Taban ve Boost Saat Hızı Nedir? Yüksek Frekans Nasıl Sağlanır?

BEĞENDİM

ABONE OL

News

0

İrili ufaklı her türlü çipin çalıştığı ve azamide ulaştığı bir saat hızı, yani frekans değeri vardır. Daima olarak sağda solda gördüğünüz “saat hızı” değeri, o donanımın performansını belirleyen en önemli faktörlerden biridir. Bugün saat suratlarının kullanım formlarını ele alacağız. “Base”, “Boost”, ve “Turbo” gibi tabirleri daima duyuyordunuz, daha iyi anlamış olacaksınız.

Geçmişte yongalar sabit saat suratlarıyla gelirdi, o günler geride kaldı. Donanımları evvelden karşılaştırmak daha kolaydı, şimdi devreye birçok parametre giriyor. Üstüne üstlük bir de hibrit mimari hayatımıza girdi, kullanılan çekirdeklerin çeşidi ikiye çıktı. Zati geçmişte mobil platformlarda farklı çekirdekler kullanılıyordu, Intel ve AMD’nin melez mimari yaklaşımıyla herkes “verimlilik çekirdeğiyle” tanıştı. Böylelikle teknik sayfalarda daha fazla frekans değeri görmeye başladık.

Tüm çağdaş işlemciler artık temel saatlere ve yükseltilmiş saat suratlarına sahip. Her performans ve verimlilik çekirdeği için ayrı ayrı olmak üzere. GPU’larda ise temel saat, oyun saat hızı ve yükseltilmiş saat hızı olmak üzere üç seçenek bile görebiliyoruz.

Üreticiler, sırf bir işlemci termal olarak veya herhangi bir güç sınırlaması olmadığında “boost” frekanslarının garantisini verebilir. Ayrıca her çekirdek aynı anda vaat edilen bu frekanslara çıkamaz, genellikle sırf tek veya iki çekirdeğin belirtilen azamî değerlere çıktığını görürüz. Dahası, GPU veya CPU fark etmeksizin işlemciler belirli bir süre boyunca en yüksek saatlerde kalabilir.

Çiplerin saat suratlarını etkileyen birçok faktör vardır: Silikon kalitesi, kullandığınız soğutucunun kalitesi, genel olarak kasanın havalandırma kalitesi, termal macunun kalitesi, çalıştırdığınız iş yükleri gibi birçok şey sayabiliriz.

Üreticiler tanıtımlarında 5,7 ve hatta 6,0 GHz gibi artık ulaşılması zor olmayan bedellerden sıkça bahseder oldu. Artırma (boost) suratını daima korumak için ısıyı gereğince hızlı dağıtabilen birinci sınıf soğutma tahlillerine (hava/sıvı) gereksiniminiz var.

Öncelikle saat hızının ne olduğunu anlayalım. Elbette işlemci performansını etkileyen birçok faktör var. Üretim teknolojisi, mimarisi, çekirdek sayısı ve saat hızı gibi. Diğer faktörlerin yanı sıra, bir yonganın “hızı” saat döngüsü olarak ölçülür. Her bir döngü, dahili bir osilatör (dahili saat) tarafından senkronize edilen transistörlerin açılması ya da kapatılmasından oluşan bir darbeden oluşur. Yani çip ne döngüyü ne kadar hızlı tamamlayabiliyorsa o kadar hızlı iş yapabilir.

Bu darbelerin azamî frekansı Hertz (Hz) cinsinden ölçülüyor. Günümüzün güçlü GPU/CPU’ları GHz cinsinden hesaplanmakta. Tüketici CPU’ları artık 6,0 GHz düzeylerine çıkabilirken, GPU’lar bile 3,0 GHz düzeylerini görmeye başladı.

Her bir gigahertz, saniyede bir milyar döngüyü temsil etmekte. Diyelim ki 5,0 GHz saat hızına sahip bir CPU, bir saniyede 5 milyar döngüyü gerçekleştirebiliyor. Basit bir işlem için daha az sayıda döngü gerekirken, daha karmaşık ve ağır bir işlem için uzun döngü müddetleri gerekmekte.

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 suratını ölçen temel ünitesidir 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” üzeredir. 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, çağdaş işlemciler gigahertz aralığında veya saniyede milyarlarca süreçle 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 sürece ünitesinin ürettiği ve kullandığı kendi saat hızı olabilir ve bir bilgisayarın RAM’i sistem CPU saatiyle senkronize edilebilir.

Söylediğimiz gibi, saat suratları çiplerin sadece önemli bir faktörü. Çekirdek sayısının yanı sıra önbellek boyutları da genel performansta önemli rol oynar. Aynı mimariye ve çekirdek sayısına sahip iki işlemciden saat hızı yüksek olan daha iyi performans gösterir.

Ancak her zaman yüksek frekanslı işlemciler daha süratlidir diye bir kural yok. Yeni nesil, güncel mimariyle desteklenen bir ürün, daha yüksek saat hızına sahip eski nesil bir eserden daha iyi performans gösterebilir. Buna birçok faktör dahil olabilir. En önemli neden ise IPC karıyla sonuçlanan mimari iyileştirmeler. Son kısımda yine epey önemli olan “IPC (Instructions Per Cycle/Clock) terimine de değineceğiz.

Donanımların teknik özellik sayfasında “base clock, base block speed veya base clock frequency” şeklinde tanımlamalar görebilirsiniz. Hepsi aynı şey. Bir çipin temel saat hızı, tüm çekirdeklerin temel olarak koruyacağı frekansı ifade eder. Genellikle düşük-orta düzey iş yükleri işlenirken bu saat suratlarında geziniriz, yani entegre devreyi zorlayacak bir durum yoktur.

Eğer bir ürün doğru ve yeterli şekilde soğutuluyorsa “temel saat hızında” rahatlıkla çalışabilir, bu üreticiler tarafından garanti edilir. Yani “base clock” dediğimiz şey normal kaidelerde çalışması gereken en az saat frekansıdır.

Ayrıca belirtmek gerekirse, bir CPU’daki çekirdeklerin tümü de senaryoya bağı olarak taban frekans hızına aynı anda ulaşabilir. Bunu bir çipin boştaki saat hızlarıya karıştırmayın. Çünkü yongalar güç tasarım modları ve algoritmaları sayesinde temel saatlerin çok çok altına inebilirler.

Ek olarak, genel olarak işlemcilerin TDP değerleri (özellikle Intel) çipin temel saat hızına bağlıdır. Başka bir telaffuzla, tüm çekirdekler temel saatte çalıştığında TDP’yi aşmamalı. Ancak frekans yükseltme teknolojisi, yani Turbo Boost kullanılıyorsa güç tüketimi çok yüksek düzeylere erişebilir.

“Boost clock” veya “turbo clock” olarak gördüğünüz parametre, iş yükleri daha yoğun hale geldiğinde ve bir performans artışı/patlaması gerektiğinde ulaşılabilen suratları temsil etmekte. Belirtilen azamî suratlar donanım yapılandırmasına, termal boşluğa ve güç düzenlemelerine bağlı olarak artırılır. Böylelikle saniyede daha fazla döngü gerçekleşir, veriler daha hızlı işlenir. Yani frekans yükselir. Asla “overclock (hız aşırtma) ile karıştırılmamalı. O farklı bir şey.

Buna “güçlendirilmiş saat hızı”, “yükseltilme saat hızı”, “artırılmış saat hızı” veya “destekli saat hızı” denir. Yerli veya yabancı kaynaklarda bazen “Turbo Frekans” şeklinde anılır. Buradaki “Turbo” sözü Intel’in “Turbo Boost Teknolojisi’nden” geliyor, tabir genel olarak çiplerin hepsinde kullanılabiliyor.

Teknolojinin adı değişebilir lakin çalışma biçimi farklı olsa bile hepsi aynı şeyi ifade ediyor. AMD, frekansları yükseltmek için PBO (Precision Boost Overdrive) ve CPB (Core Performance Boost) gibi teknolojiler kullanmakta. Intel tarafında ise yıllardır kullanılan Turbo Boost’un yanı sıra Turbo Boost Max ve Thermal Velocity Boost gibi teknolojiler görüyoruz.

Elbette çok çekirdekli CPU’larda sadece tek bir çekirdeğin frekansını yükseltmek, tüm çekirdeklerin frekansını yükseltmekten çok daha kolaydır. Daha düşük güç veya termal maliyete neden olur. Bu nedenle tek bir çekirdeği, tüm çekirdeklerin frekansını artırabileceğinizden çok daha yüksek frekanslara çıkarmanıza olanak tanır.

6.0 GHz gibi reklamı yapılan yükseltme saat suratlarının tüm çekirdekler için geçerli olmadığını söylemiştik. Sadece tek bir çekirdek böylesine yüksek frekanslara erişebilir. Hatta soğutma sisteminiz iyi değilse vaat edilen değerlere ulaşamayabilirsiniz. Eğer soğutucu güçlüyse, “patlama ve yüksek performans” gerekliyse en üst noktalara ulaşabiliyoruz. Kötü olan, ulaşsak bile kısa süreler boyunca bu noktalarda kalabiliyoruz.

İşlemcilerde kullanılan “boost” teknolojileri de asında bir tür “otomatik hız aşırtma” sistemi. Ancak hiçbir şekilde CPU’nun azamî kararlı frekansını bulmak için bu çarpanları (ve voltajı) aralıklarla manuel olarak artırmak anlamına gelen “hız aşırtma” ile karıştırılmamalı.

Yükseltme saat frekansları üretici tarafından ayarlanır ve son kullanıcının herhangi bir müdahalesi olmadan sistem tarafından hayata geçirilir. Özetle boost saat hızı, bir CPU veya GPU’nun otomatik olarak daha yüksek frekanslarda çalışma eğilimidir. Overclock ile ulaşılan hız ise CPU veya GPU’yu manuel olarak hız aşırtarak elde edilen daha yüksek saat suratını ifade eder. Boost saat hızında çalışmak için CPU’nuzu hız aşırtmanız gerekmez. Ancak hız aşırtmalı süratte kullanmak için hız aşırtma gereklidir.

Hız aşırtmanın bileşeninize zarar verebilecek belirli riskleri var. Öte yandan turbo suratlar tamamen inançlıdır, her şey üreticinin denetimi altında.

Adı geçen teknolojiler yerleşik olarak sunulsa da, bu hiçbir sınırlaması olmadığı anlamına gelmiyor. Artırma saatlerini etkileyen çeşitli faktörler var:

• Anakart ve VRM Kalitesi: VRM, anakart üzerindeki tüm bileşenlere güç sağlayan ve düzenleyen güç transfer ünitesidir. Boost saat hızında problemsiz bir deneyim sağlamak için, anakartınızdaki VRM’nin CPU veya GPU’nuzu boost saat hızında çalıştırırken kesintisiz güç sağlayabildiğinden emin olmalısınız. VRM’niz yeterli kapasiteye sahip değilse, aygıtınız boost saat hızında çalışamayabilir.
• Soğutucu Kalitesi ve Genel Soğutma Kapasitesi: Meselesiz bir deneyim için CPU veya GPU’nuzu optimum sıcaklıklarda tutmak gerekir. Bilgisayarınızdaki soğutma tahlilleri yeterli değilse, CPU veya GPU aşırı ısınmayı önlemek için düşük saat suratlarında çalışmak zorunda kalabilir.
• Silikon Piyangosu: Bu konuya makalemizde ayrıntılıca değinmiştik. Silikon piyangosu, aynı model çiplerin arasındaki doğal farklılıkları, doğal kalite farkını ifade ediyor.  Bazı çipler başkalarına göre daha düşük voltaj ve daha iyi stabilite ile daha yüksek saat suratlarında çalışabilir. Bu da üretim farklılıkları nedeniyle aynı özelliklere sahip çiplerin biraz daha farklı performans göstermesine neden olur.
• Güç Kaynağı: Anakartın yanı sıra, yüksek güç gerektiren GPU/CPU’ları beslemek için yeterli bir güç kaynağı da (PSU) gerekli.
• Güçlendirilmiş Çekirdek Sayısı: Çok çekirdekli bir CPU’daki güçlendirilmiş saat hızı, aynı anda güçlendirilmiş çekirdek sayısına bağlıdır. Güçlendirilmiş saat suratları genellikle az sayıda çekirdek için geçerlidir ve CPU’nun her çekirdeğe daha fazla güç ayırmasına olanak tanır. Ancak aynı anda çok fazla çekirdek güçlendiriliyorsa, CPU’nun aşırı ısınmasına ve güçlendirilmiş saat hızının düşmesine neden olabilir.
• Mimari: Üreticilerin yaptığı mimari iyileştirmeler sayesinde yeni nesil yongalar daha yüksek hızlara çıkabilir.
• Üretim Teknolojisi: Çiplerin üretiminde 7nm veya 5nm gibi ibareler görürsünüz. Üretim süreci küçüldükçe çip alanına yerleştirilebilecek transistör sayısı artar, böylelikle daha yüksek verimlilik sağlanır. Transistörler arası geçiş daha hızlı olacağından saat hızı da yüksek noktalara ulaşabilir.

Intel CPU’ların yüksek saat suratlarına ulaşmasını sağlayan şey, bu görev için optimize edilmiş yerleşik teknolojiler. Intel bütün olarak “Turbo Boost Teknolojisi” olarak isimlendiriyor. Ayrıca bir de “Termal Hız Arttırma (Thermal Velocity Boost, TVB)” var.

Elde edilen azamî Turbo Boost suratları, şirketin Turbo Boost Max 3.0 ve Thermal Velocity Boost (her ikisi de iş yüküne bağlı olarak otomatik) ile yukarı taşınmakta. Bu teknolojiler tarafından elde edilen en yüksek ölçüm, Intel tarafından “Maksimum CPU Turbo Frekansı” olarak isimlendiriliyor.

AMD de destek saat suratlarını artırmak için Turbo Boost’a benzer bir yol kullanıyor. Sadece bu süreç Precision Boost Overdrive ve Precision Boost olarak isimlendirilmekte.

Kırmızı kadronun teknolojileri, CPU sensörleri sıcaklıkları, aktif çekirdek sayısı, güç tüketimi ve daha birçok bilgiyi harmanlayarak frekansı güvenli olarak şekilde mümkün olan azamî sürate çıkarmak üzere tasarlanıyor.

Saat hızı size bir CPU’nun bir saniyede kaç döngü tamamlayabileceğini gösterirken, IPC (döngü/saat başına komut sayısı) bir CPU’nun her döngüde kaç görev gerçekleştirebileceğini tanımlamakta.

Örneğin daha hızlı bir saat hızına sahip bir işlemci saniyede daha fazla döngü tamamlayabilirken, daha yüksek IPC’ye sahip ancak daha düşük saat hızı olan bir işlemci buna rağmen bir saniyede daha fazla görevi tamamlayabilir. Sonuç olarak, daha hızlı bir CPU’dan bahsederken hem saat hızı, hem IPC hem de çekirdek sayılarına değinmek daha doğru.

Dijital devreler, talimatların ne zaman ve nasıl yürütüleceğini bilmek için saat sinyallerine güvenir. Bu nedenle CPU’lar da dahil olmak üzere birden fazla elektronik aygıtta sabit saat döngüsü sağlamak için dahili bir osilatör (saat) bulunur. Bu saat sinyalleri daimdir ve yüksek/düşük durumlu basit bir kare dalga gibi görünür.

CPU’daki bir ‘döngü’, bu dahili osilatör tarafından senkronize edilen bu darbelerin ikisi arasındaki zaman aralığıdır. Yani, 1 düşük durumdan yüksek duruma ve tekrar düşük duruma geçmek için geçen süredir.

İşlemcideki bir döngü, dahili osilatör tarafından senkronize edilen darbelerin ikisi arasındaki zaman aralığını göstermekte. Başka bir deyişle, 1 düşük durumdan yüksek duruma ve tekrar düşük duruma geçmek için geçen süre şeklinde tanımlayabiliriz. Saniyede işleyebildiği bu ‘döngülerin’ sayısı, bir işlemcinin ‘saat hızı’ dediğimiz şey.

CPU saat döngüsü ve saat hızı her CPU mimarisi için farklı olabileceğinden, farklı markaların/nesillerin CPU’larını asla sadece saat suratlarını kullanarak karşılaştırmayız. Bunu zati her fırsatta dile getiriyoruz.

Bir saat döngüsünün ne olduğunu bildiğinize göre IPC’yi tanımlamak çok daha kolay hale geliyor. IPC (saat başına talimat/komut), bir CPU’nun tek bir saat döngüsünde yürütebileceği talimat sayısıdır. Öte yandan işlemcinin saat hızı (GHz şeklinde), bir saniyede tamamlayabildiği saat döngüsü sayısıdır. Yani, 3 GHz’lik bir CPU saniyede 3 milyar döngüyü tamamlayabilir.

Bu arada, herhangi bir işlemci IPC’sinin iş yüküne bağlı olarak değişebileceğini ekleyelim. Ayrıca CPU üreticileri IPC bilgilerini genellikle teknik özellik sayfalarında paylaşmazlar.

Örnek olarak elimizde farklı işlemciler var ve hepsini 3 GHz’e kilitledik diyelim. Bu esnada devreye mimari farkların yanı sıra CPU’ların saat döngüsü başına işleyebileceği talimat sayısı giriyor.

Diğer Teknoloji Haberleri İçin Tıklayın / Bursa Haber – Bursa Gündem – Bursa Gündem Haber – Bursa Haberleri – Bursa Son Dakika 

Bizi İnstagram’da Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber

Bizi X’de Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHbr

Bizi Facebook’da Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber

Bizi Youtube’da Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber

Bizi Linkedin’de Takip Edebilirsiniz / @BursaGündemHaber