Die Uhr-Rate bezieht sich normalerweise auf die Frequenz, an der eine Zentraleinheit läuft. Es verwendet das SI-Einheitshertz.

Details

Die Uhr-Rate einer Zentraleinheit wird normalerweise durch die Frequenz eines Oszillator-Kristalls bestimmt. Normalerweise erzeugt ein Kristalloszillator eine feste Sinus-Welle - das Frequenzbezugssignal. Elektronisches Schaltsystem übersetzt das in eine Quadratwelle an derselben Frequenz für Digitalelektronik-Anwendungen (oder, im Verwenden eines Zentraleinheitsvermehrers, eines festen Vielfaches der Kristallbezugsfrequenz). Das Uhr-Vertriebsnetz innerhalb der Zentraleinheit trägt dieses Uhr-Signal zu allen Teilen, die es brauchen. N.Chr. ließ Konverter eine "Uhr"-Nadel durch ein ähnliches System steuern, die ausfallende Rate zu setzen.

In diesem Zusammenhang, dem Gebrauch des Wortes "Geschwindigkeit" (physische Bewegung), sollte mit der Frequenz oder seiner entsprechenden Uhr-Rate nicht verwirrt sein. So ist der Begriff "Uhr--Geschwindigkeit" oder "Verarbeiter-Geschwindigkeit" eine falsche Bezeichnung.

Zentraleinheitshersteller beladen normalerweise erstklassige Preise für Zentraleinheiten, die an höheren Uhr-Raten funktionieren, hat eine Praxis binning genannt. Für eine gegebene Zentraleinheit werden die Uhr-Raten am Ende des Fertigungsverfahrens durch die wirkliche Prüfung jeder Zentraleinheit bestimmt. Zentraleinheiten, die als das Erfüllen eines gegebenen Satzes von Standards geprüft werden, können mit einer höheren Uhr-Rate etikettiert werden, z.B können 1.50 GHz, während diejenigen, die den Standards der höheren Uhr-Rate noch fehlen, die Standards einer kleineren Uhr-Rate passieren, mit der kleineren Uhr-Rate, z.B, 1.33 GHz etikettiert, und zu einem niedrigeren Preis verkauft werden.

Span-Hersteller veröffentlichen eine "maximale Uhr Rate" Spezifizierung, und sie prüfen Chips vor dem Verkauf von ihnen, um sicherzustellen, dass sie dieser Spezifizierung entsprechen, selbst wenn, die am meisten komplizierten Instruktionen mit den Datenmustern durchführend, die das längste nehmen, um sich niederzulassen (bei der Temperatur und Stromspannung prüfend, die die niedrigste Leistung führt).

Mit jeder besonderen Zentraleinheit, den Kristall durch einen anderen Kristall ersetzend, der Hälfte der Frequenz in Schwingungen versetzt, wird (underclocking) allgemein die Zentraleinheit geführt bei der Hälfte der Leistung machen und überflüssige durch die Zentraleinheit erzeugte Hitze reduzieren. Umgekehrt versuchen einige Menschen, Leistung einer Zentraleinheit zu vergrößern, indem sie den Oszillator-Kristall durch einen höheren Frequenzkristall (das Überabstoppen) ersetzen.

Jedoch wird der Betrag des Überabstoppens zu dieser Zeit für die Zentraleinheit beschränkt, um sich nach jedem Puls, und durch die geschaffene Extrahitze niederzulassen.

Nach jedem Uhr-Puls brauchen die Signallinien innerhalb der Zentraleinheit Zeit, um sich zu ihrem neuen Staat niederzulassen. D. h. jede Signallinie muss beenden, von 0 bis 1, oder von 1 bis 0 zu wechseln. Wenn der folgende Uhr-Puls kommt, davor werden die Ergebnisse falsch sein. Im Prozess des Wechselns wird eine Energie als Hitze (größtenteils innerhalb der Fahrtransistoren) vergeudet. Als Durchführung Instruktionen kompliziert hat, die viele Übergänge, höher verursachen, schätzt die Uhr mehr erzeugte Hitze ab. Transistoren können durch die übermäßige Hitze beschädigt werden.

Frühe PCs und Arbeitsplätze

Der erste kommerzielle PC, Altair 8800 (durch MITS), hat Intel 8080 CPU mit einer Uhr-Rate von 2 MHz (2 Millionen Zyklen/Sekunde) verwendet. Ursprünglicher IBM PC (c. 1981) hatte eine Uhr-Rate von 4.77 MHz (4,772,727 Zyklen/Sekunde).

1992 hat Digital Equipment Corporation die schwierige 100-MHz-Grenze mit seinem 64-Bit-Alpha im DEZ AXP 21064 RISC Verarbeiter gebrochen. 1995 ist der P5 Span von Pentium von Intel an 100 MHz (100 Millionen Zyklen/Sekunde) gelaufen. Im März 6, 2000, AMD [haben Fortgeschrittene Mikrogeräte] 1GHz Barriere vor Intel gereicht. Das würde eine Milliarde Zyklen/Sekunde entsprechend ~1.0X10seconds pro Zyklus sein. 2002 wurde ein Modell von Intel Pentium 4 als die erste Zentraleinheit mit einer Uhr-Rate von 3 GHz (drei Milliarden Zyklen/Sekunde entsprechend ~3.0X10seconds pro Zyklus) eingeführt, bedeutend, dass es eine Periode der Zwischenzyklen von 0.3 Nanosekunden gibt, die die Zeit zwischen dem Anfang von 1 Zyklus und dem folgenden Zyklus ist., die Guinness-Aufzeichnung für die Schnellste Zentraleinheit ist durch AMD mit gestützten FX Chips der Planierraupe, die an 8.308GHz abstoppen (und ist jetzt durch die folgende Generation gestützter FX Chips der Planierraupe von AMD mit einer Uhr-Geschwindigkeit 8.429GHz ersetzt worden).

Forschung

Ingenieure setzen fort, neue Weisen zu finden, Zentraleinheiten zu entwerfen, die sich ein wenig schneller niederlassen oder ein bisschen weniger Energie pro Übergang verwenden, zurück jene Grenzen stoßend, neue Zentraleinheiten erzeugend, die an ein bisschen höheren Uhr-Raten laufen können. Die äußersten Grenzen zur Energie pro Übergang werden in der umkehrbaren Computerwissenschaft erforscht, obwohl keine umkehrbaren Computer noch durchgeführt worden sind.

Ingenieure setzen fort, neue Weisen zu finden, Zentraleinheiten zu entwerfen, so dass sie mehr Instruktionen pro Uhr-Zyklus vollenden (das Erzielen einer niedrigeren CPI-Zählung), obwohl es an demselben oder einer niedrigeren Uhr-Rate als ältere Zentraleinheiten laufen kann. Das wird durch architektonische Techniken wie Instruktion pipelining und in Unordnung Ausführung erreicht, die versucht, Instruktionsniveau-Parallelismus im Code auszunutzen.

Das Vergleichen

Die Uhr-Rate einer Zentraleinheit ist am nützlichsten, um Vergleiche zwischen Zentraleinheiten in derselben Familie zur Verfügung zu stellen. Die Uhr-Rate ist nur ein von mehreren Faktoren, die Leistung beeinflussen können, wenn sie Verarbeiter in verschiedenen Familien vergleichen. Zum Beispiel wird IBM PC mit Intel 80486 CPU, der an 50 MHz läuft, ungefähr zweimal (innerlich nur) so schnell sein wie ein mit derselben Zentraleinheit und Gedächtnis, das an 25 MHz läuft, während dasselbe für MIPS R4000 nicht wahr sein wird, an derselben Uhr-Rate laufend, wie die zwei verschiedene Verarbeiter sind, die verschiedene Architekturen und Mikroarchitekturen durchführen. Es gibt viele andere Faktoren, um in Betracht zu ziehen, wenn es die Leistung von Zentraleinheiten, wie die Uhr-Rate und Breite des Datenbusses der Zentraleinheit, die Latenz des Gedächtnisses und die Architektur des geheimen Lagers vergleicht.

Uhr-Raten allein sollten nicht verwendet werden, wenn man verschiedene Zentraleinheitsfamilien vergleicht. Softwareabrisspunkte sind nützlicher. Uhr-Raten können manchmal seit dem Betrag der Arbeit irreführend sein, die verschiedene Zentraleinheiten in einem Zyklus tun können, ändert sich. Zum Beispiel können Superskalarverarbeiter mehr als eine Instruktion pro Zyklus (durchschnittlich) durchführen, noch ist es für sie ziemlich üblich, "weniger" in einem Uhr-Zyklus zu tun. Außerdem können Subskalarzentraleinheiten oder Gebrauch des Parallelismus auch die Leistung des Computers unabhängig von der Uhr-Rate betreffen.

Siehe auch

• Kristalloszillator-Frequenzen
• Doppelte Datenrate
• Viererkabeldatenrate
• Pulswelle