В вычислительной технике множитель тактовой частоты (или множитель ЦП или отношение шины к ядру ) устанавливает отношение внутренней тактовой частоты ЦП к внешне подаваемым тактовым частотам . Это может быть реализовано с помощью схемы умножения частоты с фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ) . Таким образом, ЦП с множителем 10x будет видеть 10 внутренних циклов для каждого внешнего тактового цикла . Например, система с внешним тактовым сигналом 100 МГц и множителем тактовой частоты 36x будет иметь внутренние тактовые частоты ЦП 3,6 ГГц. Внешние шины адреса и данных ЦП (часто совместно называемые передней боковой шиной (FSB) в контексте ПК ) также используют внешние тактовые частоты в качестве фундаментальной временной базы; однако они также могут использовать (небольшое) кратное этой базовой частоты (обычно два или четыре) для более быстрой передачи данных.
Внутренняя частота микропроцессоров обычно основана на частоте FSB. Для расчета внутренней частоты ЦП умножает частоту шины на число, называемое множителем тактовой частоты. Для расчета ЦП использует фактическую частоту шины, а не эффективную частоту шины. Чтобы определить фактическую частоту шины для процессоров, которые используют шины с двойной скоростью передачи данных (DDR) (AMD Athlon и Duron) и четырехскоростные шины (все микропроцессоры Intel, начиная с Pentium 4), эффективную частоту шины следует разделить на 2 для AMD или на 4 для Intel.
Множители тактовой частоты на многих современных процессорах фиксированы; обычно их невозможно изменить. Некоторые версии процессоров имеют разблокированные множители тактовой частоты; то есть их можно «разогнать», увеличив настройку множителя тактовой частоты в программе настройки BIOS материнской платы. Некоторые инженерные образцы ЦП также могут иметь разблокированный множитель тактовой частоты. Многие квалификационные образцы Intel имеют заблокированный максимальный множитель тактовой частоты: эти ЦП могут работать на пониженной частоте (работать на более низкой частоте), но их нельзя разогнать, увеличив множитель тактовой частоты выше, чем предусмотрено конструкцией ЦП. Хотя эти квалификационные образцы и большинство серийных микропроцессоров нельзя разогнать, увеличив множитель тактовой частоты, их все равно можно разогнать, используя другой метод: увеличив частоту FSB.
По состоянию на 2009 год [update]компьютеры имеют несколько взаимосвязанных устройств (ЦП, ОЗУ, периферийные устройства и т. д. – см. схему), которые обычно работают на разных скоростях. Таким образом, они используют внутренние буферы и кэши при общении друг с другом через общие шины в системе. В ПК внешние шины адреса и данных ЦП соединяют ЦП с остальной частью системы через « северный мост ». Почти каждый настольный ЦП, произведенный с момента появления 486DX2 в 1992 году, использовал множитель тактовой частоты для запуска своей внутренней логики на более высокой частоте, чем его внешняя шина, но при этом оставался синхронным с ней. Это повышает производительность ЦП, полагаясь на внутреннюю кэш-память или широкие шины (часто также способные выполнять более одной передачи за тактовый цикл), чтобы компенсировать разницу в частоте.
Некоторые процессоры, такие как Athlon 64 и Opteron , обрабатывают основную память , используя отдельную и выделенную шину памяти низкого уровня . Эти процессоры взаимодействуют с другими устройствами в системе (включая другие процессоры) с помощью одного или нескольких каналов HyperTransport немного более высокого уровня ; как и шины данных и адреса в других конструкциях, эти каналы используют внешние часы для синхронизации передачи данных (обычно 800 МГц или 1 ГГц, по состоянию на 2007 год).
Некоторые системы позволяют владельцам изменять множитель тактовой частоты в меню BIOS . Увеличение множителя тактовой частоты увеличит тактовую частоту ЦП, не влияя на тактовую частоту других компонентов. Увеличение внешней тактовой частоты (и скорости шины) повлияет на ЦП, а также на ОЗУ и другие компоненты.
Эти настройки обеспечивают два распространенных метода разгона и понижения тактовой частоты компьютера, возможно, в сочетании с некоторой корректировкой напряжений ЦП или памяти (изменение кристаллов генератора происходит лишь изредка); обратите внимание, что неосторожный разгон может привести к повреждению ЦП или другого компонента из-за перегрева или даже пробоя напряжения. Более новые ЦП часто имеют заблокированный множитель тактовой частоты , что означает, что скорость шины или множитель тактовой частоты не могут быть изменены в BIOS, если только пользователь не взломает ЦП, чтобы разблокировать множитель. Однако высокопроизводительные ЦП обычно имеют разблокированный множитель тактовой частоты.
На более ранних материнских платах может потребоваться вручную установить внешнюю частоту ЦП и множитель ЦП с помощью встроенной перемычки. Позже, в эпоху Pentium III и Pentium 4 , многие материнские платы могут определять частоту ЦП автоматически с помощью CPUID . [1]
Фраза «удвоение тактовой частоты» подразумевает умножение тактовой частоты на два.
Примеры процессоров с удвоенной тактовой частотой:
В обоих случаях общая скорость систем увеличилась примерно на 75%. [ необходима цитата ]
К концу 1990-х годов почти все высокопроизводительные процессоры (за исключением типичных встраиваемых систем ) работали на более высоких скоростях, чем их внешние шины, поэтому термин «удвоение тактовой частоты» во многом утратил свою актуальность.
Для приложений, привязанных к ЦП, удвоение тактовой частоты теоретически существенно улучшит общую производительность машины, при условии, что выборка данных из памяти не станет узким местом. В более современных процессорах, где множитель значительно превышает два, пропускная способность и задержка определенных микросхем памяти (или контроллера шины или памяти) обычно становятся ограничивающим фактором.