبک با سیستم مانند مشاهده یک فیلم هستید، پردازنده شما کار سختی بر دوش ندارد و از فرکانس‌های پایین محدوده خود استفاده می‌کند‌. اما در مواقعی که در حال انجام کار سنگینی با سیستم خود هستید و پردازنده دستورات فراوانی را باید اجرا کند، این فرکانس به میزان حداکثری خود می‌رسد. به این فناوری Intel Speedstep می‌گویند. این فناوری در صورت روشن بودن به پردازنده امکان داشتن هر فرکانسی بین ابتدا و انتهای بازه فرکانس را می‌دهد. اما اگر آن را خاموش کنید، فرکانس پردازنده شما یا در حالت حداقلی و یا حداکثری قرار می‌گیرد.

این استراتژی به منظور جلوگیری از اتلاف انرژی، افزایش طول عمر پردازنده‌ها و جلوگیری از تولید گرمای زیاد در پردازنده اجرا می‌شود. به هیچ عنوان در هنگام اجرای برنامه‌های سنگین نگران فشار وارده بر پردازنده خود نباشید زیرا محدوده فرکانسی پردازنده‌ها، محدوده استانداردی بوده و در این بازه فشار وارده بر پردازنده باعث آسیب دیدن آن نمی‌شود.

تصویر زیر فرکانس یک پردازنده را در بازه زمانی 1 ساعت نشان می‌دهد:

فرکانس منغیر یک پردازنده در بازه زمانی 1 ساعت

البته راه‌های وجود دارد که مقدار حداکثری این بازه را افزایش دهید و از پردازنده خود کارایی بهتری دریافت کنید. به این کار اورکلاک کردن پردازنده می‌گویند. برای آموزش اورکلاک کردن پردازنده مقاله آموزش کامل اورکلاک سی پی یو را مطالعه کنید. اما این کار مشکلاتی را برای شما ایجاد می‌کند. یکی از مشکلاتی که برای شما با انجام این کار ایجاد می‌شود، کاهش طول عمر پردازنده است. همچنین به دلیل تولید گرمای بیش از حد مجاز، این کار می‌تواند به پردازنده و یا حتی دیگر اجزای سخت افزاری شما آسیب برساند. پس توصیه نمی‌شود آن را امتحان کنید.

اکنون که با مفهوم فرکانس پردازنده آشنا شدید می‌توانید کارایی پردازنده خود را محک بزنید و از قدرت آن آگاه شوید. امیدواریم توانسته باشیم شما را در مسیر آشنایی بیشتر با پردازنده راهنمایی کرده باشیم. برای بیان سوالات و پیشنهادات خود، آن‌ها را زیر این مطلب با ما در میان بگذارید تا به سوالاتتان پاسخ دهیم و از پیشنهاداتتان بهره ببریم.

امید اتحادمحکم

کارشناس واحد تولید محتوا و کارشناس ارشد فنی نت‌رانه. دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد برق از دانشگاه گیلانه. پیش از این‌که به خانواده‌ی نت‌ران بپیونده، به‌مدت 4 سال در زمینه‌ی اتوماسیون صنعتی و طراحی مدارهای الکترونیکی فعالیت حرفه‌ای داشته. امید در زمینه‌ی تولید و بازاریابی محتوا تخصص داره.
خبرنامه
Notify of
guest
2 نظرات
جدیدترین
قدیمی‌ترین Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments
mohsen

سلام لپ تاپ asus vivobook r521jp می‌تونه بازی red dead رو اجرا کنه و اگه می‌تونه با چند فریم؟

فراز رستمی

سلام محسن جان،
بله میتونه، با رزولوشن ۱۲۸۰×۷۲۰ بهت ۲۰ fps میده و با رزولوشن ۱۹۲۰×۱۰۸۰ بهت ۱۵ fps میده.

همچنین ببینید
بستن
دکمه بازگشت به بالا