Vad påverkar CPU-prestanda? Här är allt du behöver veta

Det är sant att om du spenderar tusentals dollar för att köpa den dyraste processorn som finns på marknaden när som helst, kommer den att prestera bättre än alternativen. Men den kanske bara presterar 5 till 10 procent bättre än nästa nivås CPU, vilket är flera hundra dollar billigare. Därför är det viktigt att känna till de faktorer som påverkar CPU-prestandan så att du kan fatta ett bättre köpbeslut.

Vad är CPU

CPU (Central Processing Unit), ibland känd som ”processor”, är en av de viktigaste komponenterna i ett datorsystem. Eftersom det är hjärnan i datorsystemet är dess uppgift att ta hand om all databeräkning och se till att de bearbetas på snabbast möjliga tid.

CPU är inget man kan se från utsidan av datorn. Faktum är att du inte kommer att kunna se CPU:n på en färdigmonterad dator. För att se det måste du ta bort datorhöljet, dra ur sladden och ta bort kylflänsen (och fläkten), och först då kan du se ytan på CPU:n. Formen på CPU:n är ett litet fyrkantigt chip med många kontaktstift under.

Bilderna nedan visar baksidan och toppen av en CPU.

Hur CPU fungerar

För att hålla det enkelt kan hur en CPU fungerar illustreras med följande tre steg:

1. När du klickar för att köra ett program, hämtas den råa instruktionen först från hårddisken (ibland från minnet) och skickas till CPU:n för bearbetning.
2. När CPU:n tar emot instruktionen kommer den att exekvera logiken och beräkna resultatet.
3. När processorn är klar med bearbetningen skickar den resultatet till respektive enhet för att matas ut till användaren.

Även om det kan verka enkelt, måste alla tre stegen slutföras på några sekunder. En fördröjning i något av dessa steg kommer att resultera i en fördröjning i datorn.

Klockfrekvens

Varje CPU är utrustad med en intern klocka som ger den en fungerande ”rytm”. ”Clock Speed”, även känd som ”Clock Rate”, hänvisar till antalet operationer som CPU:n kan utföra på en enda sekund.

Detta är siffran i Hz (Hertz och i förlängningen megaHertz och gigaHertz sett som MHz och GHz) du vanligtvis ser bredvid en CPU:s namn.

Problemet är att för att gå snabbare måste du trycka mer elektricitet genom en CPU, och det producerar värme. Efter det övre taket på 4 GHz är det svårt att hålla en CPU tillräckligt kyld.

En CPUs prestanda i Hz påverkar mestadels enkeltrådade applikationer. De flesta moderna program, som de populära webbläsarna Chrome och Firefox, är utformade för att dra fördel av flera kärnor (mer om detta i nästa avsnitt) och trådar, snarare än att enbart beroende på klockhastigheten. Vanligtvis skulle datorn prestera bättre på en CPU med flera kärnor men långsammare klockhastigheter än en snabbare men enkärnig.

Antal kärnor

Eftersom det blev svårare och svårare att öka den faktiska hastigheten, beslutade CPU-tillverkarna att lägga till multitasking-kapacitet genom att lägga till fler kärnor till CPU:n.

Det är en otjänst att beskriva processorer med flera kärnor som motsvarigheten till att ”slå två eller flera processorer tillsammans i samma paket.” De kan se ut så för den genomsnittliga konsumenten, men deras faktiska design är mycket smartare än att bara limma två processorer bredvid varandra.

Genom att samexistera på samma tärning delar de individuella kärnorna i en flerkärnig CPU vissa resurser, både för att minska tillverkningskostnaderna och förbättra prestandan. Till exempel kan de dela en bit cacheminne, anslutningarna till andra element på ett moderkort, etc.

Flerkärniga processorer kan vara homogena eller heterogena. Homogena processorer innehåller två eller flera identiska kärnor. Heterogena processorer innehåller kärnor av olika typer. Till exempel innehåller processorerna i moderna smartphones vanligtvis en central kärna som är bättre på allmänna operationer och flera mindre som hjälper till med fotografering, AI, etc.

Med CPU-tillverkare som riktade sin uppmärksamhet mot att lägga till fler kärnor istället för att ytterligare pressa GHz-gränsen, följde modern mjukvara och operativsystem efter. De flesta moderna mjukvaror utnyttjar redan flera kärnor, men du kan fortfarande hitta många verktyg, applikationer och till och med spel som presterar bättre med en högre hastighet med en kärna än med flera kärnor. Detta beror på att vissa arbetsbelastningar helt enkelt inte kan parallelliseras, delas upp i mindre bitar och spridas över flera kärnor.

Cache och arkitektur

Tillbaka på 8-bitars dagarna var en dators RAM tillräckligt snabbt för att förse en CPU med allt den behövde. När CPU:erna fortsatte att öka hastigheten började RAM-minnet spela ikapp. Det var då cachen introducerades till mixen.

En cache, som faktiskt är ett litet och extremt snabbt minne, läggs till CPU:n för att lagra omedelbara instruktioner från RAM-minnet. Eftersom cachen körs med samma hastighet som CPU:n kan den snabbt ge information till CPU:n på kortast tid utan någon fördröjning.

Det finns olika nivåer av cache. Nivå 1 (L1) cache är den mest grundläggande formen av cache och finns på varje CPU. Nivå 2 (L2) cache har en större minnesstorlek och används för att lagra mer omedelbara instruktioner. I allmänhet cachelagrar L1-cachen L2-cachen, som i sin tur cachar RAM-minnet, vilket i sin tur cachar hårddiskdata. Med den nyare flerkärniga tekniken finns det till och med en L3- eller L4-cache som är större i storlek och delas mellan de olika kärnorna.

Det är värt att notera att de kan bli mindre viktiga i framtiden om någon hittar ett sätt att påskynda anslutningen mellan CPU och RAM avsevärt. Vi nämner detta eftersom AMD makt har på något sätt lyckats få till detta och är en av anledningarna till att deras nästa generation av Zen-arkitekturprocessorer är spännande.

Ovanstående är de faktorer som påverkar CPU-prestandan. Du kanske också vill veta skillnaderna mellan en Intel- och AMD-processor och hur du väljer en AMD-processor.