클럭 레이트

Clock rate
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컴퓨팅에서 클럭 레이트 또는 클럭 스피드는 일반적으로 프로세서의 클럭 제너레이터가 펄스를 발생시키는 주파수를 말합니다.이 주파수는 [1]컴포넌트의 동작을 동기화하기 위해 사용되며 프로세서 속도의 지표로 사용됩니다.초당 클럭 사이클 또는 이에 상당하는 SI 단위 헤르츠(Hz)로 측정됩니다.

1세대 컴퓨터의 클럭 속도는 헤르츠 또는 킬로헤르츠(kHz)로 측정되었으며, 1970년대와 1980년대에 출시된 최초의 개인용 컴퓨터(PC)의 클럭 속도는 메가헤르츠(MHz)로 측정되었으며, 21세기에는 일반적으로 최신 CPU의 속도가 기가헤르츠(GHz)로 광고되었습니다.이 메트릭은 퍼포먼스에 영향을 줄 수 있는 다른 기능을 일정하게 유지하면서 같은 패밀리 내의 프로세서를 비교할 때 가장 유용합니다.비디오 카드 및 CPU 제조업체는 일반적으로 제조 일괄 처리에서 최고 성능 유닛을 선택하고 최대 클럭 속도를 높게 설정하므로 가격이 [citation needed]더 높아집니다.

요인 결정

비닝

주요 기사: 제품 보관함

현대의 프로세서 제조업체는 일반적으로 더 높은 클럭 속도로 작동하는 프로세서에 대해 프리미엄 가격을 부과합니다. 이를 비닝이라고 합니다.소정의 CPU에 대해 각 프로세서의 실제 테스트를 통해 제조공정 종료 시 클럭 레이트가 결정됩니다.칩 제조업체는 "최대 클럭 속도" 사양을 발표하며, 칩을 판매하기 전에 테스트하여 가장 복잡한 명령을 실행하는 경우에도 칩이 해당 사양을 충족하는지 확인합니다(최저 성능을 실행하는 온도와 전압에서 테스트).특정 규격에 대한 적합성을 테스트한 프로세서는 높은 클럭환율(3.50GHz)로 라벨을 붙일 수 있습니다.또한 높은 클럭환율 기준에 부합하지 않지만 낮은 클럭환율(3.3GHz)로 라벨을 붙여 낮은 가격에 판매할 [2]수 있습니다.

공학 기술

CPU의 클럭 속도는 보통 발진기 결정의 주파수에 의해 결정됩니다.일반적으로 수정 오실레이터는 고정 사인파(주파수 기준 신호)를 생성합니다.전자회로는 디지털 전자제품 어플리케이션(CPU 멀티플라이어를 사용하는 경우 수정 기준 주파수의 고정 배수를 사용하는 경우)에서 동일한 주파수의 사각파로 변환합니다.CPU 내부의 클럭 분배 네트워크는 이 클럭 신호를 필요한 모든 부품으로 전송합니다.A/D 컨버터에는 샘플링 속도를 설정하기 위해 유사한 시스템에 의해 구동되는 "클럭" 핀이 있습니다.특정 CPU의 경우, 수정을 주파수의 절반으로 진동하는 다른 결정(이하 언더클럭)으로 교체하면 CPU의 성능이 반감되고 CPU에 의해 발생하는 폐열이 감소합니다.반대로 발진기 결정을 더 높은 주파수의 결정으로 교체함으로써 CPU의 성능을 향상시키려 하는 사람도 있습니다.('오버클럭킹')[3]단, 오버클럭의 양은 각 펄스 후에 CPU가 안정되는 시간과 생성되는 여분의 열에 의해 제한됩니다.

각 클럭펄스 후 CPU 내부의 신호선이 새로운 상태로 정착하기 위해서는 시간이 필요합니다.즉, 모든 신호 라인은 0에서1 또는 1에서0으로의 이행을 완료해야 합니다.다음 클럭 펄스가 그 전에 도달하면 결과가 올바르지 않습니다.전환 과정에서 일부 에너지가 열로 낭비됩니다(대부분 구동 트랜지스터 내부).많은 전환을 일으키는 복잡한 명령을 실행하는 경우 클럭 속도가 높을수록 열이 많이 발생합니다.트랜지스터는 과도한 열에 의해 손상될 수 있습니다.

완전 정적 코어를 사용하지 않는 한 클럭환율 하한도 있습니다.

과거의 마일스톤과 현재의 기록

최초의 완전 기계식 아날로그 컴퓨터인 Z1은 1Hz(초당 사이클) 클럭 주파수로 작동했고 최초의 전기 기계식 범용 컴퓨터인 Z3는 약 5~10Hz의 주파수로 작동했다.최초의 범용 전자 컴퓨터인 ENIAC는 사이클링 유닛에 100kHz의 클럭을 사용했습니다.각 명령이 20 사이클을 거쳤기 때문에 명령 속도는 5kHz였습니다.

최초의 시판 PC인 (MITS의) Altair 8800은 2MHz (초당 200만 사이클)의 클럭 레이트의 인텔 8080 CPU를 사용했습니다.최초의 IBM PC(1981년경)의 클럭 속도는 4.77MHz(초당 4,772,727 사이클)였습니다.1992년 Hewlett-Packard와 Digital Equipment Corporation은 각각 PA-7100과 AXP 21064 DEC Alpha의 RISC 기술을 사용하여 어려운 100MHz 한계를 돌파했습니다.1995년 인텔의 P5 펜티엄 칩은 100MHz(초당 1억 사이클)로 작동했다.2000년 3월 6일 AMD는 인텔보다 몇 달 앞서 1GHz의 마일스톤에 도달했습니다.2002년 인텔 Pentium 4 모델은 클럭 레이트가 3GHz(사이클당 0.33나노초에 상당하는 30억 사이클/초)인 최초의 CPU로 도입되었습니다.그 이후로 생산 프로세서의 클럭 속도는 훨씬 더 느리게 증가했으며, 다른 설계 변경으로 인해 성능이 향상되었습니다.

2011년에 설정된 최고 CPU 클럭 레이트의 기네스 기록은 8.42938GHz로, 오버클럭된 AMD FX-8150 불도저 기반의 칩을 LHe/LN2 크라이오바스에 탑재하여 [4][5]5GHz를 방송하고 있습니다.이는 2012년 [6][7]11월에 달성된 AMD FX-8350 LN2 기반의 칩을 탑재한 8.79433GHz의 최고 CPU 클럭 레이트의 CPU-Z 오버클럭 기록을 능가하는 수치입니다.또한 약간 느린 AMD FX-8370 오버클럭이 8.72GHz로 HWBOT 주파수 [8][9]순위 1위를 차지했습니다.

프로덕션 프로세서에서 가장 높은 기본 클럭 속도는 IBM zEC12로, 5.5GHz로 측정되며 2012년 8월에 출시되었습니다.

조사.

엔지니어는 이행마다 조금 더 빨리 정착하거나 소비 전력을 약간 줄이는 새로운 CPU 설계 방법을 계속 찾고 있습니다.이러한 한계를 극복하고, 보다 높은 클럭 레이트로 동작할 수 있는 새로운 CPU를 생산하고 있습니다.전환당 전력의 궁극적인 제한은 가역 컴퓨팅에서 조사됩니다.

최초의 완전 리버서블 CPU인 펜듈럼은 1990년대 후반 [10][11][12][13]MIT에서 표준 CMOS 트랜지스터를 사용하여 구현되었습니다.

또한 엔지니어는 CPU가 클럭 사이클당 더 많은 명령을 완료하도록 설계하는 새로운 방법을 계속 찾고 있습니다.따라서 CPI(명령당 사이클 또는 클럭 사이클) 카운트를 낮출 수 있습니다.단, 오래된 CPU와 같은 클럭 레이트로 동작하거나 낮은 클럭 레이트로 동작할 수도 있습니다.이는 명령 파이프라이닝 및 코드 내의 명령 수준 병렬화를 이용하려는 순서 없는 실행과 같은 아키텍처 기술을 통해 달성됩니다.

IBM은 100GHz CPU를 개발하고 있으며,[14] 2010년에는 초당 1000억 사이클을 실행할 수 있는 그래핀 기반의 트랜지스터를 시연했다.

비교하는

주요 기사:메가헤르츠 신화

CPU의 클럭 속도는 같은 패밀리의 CPU를 비교할 때 가장 유용합니다.클럭 속도는 서로 다른 제품군의 프로세서를 비교할 때 성능에 영향을 줄 수 있는 몇 가지 요인 중 하나에 불과합니다.예를 들어 인텔 80486 CPU가 50MHz에서 실행되는 IBM PC는 동일한 CPU 및 메모리가 25MHz에서 실행되는 PC보다 약 2배(내부만 해당) 빠릅니다. 반면, 동일한 클럭 속도로 실행되는 MIPS R4000은 서로 다른 아키텍처 및 마이크로아키텍처를 구현하는 서로 다른 프로세서이기 때문에 동일하지 않습니다.또, 합계 코어를 취해 합계 클럭 레이트를 곱하는 것으로 「누적 클럭 레이트」측정을 상정하는 경우가 있습니다(예를 들면, 듀얼 코어 2.8 GHz는 프로세서 누적 5.6 GHz로 간주됩니다).CPU의 데이터 버스의 폭, 메모리의 레이텐시, 캐시 아키텍처 등 CPU의 성능을 비교할 때 고려해야 할 다른 요소가 많습니다.

일반적으로 다른 CPU 패밀리를 비교할 때 클럭환율만으로는 퍼포먼스의 부정확한 척도로 간주됩니다.소프트웨어 벤치마크가 더 유용합니다.1 사이클에 따라 CPU가 실행할 수 있는 작업량이 다르기 때문에 클럭환율이 잘못될 수 있습니다.예를 들어 슈퍼스칼라 프로세서는 사이클당 (평균)2개 이상의 명령을 실행할 수 있지만 클럭 사이클에서 "덜"하는 것은 드문 일이 아닙니다.또한 서브칼라 CPU나 병렬 처리의 사용도 클럭 레이트에 관계없이 컴퓨터의 퍼포먼스에 영향을 줄 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 무료 온라인 컴퓨팅 사전 시계
  2. ^ [1] [2]
  3. ^ Soderstrom, Thomas (11 December 2006). "Overclocking Guide Part 1: Risks, Choices and Benefits : Who Overclocks?". "Overclocking" early processors was as simple – and as limited – as changing the discrete clock crystal ... The advent of adjustable clock generators has allowed "overclocking" to be done without changing parts such as the clock crystal.
  4. ^ "Highest clock frequency achieved by a silicon processor".
  5. ^ Chiappetta, Marco (23 September 2011). "AMD Breaks 8 GHz Overclock with Upcoming FX Processor, Sets World Record with AMD FX 8350". HotHardware. Archived from the original on 2015-03-10. Retrieved 2012-04-28.
  6. ^ "CPU-Z Validator - World Records".
  7. ^ "8.79GHz FX-8350 is the Fastest Ever CPU ROG - Republic of Gamers Global".
  8. ^ James, Dave (16 December 2019). "AMD's Ryzen rules overclocking world records… but can't beat a 5 year-old chip". pcgamesn. Retrieved 23 November 2021.
  9. ^ "CPU Frequency: Hall of Fame". hwbot.org. HWBOT. Retrieved 23 November 2021.
  10. ^ 마이클 프랭크.RevComp - Reversible and Quantum Computing Research Group.
  11. ^ 마이클 스웨인입니다.'백 투 더 퓨처'돕 박사의 일기장.2004.
  12. ^ 마이클 P.Frank. "리버서블 컴퓨팅: Extreme Supercomputing 요건"
  13. ^ 매튜 아서 모리슨입니다"보안 애플리케이션을 위한 단열 및 가역 논리 회로의 이론, 합성 및 응용"2014.
  14. ^ "IBM Details World's Fastest Graphene Transistor". PCWorld. 2010-02-05. Retrieved 2019-04-23.