Что значит частота процессора
На что влияет частота процессора
Частота процессора – это величина, определяющая, как часто на центральный процессор (ЦП) приходят тактовые импульсы, синхронизирующие его работу. Многих пользователей интересует вопрос – в чем измеряется частота. Она измеряется в герцах, или количестве изменений состояния тактового входа ЦП в секунду. Фактически измерение частоты используют преимущественно для определения производительности системы.
Важно! Если частота ЦП составляет, например 3 ГГц, это вовсе не значит, что он выполняет три миллиарда команд в секунду. Каждая команда может выполняться несколько тактов.
Все современные центральные процессоры (ЦП) работают по следующей схеме: каждое действие в них происходит поэтапно, с приходом на специальный вход ПЦ (обычно обозначаемый CLK – от слова clock) очередного импульса. Каждый импульс называется тактом. Несколько тактов составляют так называемый «машинный цикл» — минимальное время между обращением процессора к памяти, необходимым для считывания команды.
Работа ЦП состоит в чтении команды и её выполнении. В среднем на один машинный цикл уходит около трёх тактов и ещё несколько тактов уходит на исполнение команды. В системе команд семейств х86 или х64 длительность команд может достигать от 3 до 30 тактов. Кроме того, в работе ЦП также присутствуют такты простоя.
То есть, фактическое быстродействие (число команд исполняемых ЦП в секунду) хоть и зависит от частоты, но не равно ей.
В данной статье будет рассмотрено, как узнать тактовую частоту, как проверить её на соответствие штатной величине, и как изменить значения частоты процессора.
Описание тактовой частоты процессора
Фактически частота ЦП, на которой он работает, является величиной, зависящей от двух важных параметров:
Итоговая величина получается умножением одного параметра на другой. То есть каждый параметр может влиять общую частоту. Например, у процессоров Intel Core i7-4700 значение FSB равно 100 МГц, а множитель может меняться от 23 до 23 в зависимости от режима работы ЦП. Что соответствует реальному значению тактовой частоты процессора от 2300 МГц до 3300 МГц.
Обозначение и измерение частоты процессора
Частота обозначается на корпусе процессора или в его документации. Сразу следует отметить, что в этих местах указывается её штатная величина для ЦП. Измерение её реального показателя для ЦП может производиться либо средствами операционной системы, либо при помощи сторонних программ.
Влияние показателя
Частота является базовой величиной, влияющей на производительность компьютерной системы в целом. Это один из основных параметров, определяющий быстродействие ПК. Влияние других параметров (числа ядер, объёма кэш памяти и т.д.) проявляется не более, чем в 20% случаев.
Фактически для увеличения производительности системы можно попытаться увеличить значение тактовой частоты ЦП в тех пределах, которые будет позволять аппаратная часть компьютера.
Определение штатной и действующей частоты процессора
Штатная частота – это такое её значение, при котором ЦП работает в номинальном режиме с расчётным быстродействием и его тепловыделение не превышает максимально допустимого значения.
Помимо штатной величины оперируют понятием действующей частоты. Это просто то её значение, с которым ЦП работает в настоящее время. Она может быть выше штатной (например, для игр нужна максимальное быстродействие, чтобы обеспечить наибольшую производительность графической подсистемы) или же заниженной, когда ПК находится в режиме покоя.
Посмотреть значения штатной и действующей частоты можно стандартными средствами, встроенными в Windows 7 или Windows 10. Даже минимальный диагностический функционал, установленный на этих системах, позволяет находить эти параметры. Операционные системы способны находить практически все существующие ЦП в базе данных и выводить их штатную величину (в свойствах системы), а также определять действующую (в диспетчере задач).
Кроме того, определить все перечисленные параметры можно при помощи любой сторонней программы диагностики, например:
Перечисленные программы способны определять как действующее, так и штатное значение. Кроме того, штатную величину можно узнать, посмотрев BIOS ПК в разделе CPU Info или CPU Clock Settings.
Внимание! Частота может быть легко изменяема в биосе. Собственно, практически весь разгон ЦП с тонкой настройкой его параметров корректно можно реализовать исключительно через BIOS.
Как узнать изменить частоту процессора
Вопрос, как узнать частоту ЦП, фактически уже рассмотрен. Даже обычные средства Windows позволяют делать это без каких бы то ни было проблем. Однако, большинство пользователей волнуют более насущные вопросы: им нужно выжать из своих ПК максимум производительности.
Поэтому работа в режиме «турбо» у большинства ПК давно уже стала практически штатным режимом. Работа современных систем охлаждения позволяет без особых проблем увеличивать значение частоты на 20-30% от штатной, при этом не опасаясь за судьбу своего ЦП. Именно поэтому многие пользователи увеличивают быстродействие своих ЦП всеми доступными методами: от изменений планов быстродействия и электропитания до аппаратного разгона процессора.
Рассмотрим, как увеличить тактовую частоту ЦП. Поскольку её итоговое значение получается в виде произведения величины FSB на множитель, есть два пути: увеличение FSB, либо увеличение множителя.
Однако, оба имеют свои ограничения. Величина множителя изначально заблокирована производителем на каком-то уровне, незначительно превышающем максимальное значение. Например, множители у упомянутого выше i7-4700 имеют следующие значение:
То есть, максимальное значение частоты, с которой может работать данный ЦП, составляет 3500 МГц, однако, производитель приводит не эту величину, а немного меньшую (3300 МГц), то есть максимальный разгон данного процессора по множителю составит всего лишь 6%.
Внимание! Существуют серии процессоров «для энтузиастов», у которых верхнее значение множителя разблокировано, то есть способно принимать, в принципе, любые значения. Подобные ЦП обозначаются индексом «К» или «Х».
Ограничение по FSB обусловлено не только физическими процессами в ЦП, но и поведением материнки и всего остального «обвеса»: памяти, видеокарты, USB и т.д., поскольку каждое из этих устройств также ориентируется на работу, с которой работает FSB.
Реальный рост скорости ЦП при увеличении FSB может доходить до 50%. Однако, это экстремальные случаи, требующие не только экстремальных систем охлаждения, но и настройки задержек в работе всех перечисленных устройств. Выигрыш быстродействия здесь получится только в том случае, если эти задержки не будут влиять на производительность.
Непосредственно само увеличение частоты процессора может быть осуществлено несколькими методами:
Последний способ наиболее предпочтителен, поскольку именно он позволяет управлять и FSB и множителем. Кроме того, данное решение даёт возможность увеличивать напряжение питания ЦП, если разгон при обычном способе не приносит результата. При этом пользуются простым правилом: постепенно увеличивают FSB на 2-3% и следят за стабильностью системы. Если система не даёт сбоев, переходят на повышенную частоту, если сбои есть, повышают напряжение.
Увеличение частоты прекращают на последнем её стабильном значении, при котором повышение напряжения не опасно для ЦП (не более +10% от номинального значения).
Решение вопроса, как уменьшить частоту, состоит в противоположных действиях: обычно при этом убирается весь разгон, а ПК переводится на план электропитания, имеющий минимальное энергопотребление. При этом система сама понизит частоту ЦП до нужных значений.
Зависимость частоты процессора от количества ядер
Фактически число или количество ядер на частоту никакого влияния не оказывает. Однако, есть некоторые особенности работы многоядерных систем, связанные с этим. Вообще-то изначально многоядерность планировалась, как дальнейшее достижение всё большей производительности. Но со временем стало понятно, что быстродействие современных ЦП в тривиальных задачах и так более, чем достаточное.
И на первое место в большем количестве задач стали выходить не сколько вопросы производительности, сколько вопросы энергосбережения. Последние требовали снижения частоты, поскольку, как показала практика, чаще снизить частоту выгоднее, чем поддерживать её в каком-то постоянном значении.
До 2015 года все многоядерные ЦП имели единые значения скорости работы для каждого ядра. И только появление в 2015 году семейства Skylake позволило устанавливать для каждого ядра своё быстродействие. Для всех последующих поколений (шестое и более поздние) понижать или повышать частоты можно для каждого ядра в отдельности. Методы, как понизить частоту или повысить её для каждого ядра в отдельности, такие же, как и для процессора в целом. Современные твикеры позволяют вести тонкую настройку частоты каждого ядра.
То есть теперь вопрос, что важнее: скорость или потребление решается уже на уровне ядра.
Способы изменения частоты процессора на ПК и ноутбуке
На ноутбуке способов изменения частоты, связанных со встроенным функционалом (BIOS и т.д.) относительно немного, поскольку производители сознательно «огораживают» своих пользователей от всех потенциально опасных действий. В этом есть своя логика, поскольку ноуты являются персоналками, работающими практически на пределе своих способностей и неизвестно, как они себя поведут при нарушении в них баланса тепловыделения и теплоотвода.
Какая частота для ноутбука является штатной, можно узнать из его описания, но какая будет максимальной, скорее всего, определять придётся самостоятельно, поскольку ориентироваться на опыт других пользователей в этом вопросе, мягко говоря, не стоит. Дело в том, что в силу особенностей дизайна ноутов даже незначительные изменения в конструкции могут оказать существенное влияние на его охлаждение. А зачастую и даже изделия из одной партии ведут себя в одних и тех же задачах совершенно по-разному.
Поэтому, решая вопрос, как поднять частоту на ноуте, следует очень внимательно следить за его состоянием, поскольку сложность настроек параметров тепловой безопасности такого типа персоналок может сыграть с пользователем злую шутку. Например, можно настроить ноут на минимальную интенсивность системы охлаждения, но при этом при помощи твикера дать ему разгон на процессор. Как при этом он себя поведёт – неизвестно. Если отключится – хорошо. А если нет?
В любом случае, экспериментируя с FSB или множителем ЦП ноутбука, следует пользоваться только программами-твикерами, разработанными исключительно производителями ноута. Стороннее программное обеспечение лучше не использовать.
Тактовая частота процессора
Быстрая скорость выполнения задач – это цель каждого активного пользователя, решившего обновить персональный компьютер. Вне зависимости от предпочтений, как для геймеров, так и для видеомонтажеров, дизайнеров, копирайтеров и художников – нужно хорошее «железо», а в частности «камень». Многие, с целью увеличить производительность, покупают новый плашки оперативной памяти, забывая, что за скорость и качество выполнения задач отвечает другой компонент – центральный процессор. Чтобы купить подходящий «камень», важно уделить внимание всем характеристикам, но в первую очередь тактовой частоте, что это такое и как ее определить, разобраться нужно до покупки компьютера.
CPU персонального компьютера предопределяет его работу как в настоящем, так и в будущем. Возможность увеличить его показатели в будущем есть, но покупать следует сразу современную модель. Сэкономив пару тысяч, вы сокращаете актуальность «камня» на пару лет.
Что такое тактовая частота
Количество команд (тактов), которое выполняет процессор за 1 секунду, это и есть тактовая частота процессора. В роли единицы измерения для этой характеристики используются «герц», обозначение которого «HZ» или в русскоязычном варианте «ГЦ». Количество выполняемых тактов в секунду у современных процессоров превышает значения в 2-4 миллиона герц, поэтому чаще можно встретить модели с тактовой частотой в 2-4 GHZ (ГигаГерц).
Если говорить профессиональным языком, что значит термин тактовая частота процессора, то это количество приходящих на ЦП тактовых импульсов, которые синхронизируют его работу. Это понятие более точное, так как операции на современном компьютере могут состоять не просто из нескольких тактов, а иногда из десятков тактов. Поэтому и характеристики в несколько миллионов герц являются вполне адекватными, а не превышающими норму.
На что влияет частота процессора
Таким образом даже разобравшись, что такое частота у процессора, обычный пользователь не до конца может понять, на что именно влияет этот показатель. Согласно заявлениям разработчиков, количество герц определяет, с какой скоростью ЦП, используя вычислительные мощности, выполняет задачи. Одним словом, данный показатель влияет на производительность, а следовательно, на качество работы пользователя.
Как узнать тактовую частоту процессора
Узнать характеристики процессора можно несколькими способами, стандартные обычно указываются в описании к модели процессора и на самом «камне». Информацию о CPU можно найти в разделе «Свойства системы», открыв «Панель управления ОС». Но эти два метода дают информацию о показателях, установленных по умолчанию. 
Для получения основных данных о ПК не нужны никакие утилиты
Показатели каждой из разновидности частот можно как понижать, так и снижать. Узнать, какая тактовая частота у процессора, возможно в программах: CPU-Z, AIDA64, HWInfo и др. Также эта характеристика указана в BIOS. Для получения информации, нужно открыть его (при загрузке компьютера нажмите «F12» или «Del», в зависимости от модели материнской платы), а затем откройте раздел «CPU Info».
Нужно ли изменять тактовую частоту
С целью повысить технические данные процессора и увеличить его производительность, можно изменить тактовую частоту CPU. Недостатком этого будет то, что после повышения входящих тактов, увеличится не только количество герц, но и количество подаваемой энергии. Будет регулярно перегреваться процессор, а значит, для его стабильной работы понадобится дополнительное охлаждение.
Решение изменить производительность – дело индивидуальное. Это делать можно, но с осторожным переходом между показателями, регулярно наблюдая за температурным режимом компьютера. Делать это не обязательно, но актуально, если ЦП слишком слаб для определенной игры или для работы в программе либо уже устарел.
Постоянный перегрев CPU гарантированно приведет к его постепенному повреждению и преждевременному выходу из строя.
Зависимость частоты процессора от количества ядер
Некоторые пользователи считают, что тактовая частота процессора – это показатель, который зависит от количества ядер, что указано в характеристиках. Это не так – данные показатели не являются смежными и никак не связаны друг с другом.
Многоядерность центрального процессора — это параметр, который первоначально должен был увеличивать количество обрабатываемых тактов, но из-за большого энергопотребления, разработчики не стали использовать эту особенность CPU. Оказалось, что процессор лучше себя чувствует при увеличении количества герц через множитель для всего устройства, а не при настройке каждого ядра.
Интересно! В твикерах (утилиты для тонкой настройки операционной системы) можно изменить значение частоты для каждого ядра по отдельности. Но только специалистами, так как самостоятельная работа с многоядерностью попросту уничтожит процессор.
Варианты изменения частоты процессора на ноутбуке и компьютере
Указанные в характеристиках к процессору герцы — это тактовая частота, которая установлена по умолчанию. Стандартные настройки увеличивают срок службы этого важного и дорогостоящего компонента, так как CPU не перегревается. Но если позволяет ПК, например, при установленной жидкостной системе или наличии в корпусе современных куллеров, можно разогнать процессор.
При желании можно увеличить количество GHz на любом ПК, но важно контролировать температуру и следить, не перегревается ли дорогостоящий компонент. Поэтому перед разгоном тактовой частоты нужно установить специальные утилиты, которые отображают температуру ЦП.
Справка. Увеличение тактовой частоты вручную или «разгон» также называют «оверлокингом».
Важно! Множитель нельзя сразу увеличивать на несколько единиц, это может привести к выходу из строя самого процессора – чем выше множитель, тем больше подается энергии. Если кулеры сломаны или недостаточно охлаждают системный блок, «камень», «сердце компьютера», просто сгорит, даже при первом запуске. Постепенно поднимая множитель и проверяя показатели температуры, пользователь определяет, какое значение оптимально.
Для оверлокинга и определения температуры лучше всего подходит утилита «AIDA64». С помощью этого твикера можно узнать все показатели материнской платы, операционной системы, SSD и HDD дисков. Но она чаще всего используется именно для настройки ЦП. 
Как видно на картинке, процессор, имеющий 3.4 GHz, переформатирован до 4.4 GHz
Кроме множителя, нужно увеличить и питание процессора, но делать это следует осторожно, также проверяя после каждого шага работу системы. Поднять этот параметр можно в настройках BIOS, в том же разделе, где повышается множитель, в пункте «CPU Over Voltage». 
Кроме настройки в утилитах, нужно регулярно менять термопасту и относиться к этому компоненту с осторожностью
Вышеуказанный способ, подойдет не для всех компьютеров. Метод настройки и допустимые значения различаются для каждой материнской платы, версии BIOS и других параметров. Разгон «AMD FX-4300» к примеру, требует отключения некоторых параметров, подробнее про оверлокинг этой модели ЦП читайте тут.
Например, ПК не будет показывать полную эффективность оверлокинга, если установленная оперативная память не справляется с ним. Самостоятельный разгон нужно делать осторожно, проверяя работу всех параметров. И помните, оверлокинг не является гарантийным случаем и если «камень» сгорит, то в этом будет виноват пользователь.
Что такое тактовая частота?
Основные моменты:
Технология Intel® Turbo Boost.
Тактовая частота — это одна из главных технических характеристик процессора, но какую роль она играет? 1
Тактовая частота — это одна из главных технических характеристик процессора, но какую роль она играет? 1
Процессор — это мозг вашего компьютера, и его производительность имеет решающее значение для скорости загрузки программ и стабильности их работы. Однако существует несколько способов измерения производительности процессора. Тактовая частота или просто «частота» — один из самых важных показателей.
Если вы хотите узнать тактовую частоту своего компьютера, откройте меню «Пуск» (или нажмите клавишу Windows*) и введите текст «О системе». Модель и тактовая частота вашего процессора будут показаны в графе «Процессор».
Что такое тактовая частота?
Обычно чем больше тактовая частота, тем быстрее работает процессор. Однако существует и много других факторов.
Ваш процессор каждую секунду обрабатывает множество команд различных программ (в форме низкоуровневых расчетов, таких как арифметические операции). Тактовая частота определяет количество циклов, выполняемых процессором за секунду и измеряется в гигагерцах (ГГц).
С технической точки зрения цикл представляет собой импульс, синхронизируемый внутренним осциллятором, но для наших целей это базовая единица, помогающая понять концепцию тактовой частоты процессора. В течение каждого цикла в процессоре открываются и закрываются миллиарды транзисторов.
Частота определяет количество операций, выполняемых за заданное время, как указывалось выше.
Процессор с тактовой частотой 3,2 ГГц выполняет 3,2 млрд. циклов в секунду. (В старых процессорах тактовая частота измерялась в мегагерцах или миллионах циклов в секунду).
Иногда в одном тактовой цикле выполняется несколько команд, а в других случаях одна команда обрабатывается за несколько тактовых циклов. Поскольку разные архитектуры процессоров обрабатывают команды по разному, лучше всего сравнивать тактовую частоту процессоров одной марки и одного поколения.
Например, новый процессор может легко обойти по производительности процессор пятилетней давности с более высокой тактовой частотой, поскольку новая архитектура обрабатывает команды более эффективно. Процессор Intel® серии X может обойти по производительности процессор серии K с более высокой тактовой частотой за счет того, что он распределяет задачи между большим количеством ядер и имеет больший размер встроенной кэш-памяти. Но в пределах одного поколения процессор с более высокой тактовой частотой обычно превосходит по производительности процессор с более низкой тактовой частотой при работе в нескольких приложениях. Именно поэтому важно сравнивать процессоры одной марки и одного поколения.
Как работает автоматическое повышение частот у процессоров Intel и AMD
Содержание
Содержание
За производительность компьютера отвечают не только ядра и потоки. В современных чипах производители управляют частотой и вычислительной мощностью при помощи технологий Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost. Но у каждой из них есть свои нюансы и особенности. Чтобы разобраться, как они работают, нужно понять, что такое частота, почему она тактовая, и как это влияет на мощность процессора.
Почему частота «тактовая»?
Если говорить просто, частота — это повторяющиеся действия. Частота указывает только быстроту объекта, но не его производительность. Например, двигатель внутреннего сгорания вращает маховик со скоростью 2000 оборотов в минуту. При этом он может выдавать разную полезную мощность.
С помощью тактов обозначают производительность — количество выполненной полезной работы за одно движение. Чтобы разобраться в значении тактов и частоты, можно обратиться к математике. Например, перед нами находятся два колеса, у одного из них радиус 10 дюймов, у другого — 20 дюймов, поэтому, несмотря на одинаковую частоту вращения, колеса будут иметь разную скорость. В этом случае обороты можно принять за такты, а километраж, который колесо проезжает за один оборот — тактовой частотой или производительностью. Отсюда следует, что просто частота — это не качественное, а количественное обозначение. А частота с указанием такта — это уже показатель производительности. Именно тактовая частота указывает на производительность процессоров.
Регулируемая частота
Процессоры — это микросхемы, которые включают миллиарды транзисторов. Высокая плотность компоновки позволяет уместить в одном квадратном сантиметре электрическую схему размером с футбольное поле. Такая конструктивная особенность ставит жесткие условия для работы электроники.
Так, для эффективной работы процессору приходится динамически управлять тактовой частотой. Это полезно для производительности или, наоборот, для снижения нагрева и потребления, поскольку система балансирует на идеальном соотношении мощности и эффективности.
Фирменные технологии, включая Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost, лишь частично отвечают за работу алгоритмов управления частотой, их основная цель — повышение частоты сверх базового значения (разгон). Однако динамическая частота берет начало далеко за пределами процессорных технологий — отправной точкой в формировании частоты процессора является тактовый генератор.
Тактовый генератор
Это микросхема, которая синхронизирует работу компьютерных комплектующих. Другими словами, это точные часы, которые независимо и равномерно отбивают такт за тактом. Основываясь на времени между тактами, остальная электроника понимает, когда и как нужно работать.
В современных системах частота тактового генератора зафиксирована на отметке 100 МГц, хотя и может варьироваться в пределах нескольких процентов, чтобы избежать интерференции собственного излучения с высокочастотным излучением других компонентов.
Множитель
Процессор управляет частотой ядер с помощью множителя. Чтобы получить необходимую частоту ядер, система умножает постоянное значение частоты генератора на необходимое значение множителя. В таком случае динамическая частота касается только процессора, тогда как остальные компоненты подчиняются собственным правилам формирования частоты.
До появления новых процессоров, множитель оставался постоянной величиной, потому что его блокировали на заводе аппаратно. Пользователи довольствовались ручной регулировкой частоты через шину: чем выше частота тактового генератора, тем выше частота ядер. В прошлом комплектующие не требовали предельно стабильной частоты BCLK, а в современных платформах ей уделяют особое внимание.
Например, разгоняя систему через шину, мы не только поднимаем частоту процессора, но и увеличиваем частоту оперативной памяти, графического ядра и даже накопителей. К перепадам частоты чувствителен контроллер твердотельного накопителя: он может сыпать ошибками даже при колебаниях шины на 2-3 МГц от заводского значения. Чтобы избежать этого, производители сделали множитель динамическим.
Как работает автоматическая регулировка частоты
Высокая тактовая частота просто необходима для вычислительной мощности ядер. Однако, лишние мегагерцы не только повышают производительность чипа, но также влияют на энергопотребление, нагрев, стабильность и даже безопасность системы. С появлением мощных процессоров появилась необходимость управлять частотой так, чтобы компьютер работал сбалансированно. Есть нагрузка — есть частота, нет нагрузки — процессор отдыхает и не греет воздух в корпусе.
Сначала динамическая частота использовалась для экономии энергии, позже процессоры научились автоматически разгоняться. Производители процессоров догадались, насколько выгодно выпускать чипы, разогнанные с завода. Поэтому тонкое управление частотой и другими параметрами теперь берут на себя фирменные технологии, такие как Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost.
Intel Turbo Boost
История фирменной технологии начинается с процессоров i7 серии 9xx. Это семейство Bloomfield, в модельном ряду которого появились чипы с поддержкой технологии Hyper Threading и, конечно, Intel Turbo Boost.
Первая версия позволяла разгонять процессор всего на 200-300 МГц выше базовой частоты. Это было физическим ограничением: кремний того времени тяжело переваривал разгон, и без существенного повышения температуры и напряжения было сложно взять рекордные цифры в полной нагрузке на все ядра.
Но вместе с развитием полупроводников и техпроцессов процессоры приобрели врожденную способность к хорошему разгону. Теперь поднять частоту на 1 ГГц от базовой не составляет труда даже автоматике, особенно после того, как в Intel доработали фирменную технологию и представили несколько дополнительных алгоритмов. Вторая версия Intel Turbo Boost появилась в процессорах еще в 2010 году и по сей день работает даже в самых совершенных и актуальных чипах семейства Rocket Lake.
Как это работает
С помощью технологии Turbo Boost 2.0 процессор управляет тактовой частотой так, чтобы ядра оставались производительными во всех нагрузках без перегрева и выхода за рамки заводского теплопакета. Правда, есть несколько нюансов. Рассмотрим работу Turbo Boost на процессорах Coffee Lake.
Например, TDP процессора составляет 95 ватт, но при этом система буста позволяет процессору в течение некоторого времени работать с большим энергопотреблением. Эти параметры настраиваются автоматически, а материнские платы на базе Z-чипсетов даже позволяют регулировать их вручную:
Настройки, выделенные красным блоком на скриншоте, относятся к технологии Turbo Boost. Это основные параметры, которые влияют на работу автоматического разгона и задают максимумы для разгона процессора. Параметр «Long Duration Package Power Limit» инженеры Intel называют PL1 — это заводской уровень энергопотребления (TDP), который является опорным для работы Turbo Boost. Для Core i7 9700K значение PL1 составляет 95 ватт.
Для работы буста производитель предусмотрел второе значение — Short Duration Package Power Limit или PL2. Этот параметр влияет на абсолютный предел энергопотребления процессора в нагрузке и бусте на все ядра. Стандартная формула для подсчета этого параметра следующая: PL2 = PL1*1.25
В таком случае «вторая скорость» восьмиядерного 9700K может достигать 120 ватт. По замыслу инженеров, именно столько энергии потребляет процессор в заводском разгоне, чтобы оставаться в безопасных значениях по напряжению и нагреву. Правда, чтобы защитить процессор, режим PL2 может работать только ограниченный промежуток времени, после чего откатывается к потреблению по правилам PL1. Это время обозначается как «Package Power Time Window» или «Tau».
Основываясь на этих лимитах, процессоры Intel регулируют частоту. Например, если теплопакет процессора остается в рамках PL1, то частота будет достигать максимума. Если же процессор нагружен так, что его энергопотребление превышает режим PL1 и достигает PL2, то повышенная частота продержится на высоких значениях только заявленное время Tau, а затем вернется на безопасные значения. Intel неохотно раскрывает подробные параметры, однако энтузиасты смогли раздобыть немного интересной информации о семействе Coffee Lake:
Частота процессора в режиме Turbo Boost подчиняется опорной частоте (тактовый генератор) и значению множителя, а также зависит от параметров энергопотребления процессора. Стоит сказать, что настоящие значения PL2 и Tau не всегда соответствуют тем, которые можно рассчитать или найти в открытых источниках. Например, тот же Core i7 9700K может с лихвой перевалить за 140 ватт и работать, если позволяют система охлаждения и подсистема питания.
А можно еще быстрее?
Новые процессоры Intel поддерживают не только Turbo Boost 2.0, но и несколько «надстроек». Это Turbo Boost Max 3.0, Intel Velocity Boost и Intel Adaptive Boost, которые не заменяют основной алгоритм повышения частоты, а расширяют его функционал.
Intel Turbo Boost Max 3.0 — дополнение к основному бусту. Технология сочетает аппаратные алгоритмы Turbo Boost 2.0 и программные, которые определяют самые быстрые ядра процессора и делегируют им однопоточные задачи. В результате частота удачных ядер может подниматься на 15% выше пределов по Turbo Boost. Кроме хорошего охлаждения и питания, для работы технологии необходим соответствующий процессор, а также Windows 10 последней версии.
Intel Velocity Boost — надстройка над заводским разгоном, а также над Turbo Boost 3.0. Алгоритм следит за температурой и позволяет работать всем ядрам процессора с более высокой частотой, если температура не превышает условного значения. Например, для процессоров Comet Lake это значение соответствует 70 °C. Таким образом, десятиядерный процессор может достигать 4.9 ГГц по всем ядрам, тогда как стандартный буст разгонит процессор всего до 4.8 ГГц.
Intel Adaptive Boost — новая технология, она еще не изучена вдоль и поперек, как остальные, но некоторые подробности уже известны. Первыми поддержку получили процессоры Core i9 11900K и Core i9 11900KF семейства Rocket Lake. Принцип работы нового алгоритма заключается в отслеживании температуры ядер и лимитов энергопотребления. Если все данные сходятся в допустимых пределах, то технология разгоняет ядра еще сильнее, чем обычный Turbo Boost и Velocity Boost, позволяя всем потокам одновременно достигать 5.1 ГГц, вместо 4.7 ГГц в стандартном бусте.
Поддержка технологий регулировки частоты зависит от модели процессора, а также его поколения. Например, Velocity Boost, как и новейший Adaptive Boost, поддерживается только топовыми Core i9, тогда как Turbo Boost 2.0 можно встретить даже в моделях Intel Core i3.
AMD Precision Boost
У красного лагеря свое понимание заводского разгона, которое несколько отличается от конкурентов. Например, AMD не привязывает частоту к целым значениям от шины и может регулировать ее вплоть до 25 МГц, тогда как буст Intel всегда кратен 100 МГц. Отсюда и название Precision Boost — «точный разгон». В то же время, принцип регулировки завязан на лимиты потребления, температуры и частоты почти так же, как и Core.
Двое из ларца
В жизни процессоров AMD было несколько технологий настройки частоты. Прошлые поколения использовали алгоритмы Turbo Core, а с появлением ядер Zen и процессоров Ryzen инженеры придумали технологию Precision Boost, которая позже превратилась в версию 2.0. Принцип работы обеих версий турбобуста идентичен. Разгон ядер подчиняется трем ограничениям: температура, мощность и частота. Если представить их в виде равнобедренного треугольника, как это делают инженеры AMD, то получится так:
Синий треугольник обозначает максимумы для каждого из трех пределов процессора. Сиреневый треугольник показывает, каким образом параметры влияют друг на друга при достижении одного из лимитов. Если проще, то, как только процессор упрется в энергопотребление, частота перестанет повышаться и зафиксируется в пределах 25 МГц от лимита частоты (отмечено черным цветом).
Если же процессор быстрее достигнет максимальной температуры, а не лимита потребления, то частота также остановится на определенном, но не максимальном значении. В то же время, если процессор эффективно охлаждается и не ограничен по питанию, то лимит частоты будет пройден, а максимальная тактовая частота процессора достигнет заводского предела — вершины синего треугольника.
Так работает Precision Boost обеих версий. Единственный минус первой версии PB — жесткое снижение частоты при загрузке более двух ядер. Обратимся к наглядному графику:
Сиреневым цветом обозначена работа Precision Boost первой версии, которая работает следующим образом: когда система нагружает одно или два ядра, алгоритм разгона поднимает частоту на максимум, заложенный в процессор с завода.
В случае, если система нагрузит больше двух потоков, буст резко снизит частоту. Получается, что в таком режиме процессор остается производительным только в однопоточных заданиях, а при одновременной нагрузке хотя бы трех ядер резко теряет вычислительную мощность.
Вторая версия алгоритма Precision Boost 2 меняет подход к управлению частотой в зависимости от нагрузки. Во-первых, новая технология позволяет процессорам работать с более высокими частотами. Во-вторых, при нагрузке на все ядра система не сбрасывает частоту резко, а делает это плавно, от ядра к ядру. На графике это обозначено оранжевой линией.
Впрочем, автоматическая регулировка частоты не ограничена физическими лимитами процессора. AMD заявляет, что алгоритмы Precision Boost 2 стали хитрее, поэтому максимальная частота ядер достигается не только в пределах температуры, напряжения и энергопотребления, но также зависит от задач. Например, в приложениях с невысокой нагрузкой на процессор, ядра будут работать на повышенных частотах, даже если это нагрузка сразу на все потоки. В то же время процессор будет немного снижать частоту в рендеринге и других трудоемких заданиях.
Заводской Boost лучше ручного разгона
Производителям удалось сделать то, к чему пользователи стремились в течение многих лет: современные процессоры работают намного эффективнее предшественников благодаря автоматической частоте. Если раньше энтузиасты настраивали частоту ядер через аппаратные модификации материнских плат и процессоров, то сегодня для настройки достаточно нажать кнопку «Включить» на системном блоке. Остальное за нас сделает автоматика.
Порой она работает эффективнее, чем ручная настройка. Когда мануальный разгон заставляет все ядра работать с одинаковой частотой, турбобуст позволяет разгонять отдельные ядра выше, чем это возможно в ручном режиме. Поэтому однопоточная производительность актуальных чипов показывает неплохие цифры, которых не всегда можно добиться настройками в BIOS.
Более того, заводские алгоритмы повышения частоты следят за состоянием процессора и подсистемы питания, они не позволят электронике работать на пределе стабильности и безопасности. Неопытный пользователь вряд ли обеспечит системе такой уровень качества, настраивая частоту и напряжение на ядрах самостоятельно.
Огромный плюс заводского буста — высокая тактовая частота даже на процессорах с заблокированным разгоном. Поэтому даже бюджетный шестиядерный процессор все еще эффективен в играх и там, где важен показатель IPC — однопоточной производительности.