بررسی فرکانس توربو در پردازنده (CPU)

فرکانس توربو در پردازنده های کامپیوتری به معنی عملکرد پردازنده در فرکانسی بالات از فرکانس مبنای خود و در نتیجه رسیدن به قدرت پردازشی بالاتر است، اغلب پردازنده های امروزی از این قابلیت پشتیبانی می کنند تا در هنگام نیاز به پردازش های سنگین تر با افزایش فرکانس خود، توانایی پاسخگویی به نیاز سیستم را داشته باشد.

بررسی تکنولوژی فرکانس توربو و نقش آن در افزایش توان پردازشی پردازنده

Examining turbo frequency technology and its role in increasing processor processing power

فرکانس توربو بوست در پردازنده

پردازنده های کامپیوتری مختلف در بازه های فرکانسی متفاوتی فعالیت می کنند، و عدد این فرکانس به مقدار فعالیت پردازشی پردازنده در آن لحظه بستگی دارد، اما همواره نیاز نیست که محدوده ی فرکانس پردازنده بالا باشد تا علاوه بر فشار آوردن بیهوده بر پردازنده، مصرف انرژی و تولید را هم افزایش دهد.

برای اولین باز کمپانی اینتل تکنولوژی فرکانس توربرو یا فرکانس بوست را برای ایجاد محدوده ای جدید از فرکانس در پردازنده ها معرفی کرد، این تکنولوژی به صورت خودکار و توسط پردازنده تنظیم و کنترل می شود.

تغییر فرکانس مرجع به فرکانس توربو

در اثر افزایش فشار کاری، محدوده فرکانس به طور خودکار توسط پردازنده افزایش می یابد، برای مثال اگر در حالت فعالیت عادی محدوده فرکانس تا 3.6 گیگاهرتز باشد، با فعال شدن حالت فرکانس توربو این محدوده ی فرکانس به 4 گیگاهرتز می رسد، این افزایش فرکانس به صورت مرحله ای انجام می شود تا به پردازنده شوک وارد نشود.

پس از کمپانی اینتل، کمپانی AMD نیز از مشابه این تکنولوژی در پردازنده های خود استفاده کرد.

تفاوت تغییر فرکانس در پردازنده های intel و AMD

نام تکنولوژی افزایش دهنده ی بازه ی فرکانس در پردازنده های AMD که با نام رایزن شناخته می شوند استفاده شده، توربو کور است، این تکنولوژی تقریباً همان توربرو بوست است اما با نامی دیگر.

یکی از بزرگترین تفاوت های تکنولوژی توربو بوست و توربو کور در مراحل افزایش فرکانس آنهاست، به این صورت که در پردازنده های اینتل محدوده ی فرکانس با مراحل 100 مگاهرتزی افزایش می یابد، اما این افزایش فرکانس در پردازنده های رایزن با مراحل 25 مگاهرتزی خواهد بود، که نتیجه ی آن حرکت ملایم تر به سمت فرکانس حداکثری توسط پردازنده های AMD است.

الزامات خنک سازی پردازنده در هنگام فعال بودن فرکانس توربو بوست

طبیعی است که با افزایش فعالیت یک قطعه ی الکترونیکی، نیاز به انرژی الکتریکی و در نتیجه ی آن تولید حرارت بیشتر خواهد شد، با فعال شدن فرمانس توربو در پردازنده های مختلف مصرف انرژی و تولید حرارت افزایش پیدا می کند.

به طور عمومی دو محدود کننده ی اصلی محدوده ی فرکانس توربو در پردازنده ها، تأمین انرژی الکتریکی و حرارت تولیدی هستند که با رسیدن پردازنده ها به فرکانس های بسیار بالا، باعث گرم شدن بیش از حد این قطعه شده و احتمال خرابی آن را در پی دارد به همین دلیل کمپانی های سازنده ی این نوع قطعات، اغلب محدوده ی فرکانس توربو بوست را در حد خاصی ثابت نگه می دارند.

ارتباط فرکانس توربو بوست، مصرف انرژی و تولید حرارت

پس از فعال سازی حالت فرکانس توربو به طور طبیعی حرارت تولیدی پردازنده افزایش می یابد، دور کردن این حرارت از قطعات الکترونیکی کامپیوتر یا لپ تاپ یکی از مهمترین نکات در استفاده از سیستم است، این فرایند در کیس های کامپیوتری توسط خنک کننده های بازی، گازی و مایع صورت می گیرد.

کمک به خنک سازی لپ تاپ ها توسط کول پد صورت می گیرد که با همراهی فن داخلی لپ تاپ باعث خروج هوای گرم از داخل بدنه ی آن می شود.

کاربرد های تکنولوژی فرکانس توربو - بوست

الف) تغییر مصرف انرژی

قابل مشاهده ترین کاربرد استفاده از این تکنولوژی در پردازنده های کامپیوتری، کاهش مصرف انرژی صرفی و همچنین افزایش مدت شارژ دهی باتری در لپ تاپ ها (در مواردی تا دو برابر) است.

نوحه ی این رُخداد به شکلی است که در زمان عدم نیاز به پردازش سنگین، پردازنده از فرکانس مرجه که پایین تر از فرکانس توربو بوست است استفاده می کند که باعث کاهش مصرف انرژی در مقایسه با حالت استفاده ی مداوم از فرکانس های بالا می شود.

ب) افزایش قدرت پردازنده

استفاده از فرکانس توربو یا فرکانس بوست باعث افزایش توان پردازشی CPU د مواقع فشار کاری مانند رندر گیری از فیلم یا پروژه های سه بُعدی می شود.

با توجه به این که فعالیت هایی همانند رندرینگ به هسته ی اصلی پردازنده ارتباط دارند، پردازنده فرکانس توربو در هسته های خود را فعال می کند و با استفاده از آن، توان پردازشی در هسته ی اصلی خود را به مقدار زیادی افزایش داده و زمان مورد نیاز برای انجام آن را کاهش می دهد.

تکنولوژی های توربو بوست و توربو کور در پردازنده های اینتل و رایزن کاربرد های دیگر همانند روان تر کردن عملکرد سیستم در هنگام اجرای بازی های کامپیوتری یا اجرای چند برنامه به طور همزمان بر روی سیستم کامپیوتر یا لپ تاپ را دارا است.

Turbo Core Technology | AMD

Turbo Boost Technology | intel

تغییر درصدی فرکانس مرجع به فرکانس توربو

اگر بخواهیم به طور درصدی افزایش فرکانس پردازنده ها را در حالت استفاده از فرکانس توربو مقایسه کنیم، هر چه تعداد هسته های پردازشی در CPU بیشتر باشد، درصد افزایش فرکانس توربو در مقایسه با فرکانس مرجه بیشتر خواهد شد، برای مثال؛

اگر دو پردازنده داشته باشیم که یکی از آنها تعداد هسته ی بیشتری دارد، پس از فعال شده حالت فرکانس توربو، فرکانس آن به صورت درصدی در مقایسه با فرکانس مرجع قبلی خود در قیاس با پردازنده ی دیگر، بیشتر افزایش خواهد یافت.

(این الگوریتم افزایش درصدی فرکانس برای اغلب پردازنده های کامپیوتری صادق استريال اما در برخی از پردازنده های خص، این قضیه صدق نمی کند)