マイコンの動作速度は主に周波数によって決まりますが、これは何を意味するのでしょうか？

メイン周波数とは、「マイクロプロセッサのクロック動作周波数」を指します。メイン周波数は CPU のクロック周波数です。コンピュータの動作はクロック信号の制御下で段階的に実行されます。クロック信号の各サイクルで 1 つの動作が完了します。クロック周波数のレベルは CPU の速度を反映し、大きな範囲、つまりコンピュータの動作速度。メイン周波数と実際の演算速度の間には一定の関係があり、メイン周波数はCPU内部でデジタルパルス信号が発振する速度を表しますが、メイン周波数はCPUの性能の一側面にすぎず、CPUの性能を表すものではありません。 CPU の全体的なパフォーマンス。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

マイコンの動作速度を大きく左右する主周波数とは、「マイコンのクロック動作周波数」のことです。

メイン周波数は CPU のクロック周波数です。コンピュータの動作はクロック信号の制御下で段階的に実行されます。各クロック信号サイクルで動作の 1 ステップが完了します。クロック周波数は CPU の速度を大きく反映します。

CPU の主な周波数は、CPU コアが動作するクロック周波数 (CPU クロック速度) です。一般的に言われているのはあるCPUのMHzであり、このMHzが「CPUのメイン周波数」となります。多くの人は、CPU の主な周波数はその実行速度であると考えていますが、そうではありません。 CPU のメイン周波数は、CPU 内でデジタル パルス信号が発振する速度を示し、CPU の実際の演算能力には直接関係しません (つまり、現在の CPU のメイン周波数は CPU に直接影響しません)。 CPU の計算能力。計算能力に影響を与えないという意味ではありません。影響。現在の CPU 周波数がどんなに低くても、メモリなどの他のハードウェア周波数よりもはるかに高いからです。

メイン周波数と実際の計算速度の間には一定の関係がありますが、単純な線形関係ではありません。主周波数はCPU内でデジタルパルス信号が発振する速度を表し、CPUの演算速度はCPUのパイプラインやバスなどのさまざまな性能指標にも依存します。つまり、メイン周波数は CPU パフォーマンスの一側面にすぎず、CPU の全体的なパフォーマンスを表すものではありません。

メイン周波数の特性

メイン周波数と実際の計算速度の間には一定の関係がありますが、定量化できる明確な公式はありません。 CPU の計算速度は、CPU パイプラインのさまざまな側面 (キャッシュ、命令セット、CPU ビット数など) のパフォーマンス指標にも依存するため、この 2 つの関係または数値的な関係がわかります。メイン周波数は計算速度を直接表すものではないため、特定の状況下では、メイン周波数が高い CPU の実際の計算速度が低くなる可能性があります。たとえば、AMD の AthlonFX シリーズ CPU のほとんどは、より低いクロック速度でも Intel の Pentium 4 シリーズ CPU のより高い周波数の CPU パフォーマンスを達成できるため、AthlonFX シリーズ CPU は PR 値に基づいて名前が付けられています。したがって、メイン周波数は CPU パフォーマンスの一側面にすぎず、CPU の全体的なパフォーマンスを表すものではありません。

CPU のメイン周波数は CPU の速度を表すものではありませんが、CPU の計算速度を上げるにはメイン周波数を上げることが重要です。たとえば、CPU が 1 クロック サイクルで算術命令を実行すると仮定すると、CPU が 100MHz のメイン周波数で実行される場合、CPU は 50MHz のメイン周波数で実行される場合の 2 倍の速度になります。 100MHz クロック サイクルは 50MHz クロック サイクルに比べて半分の時間を要するため、つまり、100MHz のメイン周波数で動作する CPU が演算命令を実行するのに必要な時間はわずか 10 ns であり、20 ns よりも半分です。 50 MHz のメイン周波数で動作する場合 ナチュラル コンピューティング 速度は 2 倍になります。ただし、コンピュータの全体的な実行速度は CPU の計算速度だけでなく、他のサブシステムの動作にも関係しており、メイン周波数、各サブシステムの実行速度、およびデータ送信速度を高めることによってのみ実現されます。サブシステム間の速度を向上させることができ、それが改善されると、コンピュータ全体の実行速度が実際に向上します。

CPU 動作周波数の向上は、主に生産プロセスによって制限されます。 CPUは半導体のシリコンウエハ上に製造されているため、シリコンウエハ上の各部品間を接続するワイヤが必要ですが、高周波条件下ではワイヤなどの浮遊干渉を低減するために、ワイヤを可能な限り細く短くすることが求められます。配線分布容量 CPU の動作が正常であることを確認するため。したがって、製造プロセスの制限は、CPU 周波数の開発における最大の障害の 1 つです。

プロセッサのクロック速度に関しては、乗算器と FSB という 2 つの密接に関連する概念について言及する必要があります。FSB は CPU の基本周波数であり、単位も MHz です。 FSB は CPU とマザーボードが同期して動作する速度であり、ほとんどのコンピュータ システムでは、FSB はメモリとマザーボードが同期して動作する速度でもあります。このように、CPU の FSB がはメモリに直接接続されており、この 2 つの間の同期動作状態を達成するために通過し、周波数逓倍数はメイン周波数と外部周波数の比の倍数になります。メイン周波数、外部周波数、乗数、それらの関係式：メイン周波数＝外部周波数×乗数。初期の CPU には「周波数逓倍」という概念がなく、当時はメイン周波数とシステムバスの速度は同じでした。テクノロジーの発展に伴い、CPU の速度はますます速くなり、メモリやハードディスクなどのアクセサリは徐々に CPU の速度に追いつけなくなりますが、周波数逓倍器の登場によりこの問題は解決されます。システムバス周波数の下では、CPU のメイン周波数は周波数逓倍によって (理論上) 無限に増加することができます。 FSB は機械の生産ラインと考えることができ、周波数乗数は生産ラインの数であり、機械の生産速度 (主周波数) は当然、生産ライン (FSB) の速度に数値を乗算したものとなります。生産ラインの数（乗数）。メーカーは基本的に乗数をロックしています。オーバークロックするには、FSB から開始するしかありません。乗数と FSB を一致させることで、マザーボード上のジャンパを設定するか、BIOS でソフト オーバークロックを設定することで、部分的に動作を改善できます。コンピューターの全体的なパフォーマンス。したがって、購入するときは、CPUのFSBに注意を払うようにしてください。

周波数と速度

周波数と速度の関係: 一般に、1 クロック サイクルで完了する命令の数は固定されているため、メイン周波数が高くなるほど、 CPUの周波数が高くなるほど速度が速くなります。ただし、さまざまな CPU の内部構造も異なるため、CPU の性能を主な周波数で完全に要約することはできません。ただし、CPU の周波数によって、コンピューターのグレードと価格レベルが決まります。 Pentium 4 2.0 を例にとると、主な動作周波数は 2.0GHz ですが、これは何を意味しますか?

具体的には、2.0GHz は毎秒 20 億個のクロック パルス信号を生成することを意味し、各クロック信号の周期は 0.5 ナノ秒です。 Pentium 4 CPU は 4 つのパイプライン演算器を備えており、負荷が均等であれば 1 クロック サイクルで 4 回の 2 進加算演算を実行できます。

これは、Pentium 4 CPU が 1 秒あたり 80 億回のバイナリ加算演算を実行できることを意味します。しかし、このような驚異的な計算速度ではユーザーに十分なサービスを提供することはできず、コンピューターのハードウェアやオペレーティング システム自体も CPU リソースを消費します。ただし、Athlon XP プロセッサは PR 公称方式を採用しており、AMD が公開しているフロントサイドバス周波数 266MHz の Athlon XP プロセッサの公称周波数と実際の周波数の換算計算式は次のようになります。実際の周波数 / 2-500 実際の周波数 = 2×公称周波数 / 3 333 たとえば、Athlon XP 2100 の実際の周波数は 1733MHz=2×2100 / 3 333 です。

関連知識の詳細については、FAQ 列をご覧ください。

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