Wybierając komponenty do nowego komputera lub kupując nowego laptopa, wszyscy zwracają uwagę na częstotliwość taktowania procesora. Choć nie jest to jedyny z ważnych parametrów komputera i samego CPU, to z pewnością ma znaczenie dla jego wydajności. Z tego artykułu dowiecie się, co to jest taktowanie procesora i kiedy ma największe znaczenie.
Taktowanie procesora – co to właściwie jest
Obecne komputery działają w ten sposób, że nawet najbardziej złożone zadania dzielą na proste instrukcje, które przesyłane są do procesora zajmującego się obliczeniami niskopoziomowymi. Jego zadaniem jest ich wykonanie oraz zwrócenie wyników, które interpretowane są przez oprogramowanie, a następnie prezentowane użytkownikowi na ekranie lub w postaci plików zapisywanych na dysku (np. w czasie renderowania materiałów multimedialnych). Wszystko to dzieje się w zawrotnym tempie, które określane jest przez taktowanie rdzenia (lub rdzeni) procesora. Jego praca dzielona jest na cykle, w których tranzystory w nim umieszczone otwierają się, żeby przyjąć informacje, a następnie zamykają się, żeby je przetworzyć. Operacje te synchronizowane są przez wewnętrzny oscylator i są podstawową jednostką pozwalającą określić taktowanie procesora, zwane także częstotliwością lub prędkością jego zegara i opisywana jest obecnie w GHz. Jednostka taktowana zegarem 5,0 GHz jest w stanie wykonać pięć miliardów cykli w ciągu sekundy.
Taktowanie procesora – nie tylko ono ma znaczenie
Taktowanie procesora lata temu było jego najważniejszym parametrem. Działo się tak, ponieważ CPU były jednowątkowe, co oznacza, że w danej chwili były w stanie realizować jedno zadanie. Zegar procesora określał zatem szybkość, z jaką mogły sobie poradzić z zadaniami przed nimi stawianymi. Zmieniło się to w 2002 r. kiedy technika wielowątkowości współbieżnej trafiła pod strzechy zwykłych użytkowników wprost z mikroprocesorów stosowanych w serwerach. To właśnie wtedy firma Intel wprowadziła na rynek procesory Pentium 4 obsługujące Hyper Threading. To rozwiązanie pozwoliło procesorom obsługiwać jednocześnie dwa (a obecnie więcej) wątków jednocześnie. Zmieniło to całkowicie budowę mikroprocesorów, bo od tego czasu producenci CPU oprócz prześcigania się w wyścigu na najwyższe taktowanie procesora zaczęli rywalizować o tytuł układu, który mógłby w danych chwili zająć się coraz większą liczbą zadań. Przez lata jednak użytkownicy nawet wielordzeniowych procesorów byli jednak zakładnikami oprogramowania, które nie było w stanie wykorzystać tego potencjału i swoimi zadaniami nadal obciążało pojedynczy rdzeń procesora. Dziś sytuacja wygląda inaczej, bo systemy operacyjne, aplikacje oraz gry w większości potrafią rozłożyć zadania dla procesora na wiele wątków, dzięki czemu działają zdecydowanie efektywniej.
Taktowanie zegara w procesorach do gier
Jednym z najbardziej obciążających zadań, jakie można stawić przed CPU, jest uruchamianie wymagających gier. Wymagają one ogromnej mocy obliczeniowej nie tylko do wspomagania GPU w czasie generowania grafiki, ale także do obliczeń związanych z fizyką (interakcjami wszystkich elementów wirtualnego świata między sobą i graczem). Należy pamiętać, że w tym samym czasie konieczna jest obsługa systemu operacyjnego oraz procesów działających nieprzerwanie w tle i nie zawsze związanych z elektroniczną rozrywką. W takich zastosowaniach wyższe taktowanie procesora pozwala wszystkie operacje wykonywać szybciej, co z pewnością będzie pożądane przez graczy. Należy jednak zwrócić także uwagę na liczbę rdzeni w procesorze, bo nowoczesne oprogramowanie jest w stanie rozkładać swoje instrukcje na wiele wątków, które mogą być wykonywane jednocześnie, dzięki czemu skraca się czas konieczny do wykonywania poleceń przez procesor.
Taktowanie procesora można zmienić, czyli over i underclocking
Dostępne obecnie w sklepach CPU możemy dzielić ze względu na częstotliwość taktowania zegara, liczbę fizycznych rdzeni, liczbę obsługiwanych jednocześnie wątków lub to czy ich mnożnik jest zablokowany albo odblokowany. Ten ostatni parametr świadczy o tym, czy CPU pozwoli użytkownikowi w znacznym stopniu na zmianę taktowania procesora. Jednostki z odblokowanym mnożnikiem w połączeniu z odpowiednią płytą główną pozwalają na przetaktowanie CPU. Dzięki temu można przyspieszyć pracę procesora (overclocking) przez podniesienie częstotliwości zegara lub jego spowolnienie (underclocking) zmniejszając ten parametr. Możliwe jest to dzięki zmianie mnożnika (i często napięcia podawanego przez płytę główną do procesora) określającego częstotliwość taktowania zegara. Na prędkość jego pracy mają wpływ dwie wartości: częstotliwość (szybkość) pracy obsługiwanej przez niego magistrali oraz właśnie wspomniany wcześniej mnożnik. Ich iloczyn określa częstotliwość taktowania procesora. Zwiększenie mnożnika przyspiesza pracę komputera, ale wymaga większej ilości podawanego do CPU prądu, co wiąże się jednocześnie z generowanie przez układ większej ilości ciepła, które należy skutecznie odprowadzić z jednostki, żeby mogła pracować efektywnie. Zmniejszenie mnożnika pozwala spowolnić pracę komputera (jeśli nie wykorzystujemy jego całego potencjału) oraz podniesienie kultury pracy układu chłodzenia dzięki możliwości zmniejszenie napięcia potrzebnego procesorowi do stabilnej pracy.
Na over i underclocking podatne są także procesory z zablokowanym mnożnikiem, a do zmiany parametrów ich pracy nie jest wymagana specjalna płyta główna. Niestety ten sposób pozwala mienić taktowanie procesora w dość małym stopniu (większości przypadków). Możliwe jest to dzięki zmianie częstotliwości taktowania zegara Base Clock (BCLK), który odpowiada za częstotliwość zegarów bazowych procesora, ale połączony jest także z innymi komponentami jak RAM, czy magistrale PCI Express oraz SATA, określając ich przepustowość. Niestety są one bardzo wrażliwe na zmiany zegarów, z jakimi pracują, przez co BCLK zazwyczaj można podnieść w dość ograniczonym zakresie, bez negatywnego wpływu na stabilność pracy komputera.
Od tej zasady są jednak wyjątki, a są nimi procesory Intel Core 12. generacji Alder Lake z zablokowanym mnożnikiem (bez litery K w nazwie). W połączeniu z płytą główną wyposażoną w zewnętrzny generator BCLK możliwe jest przetaktowanie częstotliwości zegara procesora bez wpływu na stabilność pracy innych komponentów.
