در بررسی مشخصات انواع CPU و کارت گرافیک یا GPU، از واحد مگاهرتز برای بیان فرکانس استفاده می‌شود. اما سرعت کلاک یا فرکانس پردازنده چیست؟ منظور از سرعت کلاک، تعداد پالس‌هایی است که قطعه‌ای به اسم تولیدکننده‌ی کلاک در یک ثانیه تولید می‌کند و طبعاً واحد آن هرتز است. با توجه به بالا بودن سرعت پردازنده‌ها، از مگاهرتز که معادل یک میلیون هرتز است، استفاده می‌شود.
نکته‌ی مهم این است که سرعت پردازش کامپیوتر با سرعت کلاک پردازنده متفاوت است و چه بسی پردازنده‌ای که سرعت کلاک کمتری دارد، سرعت پردازش بیشتری داشته باشد یا برعکس. در ادامه به این سوال می‌پردازیم که سرعت پردازش کامپیوتر با چه واحدی سنجیده می شود و تفاوت بین سرعت کلاک با سرعت پردازش چیست. با اینتوتک همراه باشید.
سرعت کلاک و فرکانس پردازنده چیست؟!
در انواع پردازنده که مهم‌ترین آن در کامپیوتر و گوشی، پردازنده مرکزی یا CPU و پردازنده‌ی گرافیکی یا GPU است، از پالس‌های الکتریکی برای انجام محاسبات و پردازش استفاده می‌شود. پالس الکتریکی موردبحث، یک موج مربعی است که مرتباً مقدار آن از 0 به 1 و مجدداً به 0 و 1 تغییر می‌کند. هر تکرار یک سیکل کلاک است و در هر سیکل کلاک، مجموعه‌ای از اعمال محاسباتی انجام می‌شود.
در بیان فرکانس پردازنده مرکزی گوشی یا فرکانس پردازنده کامپیوتر و لپ‌تاپ، تعداد سیکل کلاک در هر ثانیه بیان می‌شود که واحد آن نام دانشمند آلمانی یعنی هرتز است. وقتی از سرعت پردازنده صحبت می‌کنیم، ۱ هرتز معادل ۱ سیکل کلاک در ثانیه است.
شاید برایتان سوال شده که چرا نرخ نوسازی تصویر گوشی و مانیتور و تلویزیون و غیره نیز با واحد هرتز بیان می‌شود؟
هرتز واحد فرکانس است و مفهوم کلی هرتز، یک عمل یا یک بار اتفاق افتادن پدیده‌های تکراری در ثانیه است. در مانیتور هر بار نوسازی تصویر، یک عمل محسوب می‌شود و وقتی می‌گوییم سرعت نوسازی تصویر یک مانیتور ۶۰ هرتز است، به این معنی است که در یک ثانیه، ۶۰ بار نوسازی تصویر انجام می‌شود.
کیلوهرتز و مگاهرتز یعنی چه؟
۱ هرتز معادل ۱ عمل در ثانیه است و پدیده‌هایی که سرعت کمی دارند، با واحد هرتز بیان می‌شود. سال‌ها قبل واحد سرعت CPU یا کارت گرافیک، هرتز بوده است اما اکنون سرعت پردازنده‌ها بسیار بالا و در حد چند میلیارد عمل در یک ثانیه است و از هرتز به همراه پیشوند استفاده می‌شود. پیشوند کیلو و مگا و گیگا به ترتیب به معنی هزار، میلیون و میلیارد است. به عنوان مثال منظور از ۱ کیلوهرتز، ۱۰۰۰ عمل در یک ثانیه است.
اما مگاهرتز چیست؟ منظور از ۱ مگاهرتز، ۱۰۰۰ کیلوهرتز یا معادل ۱ میلیون عمل در ثانیه است و به همین ترتیب گیگاهرتز دقیقاً ۱۰۰۰ برابر مگاهرتز و در واقع معادل ۱ میلیارد عمل در ثانیه است.
با توجه به بالا بودن سرعت پردازنده‌های امروزی، در بیان سرعت کلاک از مگاهرتز یا گیگاهرتز استفاده می‌شود. بالاترین فرکانس پردازنده با توجه به محدودیت‌های موجود، کمتر از ۶ گیگاهرتز است و لذا استفاده از گیگاهرتز و مگاهرتز کافی است.
سرعت پردازنده‌های متغیر است
دو دهه قبل سرعت پردازنده‌ها ثابت بود و به عنوان مثال اگر پردازنده‌ای با سرعت ۳ گیگاهرتز خریداری می‌کردید، سرعت پردازنده همواره ۳ گیگاهرتز بود. اما سرعت پردازنده‌های امروزی شامل پردازنده اصلی و پردازنده‌ی گرافیکی، ثابت نیست و متناسب با نیازهای پردازشی سیستم، مرتباً کم و زیاد می‌شود. این کار موجب کاهش مصرف باتری یا مصرف برق می‌شود و مصرف برق کمتر نیز به معنی خنک‌تر کار کردن پردازنده است.
با این توضیحات زمانی که مشخصات لپ‌تاپ و کامپیوتر و قطعاتی مثل CPU یا چیپست گوشی و تبلت را مرور می‌کنید، دو یا چند عدد به عنوان محدوده سرعت پردازنده لپ تاپ یا محدوده سرعت پردازنده چیست مطرح می‌شود. به عنوان مثال Base Clock سرعت کلاک پایه است در حالی که Turbo Clock، حداکثر سرعت حین انجام پردازش سنگین است. حتی فرکانس توربو یا سرعت توربو نیز عدد ثابتی نیست و بسته به اینکه چند هسته از پردازنده، مشغول پردازش سنگین باشد، کم و زیاد می‌شود!
در خصوص کارت گرافیک نیز حداکثر فرکانس توربو زمانی حاصل می‌شود که محدودیتی برای توان الکتریکی مصرفی و دمای تراشه‌ی مرکزی وجود نداشته باشد.
سرعت پردازش کامپیوتر به چه چیزی بستگی دارد؟
سرعت کلاک پردازنده و کارت گرافیک تنها یکی از عوامل تعیین کننده قدرت پردازشی است. به عنوان مثال اگر پردازنده به جای ۲ هسته ۳ گیگاهرتزی، ۸ هسته با سرعت کمتر مثل ۲ گیگاهرتز داشته باشد، طبعاً سرعت پردازش آن بیشتر است در حالی که فرکانس پردازنده کمتر شده است.
تفاوت پردازنده‌ها به تعداد هسته محدود نمی‌شود و مقایسه معماری‌ها بسیار پیچیده‌تر از چک کردن مشخصات روی کاغذ است. ممکن است یک پردازنده امروزی با ۲ هسته ۳ گیگاهرتزی، از نظر قدرت محاسباتی چند برابر قوی‌تر از یک پردازنده قدیمی با ۲ هسته ۳ گیگاهرتزی باشد.
مسأله تفاوت معماری هسته‌های پردازنده‌های مختلف است. هر واحد پردازشی یک پردازنده‌ی امروزی، بخش‌هایی بیشتری برای انجام محاسبات اعداد صحیح و اعداد اعشاری و محاسبات برداری و حتی بخش‌های خاص‌تر مثل محاسبات هوش مصنوعی دارد. لذا عملاً اهمیت سرعت پردازنده بر حسب مگاهرتز یا گیگاهرتز، ناچیز است!
با این توضیحات روشن است که سرعت پردازنده با سرعت پردازش یا قدرت پردازشی کاملاً متفاوت است. تنها زمانی که معماری دو مدل پردازنده دقیقاً یکسان باشد، می‌توانید قدرت دو پردازنده را با مقایسه کردن سرعت کلاک یا همان فرکانس پردازنده، مقایسه کنید.
سرعت پردازش کامپیوتر با چه واحدی سنجیده می شود؟
معمولاً قدرت خام پردازشی یک کارت گرافیک یا پردازنده را با واحد FLOP بیان می‌کنند که مخفف FLoating point OPerations per Second یا به زبان فارسی، تعداد عمل اعشاری در یک ثانیه است. به طور دقیق‌تر منظور محاسبات اعشاری با دقت ۳۲ بیت است چرا که می‌توان اعداد اعشاری را با دقت کمتر مثل ۱۶ یا ۸ بیت و یا دقت مضاعف که ۶۴ بیت است، بیان کرد و محاسبات را انجام داد. دقت پایین‌تر در عرضه هوش مصنوعی و یادگیری عمیق کاربرد دارد در حالی که دقت بالاتر در تحلیل وضعیت آب و هوا و حرکت ماهواره‌ها و به طور کلی محاسبات دقیق‌تر، کاربرد دارد.
قدرت پردازشی کارت گرافیک‌های امروزی بسیار بالاست و در نتیجه قدرت خام پردازشی بر حسب ترافلاپس بیان می‌شود. ۱ ترافلاپس معادل ۱ تریلیون عمل اعشاری در یک ثانیه است.
قدرت پردازشی خام همه چیز نیست!
در مورد تفاوت معماری هسته‌های پردازنده‌ها و همین‌طور کارت گرافیک‌ها توضیحاتی دادیم. حتی اگر قدرت خام پردازشی دو پردازنده یا کارت گرافیک را مقایسه کنیم و به این نتیجه برسیم که پردازنده A بهتر از B است، شاید در عمل وضعیت برعکس شود! علت این است که عملکرد در بازی‌ها و برنامه‌های مختلف بسته به معماری پردازنده، متفاوت است. به عنوان مثال شاید پردازنده‌ای که قدرت پردازشی کمتری دارد، در چند نوع پردازش و محاسبه خاص، برتری داشته باشد و در نتیجه در عمل سریع‌تر باشد.
افراد حرفه‌ای و متخصص در حوزه کامپیوتر و گوشی و تبلت، پردازنده‌ها را با توجه به نتایج بنچ‌مارک‌ها که تست‌هایی برای امتیاز دادن به عملکرد است، مقایسه می‌کنند و البته معیارشان فقط یک بنچ‌مارک و تست خاص نیست. همواره باید متوسط چند بنچ‌مارک که نتایج منطقی دارد را برای مقایسه کردن پردازنده و کارت گرافیک‌ها و چیپست گوشی و تبلت در نظر گرفت.
در نهایت به این جمع‌بندی می‌رسیم که سرعت کلاک و حتی قدرت پردازشی که با واحد فلاپ بیان می‌شود، معیار دقیقی برای مقایسه کردن محصولات نیست و به ناچار بررسی کردن بنچ‌مارک‌ها ضروری است.
howtogeekاینتوتک