สิ่งที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ CPU? นี่คือทั้งหมดที่คุณต้องรู้

เป็นความจริงที่หากคุณใช้เงินหลายพันดอลลาร์เพื่อซื้อ CPU ที่แพงที่สุดในตลาด ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง มันจะทำงานได้ดีกว่าทางเลือกอื่น อย่างไรก็ตาม มันอาจจะทำงานได้ดีกว่า CPU ระดับถัดไปเพียง 5-10 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ซึ่งถูกกว่าหลายร้อยดอลลาร์ ดังนั้น การรู้ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ CPU จึงเป็นสิ่งสำคัญ เพื่อให้คุณตัดสินใจซื้อได้ดีขึ้น

ซีพียูคืออะไร

CPU (หน่วยประมวลผลกลาง) ซึ่งบางครั้งเรียกว่า “โปรเซสเซอร์” เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในระบบคอมพิวเตอร์ เนื่องจากเป็นสมองของระบบคอมพิวเตอร์ หน้าที่ของมันคือการดูแลการคำนวณข้อมูลทั้งหมด และทำให้แน่ใจว่าข้อมูลเหล่านั้นได้รับการประมวลผลในเวลาที่เร็วที่สุด

CPU ไม่ใช่สิ่งที่คุณสามารถมองเห็นได้จากภายนอกคอมพิวเตอร์ อันที่จริง คุณจะไม่สามารถเห็น CPU บนพีซีที่ประกอบครบชุดได้ หากต้องการดู คุณต้องถอดเคสคอมพิวเตอร์ ถอดสายไฟ และถอดฮีทซิงค์ (และพัดลม) จากนั้นคุณจึงจะเห็นพื้นผิวของ CPU เท่านั้น รูปร่างของ CPU เป็นชิปสี่เหลี่ยมเล็กๆ ที่มีหมุดเชื่อมต่ออยู่ด้านล่าง

ภาพด้านล่างแสดงด้านหลังและด้านบนของ CPU

ซีพียูทำงานอย่างไร

เพื่อให้ง่าย วิธีการทำงานของ CPU สามารถแสดงด้วยสามขั้นตอนต่อไปนี้:

1. เมื่อคุณคลิกเพื่อเรียกใช้แอปพลิเคชัน คำสั่งดิบจะถูกดึงมาจากฮาร์ดดิสก์ก่อน (บางครั้งอาจมาจากหน่วยความจำ) และส่งไปยัง CPU เพื่อประมวลผล
2. เมื่อ CPU ได้รับคำสั่ง มันจะรันตรรกะและคำนวณผลลัพธ์
3. เมื่อ CPU เสร็จสิ้นการประมวลผล มันจะส่งผลไปยังอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องเพื่อส่งออกไปยังผู้ใช้

แม้ว่าจะดูเหมือนง่าย แต่ทั้งสามขั้นตอนจะต้องทำให้เสร็จภายในไม่กี่วินาที ความล่าช้าในขั้นตอนใด ๆ เหล่านี้จะส่งผลให้เกิดความล่าช้าในคอมพิวเตอร์

ความเร็วนาฬิกา

CPU ทุกตัวมีนาฬิกาภายในที่ให้ "จังหวะ" ที่ใช้งานได้ “ความเร็วสัญญาณนาฬิกา” หรือที่เรียกว่า “อัตรานาฬิกา” หมายถึงจำนวนการทำงานที่ CPU สามารถทำได้ในหนึ่งวินาที

นี่คือตัวเลขในหน่วย Hz (เฮิรตซ์ และโดยการขยาย เมกะเฮิรตซ์และกิกะเฮิรตซ์ที่เห็นเป็น MHz และ GHz) คุณมักจะเห็นถัดจากชื่อ CPU

ปัญหาคือ คุณต้องผลักไฟฟ้าผ่าน CPU ให้เร็วขึ้น เพื่อให้ทำงานเร็วขึ้น และทำให้เกิดความร้อน หลังจากเพดานบนสุดที่ 4 GHz แล้ว จะทำให้ CPU เย็นลงอย่างเพียงพอได้ยาก

ประสิทธิภาพของ CPU ในหน่วย Hz มีผลกับแอปพลิเคชันแบบเธรดเดียวเป็นส่วนใหญ่ ซอฟต์แวร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ เช่น เบราว์เซอร์ Chrome และ Firefox ยอดนิยม ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์จากหลายคอร์ (เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในหัวข้อถัดไป) และเธรด แทนที่จะขึ้นอยู่กับความเร็วสัญญาณนาฬิกาเพียงอย่างเดียว โดยปกติ คอมพิวเตอร์จะทำงานได้ดีกว่าบน CPU ที่มีหลายคอร์แต่มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่ช้ากว่าซีพียูที่เร็วกว่าแต่เป็นคอร์เดียว

จำนวนคอร์

เนื่องจากการเพิ่มความเร็วจริงยากขึ้นเรื่อยๆ ผู้ผลิตซีพียูจึงตัดสินใจเพิ่มความสามารถในการทำงานหลายอย่างพร้อมกันโดยเพิ่มคอร์ให้กับ CPU

เป็นการเสียประโยชน์ที่จะอธิบายซีพียูแบบมัลติคอร์ว่าเทียบเท่ากับ "การตบซีพียูตั้งแต่สองตัวขึ้นไปในแพ็คเกจเดียวกัน" พวกเขาอาจดูเหมือนกับผู้บริโภคทั่วไป แต่การออกแบบที่แท้จริงของพวกเขานั้นฉลาดกว่าการติดซีพียูสองตัวติดกัน

ด้วยการอยู่ร่วมกันบนไดย์เดียวกัน แต่ละคอร์ของซีพียูแบบมัลติคอร์จะแบ่งปันทรัพยากรบางส่วน ทั้งเพื่อลดต้นทุนการผลิตและปรับปรุงประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น อาจใช้หน่วยความจำแคชร่วมกัน การเชื่อมต่อกับองค์ประกอบอื่นๆ บนเมนบอร์ด เป็นต้น

ซีพียูแบบมัลติคอร์สามารถเป็นเนื้อเดียวกันหรือต่างกันได้ ซีพียูที่เป็นเนื้อเดียวกันประกอบด้วยคอร์ที่เหมือนกันตั้งแต่สองคอร์ขึ้นไป CPU ที่แตกต่างกันมีแกนประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น CPU ในสมาร์ทโฟนรุ่นใหม่มักมีแกนกลางที่ดีกว่าในการใช้งานทั่วไป และ CPU ที่เล็กกว่าหลายตัวที่ช่วยในการถ่ายภาพ, A.I. ฯลฯ

เนื่องจากผู้ผลิต CPU หันมาสนใจที่จะเพิ่มแกนประมวลผลมากกว่าที่จะผลักดันขีดจำกัด GHz ให้มากขึ้น ซอฟต์แวร์และระบบปฏิบัติการที่ทันสมัยจึงตามมาด้วย ซอฟต์แวร์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่ใช้ประโยชน์จากคอร์หลายคอร์อยู่แล้ว แต่คุณอาจยังพบเครื่องมือ แอปพลิเคชัน และแม้แต่เกมจำนวนมากที่ทำงานได้ดีกว่าด้วยความเร็วแบบคอร์เดียวที่สูงกว่าแบบมัลติคอร์ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากปริมาณงานบางอย่างไม่สามารถขนานกัน แบ่งออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ และกระจายข้ามหลายคอร์ได้

แคชและสถาปัตยกรรม

ย้อนกลับไปในวันที่ 8 บิต RAM ของคอมพิวเตอร์นั้นเร็วพอที่จะจัดหาทุกสิ่งที่จำเป็นให้กับ CPU เมื่อซีพียูทำงานเร็วขึ้น RAM ก็เริ่มเล่นตาม นั่นคือเวลาที่แคชถูกนำไปใช้กับมิกซ์

แคชซึ่งเป็นหน่วยความจำขนาดเล็กและรวดเร็วอย่างมีประสิทธิภาพถูกเพิ่มลงใน CPU เพื่อจัดเก็บคำสั่งจาก RAM ทันที เนื่องจากแคชทำงานด้วยความเร็วเท่ากันกับ CPU จึงสามารถให้ข้อมูลกับ CPU ได้อย่างรวดเร็วในเวลาที่สั้นที่สุดโดยไม่เกิดความล่าช้า

มีแคชระดับต่างๆ แคชระดับ 1 (L1) เป็นแคชรูปแบบพื้นฐานที่สุด และพบได้ในซีพียูทุกตัว แคชระดับ 2 (L2) มีขนาดหน่วยความจำที่ใหญ่กว่าและใช้เพื่อจัดเก็บคำแนะนำเพิ่มเติมในทันที โดยทั่วไป แคช L1 จะแคช L2 แคช ซึ่งจะแคช RAM ซึ่งจะแคชข้อมูลบนฮาร์ดดิสก์ ด้วยเทคโนโลยีมัลติคอร์ที่ใหม่กว่า มีแม้กระทั่งแคช L3 หรือ L4 ที่ใหญ่ขึ้นและมีการแบ่งปันกันระหว่างคอร์ต่างๆ

เป็นที่น่าสังเกตว่าสิ่งเหล่านั้นอาจมีความสำคัญน้อยลงในอนาคตหากมีคนพบวิธีเพิ่มความเร็วในการเชื่อมต่อระหว่าง CPU และ RAM อย่างมีนัยสำคัญ เราพูดถึงเรื่องนี้เพราะ AMD อาจ สามารถดึงสิ่งนี้ออกมาได้และเป็นหนึ่งในเหตุผลที่โปรเซสเซอร์สถาปัตยกรรม Zen รุ่นต่อไปของพวกเขาน่าตื่นเต้น

ข้างต้นเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ CPU คุณอาจต้องการทราบความแตกต่างระหว่าง CPU ของ Intel และ AMD และวิธีเลือก CPU ของ AMD