Тактовая частота.

Скорость работы – конечно же, именно на этот показатель мы обращаем внимание в первую очередь! Говоря о скорости процессора, подразумевается его тактовая частота. Это величина, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько инструкций способен выполнить процессор в течение секунды. Тактовая частота обознается цифрой в названии процессора (например, Pentium 4-2400, то есть процессор поколения Pentium 4 с тактовой частотой 2400 МГц или 2.4 ГГц).

Тактовая частота – бесспорно, самый важный показатель скорости работы процессора. Но далеко не единственный. Иначе как объяснить тот странный факт, что процессоры Celeron, Athlon и Pentium 4 на одной и той же частоте работают… с разной скоростью?

Здесь вступают в силу новые факторы.

Системная шина.

Системная шина (FSB = Front Side Bus или System Bus) служит для связи процессора с остальным компьютером. Для Pentium 3 характерны были частоты системной шины в 100 и 133Mhz. У первых Pentium 4 реальная частота шины составляет 100Mhz, но зато передаётся четыре пакета данных за такт, т. е. скорость передачи данных получилась как при 400Mhz. Результирующая (эффективная) частота в таком случае - 400Mhz, при 133MHz FSB - соответственно уже 533Mhz, а при 200MHz – 800MHz. У Athlon'ов передача идёт по обоим фронтам сигнала, в результате эффективная скорость удваивается. Также системная шина является основой для формирования частоты других шин передачи данных компьютера – AGP, память, PCI, путем умножения на определенный коэффициент. Для справки – частота шины PCI – 33MHz, AGP 1x – 66MHz, AGP 2x соответственно 133 MHz и так далее. Например, при FSB 100 МГц частота PCI формируется путем умножения FSB на 1/3. Хотя есть и исключения – чипсет nVidia nForce2, где данные частоты (PCI/AGP) тактуются отдельно.

Кэш-память.

Современные процессоры работают быстрее, чем память (мало того – различные "блоки" процессоров работают на различной частоте (скорости)), причем со временем разрыв между этими скоростями становится всё больше и больше. Чем медленнее память, тем больше процессору ждать новых данных от нее и ничего не делать. В кэш памяти находятся машинные слова (можно их назвать данными), которые чаще всего используются процессором. Если ему требуется какое-нибудь слово, то он сначала обращается к кэш памяти. Только если его там нет, он обращается к основной памяти. Существует принцип локализации, по которому в кэш вместе с требуемым в данный момент словом загружаются также и соседние с ним слова, т.к. велика вероятность того, что они в ближайшее время тоже понадобятся. В современных десктопных процессорах существует два уровня кэш-памяти (для серверов существует процессоры с третьим уровнем кэша, его также имеет P4 Extreme Edition). Кэш первого уровня (Level 1 = L1) обычно разделён пополам, половина выделена для данных, а другая половина под инструкции. Кэш второго уровня (Level 2 = L2) предназначается только для данных. Пропускная способность оперативной памяти конечно высока, но кэш память работает в несколько раз быстрее. У старых процессоров (Pentium, K6 и др.) микросхемы кэша L2 находились на материнской плате. Скорость работы кэша при этом была довольно низкой (равнялась частоте FSB), но её хватало. У Athlon K7, P2 и первых P3 кэш был помещён на специальную процессорную плату и работал на 1/2 или 1/3 частоты ядра. У последних процессоров, в целях увеличения быстродействия, упрощения и удешевления производства, кэш L2 интегрирован в ядро и работает на его полной частоте. Нормальным на данный момент считается объём кэша L2 512Kb для Pentium 4, и 256Kb для Athlon ХР (хотя процессоры на ядре Barton также имеют 512Kb). В ряде случаев большой кэш весьма полезен (игры, 3D-ренеринг, работа с базами данных). Однако с одной стороны, чем больше кэш, тем лучше, но с другой стороны, при увеличении кэша увеличивается время выборки (поиска и извлечения) данных из него. Хотя увеличение кэша L2, не смотря на это, почти всегда дает (разный по величине) прирост по скорости.