อะไรเป็นตัวกำหนดว่า CPU สามารถทำงานได้เร็วแค่ไหน?

หน่วยประมวลผลกลางในคอมพิวเตอร์ทำงานร่วมกับข้อมูลเกือบทั้งหมดในเครื่องยกเว้นการประมวลผลกราฟิกและเสียงในคอมพิวเตอร์ที่มีการ์ดวิดีโอหรือการ์ดเสียง ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบหลักในคอมพิวเตอร์คุณลักษณะภายในของ CPU เองเช่นความเร็วสัญญาณนาฬิกาจะกำหนดความเร็วในการทำงานให้เสร็จสิ้นเป็นหลัก อย่างไรก็ตามในบางครั้งโปรเซสเซอร์จะต้องรอให้ส่วนประกอบอื่น ๆ ตามมาโดย จำกัด ความเร็วของ CPU โดยไม่คำนึงถึงพลังของมัน

ความเร็วนาฬิกา

ผู้ผลิตติดป้ายกำกับ CPU ทุกตัวด้วยความเร็วสัญญาณนาฬิกา ค่านี้จะวัดจำนวนรอบของกระบวนการที่โปรเซสเซอร์สามารถทำงานได้ต่อวินาที โปรเซสเซอร์สมัยใหม่ใช้การวัดนาฬิกาแบบกิกะเฮิรตซ์โดยที่ 1 GHz หมายถึงหนึ่งพันล้านรอบต่อวินาที แม้ว่าตัวเลขนี้จะให้ความหมายเพียงเล็กน้อยในแง่ของการวัดความเร็วของกิจกรรมในโลกแห่งความเป็นจริง แต่ก็เป็นพื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบ ระหว่างสองซีพียูที่สร้างขึ้นในทำนองเดียวกันตัวที่มีความเร็วสัญญาณนาฬิกาสูงกว่าจะทำงานได้เร็วกว่า

สถาปัตยกรรม

โปรเซสเซอร์ที่แตกต่างกันมีสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกัน - คำแนะนำภายในที่ CPU ใช้ในการประมวลผลข้อมูล โดยทั่วไปแล้วโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่จะมีสถาปัตยกรรมที่มีประสิทธิภาพมากกว่าซึ่งช่วยให้สามารถทำงานให้เสร็จสมบูรณ์ได้โดยใช้รอบน้อยลง ซึ่งหมายความว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกาเพียงอย่างเดียวไม่ได้เป็นตัวกำหนดความเร็วของคอมพิวเตอร์โปรเซสเซอร์ในปัจจุบันมีความเร็วสัญญาณนาฬิกาใกล้เคียงกับทศวรรษที่แล้ว แต่ทำงานได้ดีขึ้นมากเนื่องจากมีการปรับปรุงโครงสร้างและการเขียนโปรแกรม โดยทั่วไปแล้วการเปรียบเทียบความเร็วสัญญาณนาฬิกาจะมีความหมายระหว่างโปรเซสเซอร์ในรุ่นเดียวกันเท่านั้น

ส่วนอื่น ๆ

ไม่ว่าโปรเซสเซอร์จะมีความเร็วเท่าใด CPU ก็ไม่สามารถประมวลผลข้อมูลได้เร็วกว่าที่ส่วนประกอบคอมพิวเตอร์อื่น ๆ จัดหาให้ มีผลบังคับใช้ส่วนประกอบใด ๆ ที่ช้าอาจทำให้ CPU ไม่ได้ใช้งานเพื่อรอข้อมูลใหม่ สิ่งนี้มักเกิดขึ้นเมื่ออ่านไฟล์ขนาดใหญ่จากฮาร์ดไดรฟ์: ดิสก์ไดรฟ์เชิงกลทำงานช้ามากเมื่อเทียบกับโปรเซสเซอร์หรือ RAM ดังนั้น CPU จึงต้องรอในขณะที่ไดรฟ์เสร็จสิ้นกระบวนการอ่าน

แกน

แม้แต่ซีพียูที่รวดเร็วก็สามารถประมวลผลงานได้ทีละงานเท่านั้น "การทำงานหลายอย่าง" ที่เห็นได้ชัดนั้นอาศัยการสลับไปมาระหว่างงานหลาย ๆ ครั้งในทุก ๆ วินาทีซึ่งทำให้ความเร็วของทุกงานลดลง โปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ช่วยบรรเทาปัญหานี้ได้ การแยกโปรเซสเซอร์ออกเป็นหลายคอร์แต่ละคอร์สามารถทำงานแยกกันได้พร้อมกัน อย่างไรก็ตามสิ่งนี้จะช่วยให้โปรแกรมที่ตั้งโปรแกรมโดยเฉพาะเพื่อใช้ประโยชน์จากหลายคอร์หรือเมื่อเรียกใช้หลายโปรแกรมพร้อมกัน

ความร้อน

เมื่อโปรเซสเซอร์ใกล้อุณหภูมิที่จะทำให้ระบบเสียหายโปรเซสเซอร์จะทำงานช้าลงโดยอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลว ที่แย่ที่สุดโปรเซสเซอร์จะปิดคอมพิวเตอร์ทั้งหมด เพื่อหลีกเลี่ยงการทำงานช้าลงและขัดข้องจากความร้อนให้ทำความสะอาดฝุ่นออกจากคอมพิวเตอร์และเปลี่ยนพัดลมหรือฮีทซิงค์ที่เสีย