Mis on sageduse skaleerimine?

Arvuti “aju” on selle keskprotsessor (CPU). Tavalises töös töötleb protsessor kõiki arvuti toiminguid, võimaldades programmidel töötada ja operatsioonisüsteemil töötada. Protsessorid erinevad oma kiiruse ja tõhususe poolest. Arvuti protsessori jõudluse peamine määraja on protsessori taktsagedus, mis mõõdab põhiliste aritmeetiliste toimingute – liitmise, lahutamise, korrutamise või jagamise – arvu, mida see suudab iga sekundi jooksul sooritada. Sageduse skaleerimine on kõige elementaarsem viis protsessori jõudluse suurendamiseks; suurendades taktsagedust, mis on protsessori töökiirus, suureneb ka arvuti jõudlus.

Kuni viimase ajani, mitmetuumaliste protsessorite tulekuga, oli sageduse skaleerimine kõige elementaarsem viis uute protsessorimudelite täiendava jõudluse kogumiseks. Vanemad protsessorid töötasid kiirusega alla 1.0 GHz. Nüüd töötavad protsessorid tavaliselt kiirustel, mis on suuremad kui 2.0 GHz, mõned neist ületavad 3.0 GHz piiri. Paberil näeb 3.0 GHz protsessor välja kiirem kui 2.0 GHz protsessor, kuid tegelikus maailmas määrab arvuti üldise jõudluse selle kõigi osade kogum. Teisisõnu, kui nii 2.0 GHz kui ka 3.0 GHz arvutid sisaldavad sama tüüpi mälu, sama emaplaati ja nii edasi, võib ahela nõrgim lüli arvuti “pudelikaela” tekitada, takistades sellel optimeerida kõiki 3.0 GHz.

Kuigi võib tunduda, et sageduse skaleerimisel pole ülemmäära, pole see nii. Protsessori taktsageduse suurendamine suurendab soojuse tootmist seadmes; aja jooksul halvendab see lisasoojus vooluringe, põhjustades protsessori talitlushäireid või rikkeid. See seab kommertsprotsessorite maksimaalsele kiirusele väga tõelise lae, piirates protsessorite ehitamise kiirust.

Protsessori jõudluse suurendamine sageduse skaleerimise puudumisel nõuab uuenduslikumaid lahendusi; Protsessoritootjad ei saa enam jõudluse suurendamiseks lihtsalt helitugevust suurendada. Nendest piiridest mööda hiilimiseks on protsessoritootjad välja töötanud mitmetuumalised protsessorilahendused. Kui asetada kiibile rohkem kui üks protsessori südamik, kahekordistub protsessori efektiivne kiirus. Kuid erinevalt sageduse skaleerimisest, mille jõudluse suurendamine kehtib kõikjal võrdselt, paneb see ülesande arvutitarkvara kujundajatele. Kui tarkvaradisainerid ei ole spetsiaalselt kohandanud programmi kahe või enama protsessorituuma kasutamiseks, kaob lisakasu, mistõttu on sageduse skaleerimine üks puhtaimaid viise protsessori kiibi jõudluse suurendamiseks.