Taktsagedus: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub
P link par (+ masintoim) using AWB
9. rida:
 
==Ajalugu==
[[Mikroarvuti]]te varasemas ajaloos pole taktsagedus enamasti olnud eri mudelite vahel varieeruv. Igale konkreetsele protsessoritüübile oli harilikult määratud standardne taktsagedus – 1 &nbsp;MHz [[6502]] mikroprotsessoril põhinevatel arhitektuuridel, näiteks [[Commodore 64]] ja [[Apple II]] seeria, 4,77 &nbsp;MHz [[Z-80]] protsessoriga arvutitel ja esimese põlvkonna Intel [[8086]]-l (mida kasutati ka esimeses [[IBM PC]]-s), 8 &nbsp;MHz varastel Motorola [[68000]] arvutitel nagu [[Macintosh 128k]] ja [[Amiga 1000]]. Kuna eelpool mainitud protsessorite põlvkonnad järgnesid üksteisele ajaliselt kiiresti ja nad enamjaolt ei konkureerinud omavahel (v.a Z-80 ja 8086, millel oli sama taktsagedus), siis tootjate turundusväljalasetes taktsagedustele pigem suuremat tähelepanu ei pööratud.<ref name="Toms Hardware: Overclocking" />
 
Tarbijate jaoks muutus taktsagedus olulisemaks omaduseks siis, kui ilmusid uuemad arvutite põlvkonnad, mille taktsagedused olid kiiremad kui 4,77 &nbsp;MHz. Osal nendest arvutitest oli võimalik taktsagedust muuta arvuti esipaneelil asuva lüliti abil (nn turbonupp.) See lüliti tegelikult alandas protsessori taktsagedust, see oli tarvilik suurendamaks ühilduvust vanemate mängude ja tarkvaraga, millel oli raskusi kiirematel sagedustel funktsioneerimisega. Pärast 1982. aastal välja tulnud 6 &nbsp;MHz taktsagedusega [[80286]] protsessori ja sellele 1985 järgnenud 12 &nbsp;MHz-l töötava [[80386]] tulekut jäid arvutitootjad püsima taktsagedusel kui lihtsal omadusel esindamaks ostjatele kiiremaid ja kallimaid protsessoreid. Oluline osa on siin [[Intel]]il, kellel õnnestus protsessori 268 taktsagedust toote eluaja jooksul suurendada 25 &nbsp;MHz-ni.
 
1990. aastate alguseks reklaamis enamik arvutifirmadest oma arvutite jõudlust eelkõige viidates protsessori taktsagedusele. See viis aga erinevate turundusnõksudeni, näiteks [[Apple]]'i otsus luua ja turustada [[Power Macintosh 8100]] taktsagedusega 110 &nbsp;MHz. See tähendas, et Apple võis kuulutada oma toote kiireima taktsagedusega saadaolevaks arvutiks – kiireim Inteli protsessor samal ajal jooksis 100 &nbsp;MHz-l. See veidi suurem arv ei omanud aga tegelikkuses suurt tähtsust, sest mikroprotsessorid [[PowerPC 601]] ja [[Pentium]] kasutasid erinevaid [[käsustik]]ke ja omasid erinevaid [[mikroarhitektuur]]e.
 
Pärast 2000. aastat hakkas Inteli konkurent [[AMD]] kasutama toodete turustamiseks taktsageduse asemel mudelite numbreid, põhjuseks AMD protsessorite väiksem taktsagedus Inteli omadega võrreldes. Seda trendi ka edaspidi jätkates üritas AMD kukutada ka nn megahertsimüüti, mis AMD väitel ei seletanud täielikult firma protsessorite jõudlust. Ka Intel kuulutas välja sama teguviisi, ilmselt seoses tarbijate seas tekkinud segadusega Inteli [[Pentium M]] protsessorite puhul, mis jooksid umbes poole väiksemal taktsagedusel kui reaalsuses pea ekvivalentne protsessor Pentium 4. Alates 2007. aastast on jõudlus suurenenud peamiselt pigem tänu arengutele [[andmetöötluskonveier]]ites, [[käsustik]]es. Taktsageduse tõusu on toimunud vähem (peamiseks põhjuseks on ebaefektiivne voolukasutus).
 
==Varased arvutid==
Esimene kommertsiaalne personaalarvuti, [[Altair 8800]], kasutas [[Intel 8080]] protsessorit taktsagedusega 2 [[MHz]] (2 miljonit tsüklit sekundis). Esimene [[IBM PC]] (u 1981) omas taktsagedust 4,77 &nbsp;MHz (4 772 727 tsüklit sekundis). 1995. aasta [[Intel]]i [[P5]]-kiip [[Pentium]] töötas sagedusel 100 &nbsp;MHz (100 miljonit tsüklit sekundis). Aastal 2002 tutvustati Inteli Pentium 4, esimest keskprotsessorit, mille taktsagedus oli 3 [[GHz]] (ligi ~0,3 10<sup>−9</sup> sekundit kulus ühe tsükli jaoks).
Et vanemate arvutite taktsagedus jäi kristallostsillaatori sageduse piiresse, siis selliste protsessorite [[ülekiirendamine|ülekiirendamiseks]] tuli emaplaadil kristallostsillaator välja vahetada sellise vastu, mis töötas kiiremal sagedusel. Kohandatavate [[taktgeneraator]]ite tulekuga on aga kristallostsillaatori väljavahetamise vajadus kadunud.
 
==Taktsageduste võrdlemine==
Taktsageduse järgi on kõige mõistlikum võrrelda protsessoreid juhul, kui nad kuuluvad samasse tooteperre. Eri tooteperede või eri tootjate protsessoreid omavahel võrreldes on taktsagedus vaid üks mitmest tegurist, mis protsessori jõudlust mõjutavad. Näiteks IBM PC [[Intel 80486]] protsessoriga taktsagedusel 50 &nbsp;MHz on umbes kaks korda kiirem kui sama riistvaraga arvuti, mis jookseb taktsagedusel 25 &nbsp;MHz. Samalaadne olukord ei kehtiks aga MIPS [[R4000]] protsessoril 25 &nbsp;MHz juures, sest antud protsessorid on toodetud kasutades erinevaid arhitektuure. Protsessoreid võrreldes tuleks arvestada lisaks [[CPU]] taktsagedusele ka selliseid omadusi nagu protsessori andme[[siin]]i taktsagedus ja ribalaius, arvuti [[Mälu (arvuti)|mälu]] latents ja protsessori [[vahemälu]] arhitektuur.
Üks võimalus protsessorite jõudlust võrrelda on kasutada [[jõudlustest]]e.
 
Üks põhjustest, miks taktsageduse järgi jõudluse hindamine on eksitav, on see, et erinevad protsessorid suudavad teha erineva hulga tööd ühe tsükli vältel. Näiteks [[superskalaarne protsessor|superskalaarsed protsessorid]] '''suudavad''' ühe tsükli jooksul sooritada rohkem kui ühe käsu. Ometi pole aga tavatu, et see keskmine tegelikkuses alla ühe käsu tsükli kohta jääb. Lisaks tuleb arvestada ka selliseid tegureid nagu mitme tuuma olemasolu, mis taaskord toob jõudlusse drastilisi muutusi, ometi ei kasva taktsagedus märgatavalt (või ei kasva üldse).
31. rida:
Arvuti kiiruse üks põhilisi kontrollivaid komponente on [[kvarts]]kristalli kasutav [[kristallostsillaator]]. Kvarts ise on aga [[ränidioksiid]]<nowiki/>kristalli kujul. Sellisel kujul suudab kvarts genereerida regulaarseid ja stabiilseid signaaliimpulsse, millega juhitakse [[vooluring]]ide tööd (sarnane näide on [[metronoom]] muusika juhtimisel).
Kasutatakse aga nimelt kvartskristalle seetõttu, et nad on piesoelektrilised (materjali omadus, mis tähendab, et talle füüsilise surve avaldamisel tekivad tema vastastahkudel vastandmärgilised elektrilaengud <ref name="ESTERM: piesoelektriline kristall" />).
Kristallile voolu andes hakkab kristall resoneerima. Võnkumise sagedus sõltub kristalli suurusest ja kujust. Üldiselt kehtib reegel, et mida väiksem, õhukesem on kristall, seda kiiremini toimub vibreerimine. Kristalli liikumine sealjuures on suurusjärgus 68 [[nanomeeter|nm]].
[[Kristallostsillaator|Kristallostsillaatori]]i tootmisel viimistletakse kristallitükid õhukesteks lamedataks ketasteks; mida õhem on ketas, seda suurem võnkesagedus saavutatakse; ent eksisteerivad ka piirangud, kui õhukene võib üks ketas olla, enne kui ta murdub – tüüpiliste ostsillaatorite puhul ligi 50 [[MHz]]. Ometi on võimalik saavutada suuremaid sagedusi, kasutades skeeme ja komponente, mis kristalli signaali sünteesivad ja väljastavad signaali mitmekordistatuna. Tänapäevased protsessorikiirused saavutataksegi kasutades just selliseid komponente.
<ref name="Ugrading_repairing_PCs" />