Teknolojik bir cihaz satın almadan önce hepimiz biraz araştırma yapar, teknik özelliklere bakarız. Teknik özellik sayfalarında ürüne bağlı olarak birçok farklı terim bulunabilir ancak bazıları neredeyse her zaman gözümüze çarpar. Bugün bunlardan birine daha yakından bakacağız: Clock rate veya clock speed olarak bilinen saat hızı. Ayrıca bazen saat frekansı (clock frequency) olarak da isimlendiriliyor.
Her işlemcinin üretici tarafından belirlenen saat hızları vardır. Frekanslardan bahsettiğimizde genelde ilk olarak akla bilgisayarın beyni “CPU” gelir fakat farklı çipler de düşük veya yüksek saatlerde çalışır. Ekran kartlarının kalbine yerleştirilen GPU (Graphics processing unit) da adından anlaşılacağı gibi bir işlemci türü, sadece hedeflenen iş yükü farklı.
Bilgisayar bileşenlerinin performansını değerlendirmek için birden fazla unsura bakmak gerekir. Saat hızı ise dikkat etmemiz gereken parametrelerin başında yer alıyor. Frekanslar işlemcilerin performansı, ayrıca uygulamaların ve oyunların çalışma hızı açısından büyük etkiye sahiptir.
Bir bilgisayarın saat oranı, performansın ve CPU’nun (veya iş yüküne bağlı olarak GPU) verileri ne kadar hızlı işleyebildiğinin (tek tek bitleri hareket ettirebildiğinin) göstergesidir. Daha yüksek frekans, özellikle yoğun iş yüklerinde (oyunlar gibi) daha iyi performans sağlar. Diğer tüm faktörler eşitse daha yüksek saat hızına sahip bir işlemci daha güçlüdür. Bir genelleme yapacak olursak, işlemcilerin performansını belirlemek için frekans, CPU’nun döngü başına talimat işleme kapasitesi (saat döngüsü/saat başına talimat veya kısaca IPC) ve CPU’nun sahip olduğu çekirdek sayısına bakabiliriz.
Bilgisayarınızda, tabletinizde veya telefonunuzda yer alan işlemciler her saniye farklı yazılımlardan gelen birçok talimatı işler. Bu talimatlardan bazıları basit aritmetik içerir, bazıları ise çok daha karmaşıktır. Frekans hızı, işlemcinin saniyede gerçekleştirdiği döngü sayısını ölçer ve Hz (Hertz) cinsinden (günümüzde GHz-Gigahertz) ölçülür. Bu durumda bir “döngü” CPU’nun hızını ölçen temel birimidir diyebiliriz. Her döngü sırasında işlemci içindeki milyarlarca transistör açılır ve kapanır. Özetle, CPU aldığı talimatlarda yer alan hesaplamaları bu şekilde yürütür.
Başka bir deyişle saat hızı, bir devrenin saniyede kaç kez çalıştığını gösterir. Karmaşık devrelerin düzgün çalışması için dikkatli zamanlama gerekir. Bahsettiğimiz “saat” terimi ise tüm devrenin senkronize çalışmasını sağlayan “düzenli bir sinyal” gibidir. Frekanslar düzenli açma-kapama elektrik darbesini temsil eder. Daha anlaşılır şekilde anlatacak olursak, çip saatlerini “düzenli nabız atışına” benzetebiliriz.
Darbenin açıktan kapalıya ve sonra tekrar açık konuma geçtiği her zaman bir döngüdür. Her döngüde devre bir işlem gerçekleştirebilir. Saat hızı hertz cinsinden ölçülse de, modern işlemciler gigahertz aralığında veya saniyede milyarlarca işlemle çalışıyor.
Biraz önce üzerinde durmuştuk. Saat hızı genellikle bilgisayar CPU’ları ile anılsa da, entegre devre (IC) kullanan diğer bileşenlerin de işlemleri senkronize etmek için bir saati vardır. Harici bir grafik işleme biriminin ürettiği ve kullandığı kendi saat hızı olabilir ve bir bilgisayarın RAM’i sistem CPU saatiyle senkronize edilebilir.
- APU, GPU ve CPU Arasındaki Fark Nedir? iGPU Tercih Edilir mi?
Şirketlerin saat darbesi üretebilmelerinin farklı yolları vardır. Tarihsel olarak, doğru zamanlanmış saat darbeleri üretmek için kuvars kristalleri kullanılmıştı ve diğer devreler daha sonra bu frekansı ihtiyaç duyulan hıza çıkarabiliyordu. Modern yüksek hızlı CPU’larda salınımlı bir devre tarafından bir referans darbesi üretilmekte. Bu ön veri yolu hızını ayarlamak için kullanılabilir. Daha sonra CPU çekirdek saatini oluşturmak için veri yolu saatine ek bir çarpan uygulanır.
Saat hızının yanı sıra bir CPU’nun performansını etkileyebilecek birçok değişken vardır. Sonuç olarak, saat hızı yalnızca aynı nesil ve mimari ile doğrudan karşılaştırılabilir.
Bazı mikroişlemciler döngü başına sadece bir komut gerçekleştirirken, bazıları da döngü başına birden fazla komut gerçekleştirebilir. Birden fazla komut işleyebilen mikroişlemciler daha performanslıdır. Ayrıca farklı faktörler de var. Örneğin veri yolu hızı: 32 bitlik bir veri yolu, belirli bir saat hızında 16 bitlik bir veri yoluna kıyasla daha hızlı performans gösterecektir.
Uzun lafın kısası, sadece saat hızının artırılmasıyla doğrudan daha iyi performans edemeyebiliriz. Diğer taraftan, Çok yüksek saat hızları yüksek sıcaklıklar nedeniyle çipe de zarar verebilir.
Hepinizin bildiği gibi, artık yeni nesil çiplerin hepsi de anlık iş yüküne bağlı olarak saat hızlarını dinamik olarak değiştirebiliyor. Ayrıca teknoloji şirketleri güç verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için bu işe odaklanan özel teknolojiler geliştiriyor: Intel SpeedStep gibi.
İşlemciler neden her zaman maksimum hızda çalışsın ki? İhtiyaç olmadığında düşük frekansa inmesi daha iyi. Daha düşük frekans demek daha düşük güç tüketimi ve daha az ısı üretimi demek. Bu her zaman önemli bir konu lakin pil ömrü açısından mobil cihazlar için daha kritik. Ayrıca uzun süre tam hızda çalıştıklarında aşırı ısınabilecekleri için masaüstü işlemcilere de fayda sağlamakta.
Çoğu modern CPU, minimum “temel” saat hızından maksimum “turbo” hıza (daha yüksek/daha hızlı) kadar farklı frekanslarda çalışıyor. İşlemci zorlu bir görevle karşılaştığında işi daha hızlı yapmak için saat hızını geçici olarak yükseltecek şekilde tasarlanmakta.
Yeni nesil masaüstü işlemciler 6.0 GHz seviyesine kadar dayandı. Ancak bildiğiniz edebileceğiniz gibi, işlemcinin içinde yer alan tüm çekirdekler bu hızlarda kalamıyor. Belirlenen bazı çekirdekler yüksek saatlerde kalsa bile bunu belirli bir süre yapabiliyor. Eğer soğutma sisteminiz iyiyse çekirdekler daha yüksek frekanslara daha ferah şekilde çıkabiliyor.
Çipler yüksek performanslı iş yükleri için saat hızlarını seçici olarak artırabilir. Bu da işlemcinin çok fazla ısı üretip tekrar yavaşlaması gerekene kadar kısa bir süre için daha yüksek bir frekansta çalışmasını sağlamakta. Eski sistemlerde tüm CPU çekirdeklerinin aynı yükseltme hızında çalışması gerekiyordu. Yeni çok çekirdekli işlemcilerde her bir çekirdeğin hızı ayrı ayrı kontrol edilebiliyor. Intel Turbo Boost ve Velocity Boost gibi teknolojiler birer örnek.
16-bit, 32-bit, vb. gibi farklı mikroişlemci türleri olabilir. Bunların hepsi hız açısından farklılık göstermekte:
16-bit Mikroişlemci
- 8086 mikroişlemci: 4.7 MHz, 8 MHz, 10 MHz
- 8088 mikroişlemci: 5 MHz’den fazla
- 80186/80188 mikroişlemci: 6 MHz
- 80286 mikroişlemci: 8 MHz
32-bit Mikroişlemci
- Intel 80386: 16 MHz-33 MHz
- Intel 80486: 16 MHz-100 MHz
- Pentium: 66 MHz
64-bit Mikroişlemci
- INTEL Core-2: 1.2 GHz-3 GHz
- Intel Core i5: 2.4 GHz-3.6 GHz
- Intel Core i3: 2.93 GHz-3.33 GHz
Bir mikroişlemcinin üç önemli özelliği var:
- Detaylıca bahsettiğimiz saat hızı.
- Word Size: Bir işlemcinin tek bir komutta işleyebileceği bit sayısıdır. “Kelime boyutu” ayrıca işlemcinin bir seferde erişebileceği RAM miktarına karar verir ve giriş/çıkış pinlerinin sayısını belirler. Bu pinler işlemcinin mimarisine karar verir. Giriş ve çıkış pinlerinin sayısı her zaman eşittir. Örneğin, ilk ticari işlemci Intel 4004 4 bitlik bir işlemciydi; dolayısıyla 4 giriş/çıkış pinine sahipti. Günümüzde çoğunlukla 32-bit ya da 64-bit işlemciler kullanılmakta.
- Komut Seti (Instruction Set): Bir talimat (komut) temel olarak bilgisayara bir veri parçası üzerinde işlem yapmasını söyleyen iş dizisidir. Bir mikroişlemcinin yürüttüğü makine düzeyindeki komutlar kümesi, komut setini oluştur. Talimatlarda yer alan işlemler aşağıdaki gibi olabilir:
- Aritmetik işlemler
- Mantıksal işlemler
- Veri aktarımı
- Giriş/çıkış işlemleri
- Kontrol akışı
Saat hızlarını açıklarken overclock işlemine değinmesek olmazdı. Hız aşırtma, en basit tabirle bir entegre devreyi üreticinin belirttiği hızdan daha yüksek bir saat hızında çalıştırmaktır. Overclock adımları işlemcinin ekstra ısı üretmesine neden olur ve daha fazla güç gerektirir. Böyle durumlarda ise daha gelişmiş bir soğutma kullanmamız gerekebilir. Çok fazla zorlanırsa hız aşırtmalı bir sistem kararsız hale gelir, mavi ekranlara veya sistem kilitlenmelerine neden olabilir.
- İşlemci Nasıl Overclock Edilir?
- Ekran Kartı Nasıl Overclock Edilir?
- RAM Nasıl Overclock Edilir?
Bazı işlemciler, tamamen aynı başka işlemciden daha yüksek overclock potansiyeline sahip olabilir. Başka bir deyişle, daha yüksek hızlara dayanabilir. Buna chip binning (yonga gruplandırma) ya da silikon piyangosu (silicon lottery) diyoruz:
- Yonga Gruplandırma Nedir? Chip Binning Neden Yapılır?
Çoğu AMD işlemcisiyle hız aşırtma yapmak mümkün. Intel ise yalnızca K serisi (meraklı sınıf) işlemcilerde hız aşırtmaya izin veriyor.
Bilgisayarı bir araba gibi düşünürsek CPU arabanın motorudur. CPU saat hızı, motorun dakika başına devir sayısı (RPM) gibidir. Genel olarak, bir motorun daha yüksek bir maksimum RPM’ye sahip olduğu için daha fazla güç ürettiğini söyleyemezsiniz; benzer şekilde, bir CPU’dan ne kadar performans alabileceğinizi belirlemek için saat hızından daha fazla faktörü göz önünde bulundurmanız gerekiyor.
Motorun RPM’si ne kadar güce ihtiyaç duyulduğuna bağlı olarak yükselir ve düşer. Bu benzinden tasarruf sağlar ve daha az ısı üretilir. İşlemciler de benzer, böyle anlarda daha az güç tüketilir ve sıcaklıklar daha düşüktür.
