基礎:計算機是什麼
時脈頻率(clock rate)
如果時脈是鼓手,那時脈頻率就只是鼓手敲多快——每秒幾拍。它是印在處理器上的招牌數字,像 3.2 GHz,多年來也是賣場大聲嚷嚷的數字。它告訴你每秒發生多少個時脈週期,而它不過是時脈週期時間的倒數:每秒拍數越多,每一拍就越短。
時脈頻率以赫茲計:1 GHz(吉赫)是每秒十億個週期,所以一顆 3 GHz 的晶片每秒跳動三十億次,每個週期持續三分之一奈秒。提高時脈頻率把更多週期塞進每一秒,這能讓每秒做更多事——但前提是處理器每個週期仍完成有用的工作、不必空等。過了某個點,把時脈往上催會燒掉多很多的功耗與熱量卻換不到什麼,這是時脈頻率在 2000 年代中期大致停止攀升的原因之一。
這裡有個關鍵的誠實,也就是「兆赫迷思」:時脈頻率較高,本身並不代表電腦較快。你真正在乎的是跑完你的程式所需的時間,而那同時取決於三件事——程式需要多少條指令、每條指令平均需要多少週期、一個週期多長。一顆時脈較低的晶片,只要每個週期做得更多,輕易就能勝過時脈較高的晶片。時脈頻率是三個因素之一,不是答案。
晶片 A 跑在 4 GHz,但平均每指令 4 個週期;晶片 B 跑在 3 GHz,但平均每指令 2 個週期。換算到每指令,A 花 1 奈秒、B 花 0.67 奈秒——時脈較低的 B 反而較快。光看時脈頻率會騙人。
GHz 只是三個數字之一;真正重要的是執行時間。
兆赫迷思誤導了整整一代買家。時脈頻率是真的,但唯有與指令數、每指令週期數一起看才有意義——見效能鐵律。
又称
另见