[Ment69]

Итак, я позволил себе усомниться в том, что в процессорах действительно текут токи частотой до 3,5, а при экстрем. разгонах - и до 5 ГГц. Дело в том, что на уроках в университете »

Если бы вы хотя бы немного поискали в интернете, то поняли бы что к физике понятие "тактовая частота" не имеет никакого отношения. Такт - это единица измерения выполнения процессором логических операций. Например, обмен данными с памятью процессор Pentium II выполнял за три такта плюс несколько циклов ожидания. (Цикл ожидания - это такт, в котором ничего не происходит; он необходим только для того, чтобы процессор не "убегал" вперед от менее быстродействующих узлов компьютера.)

[HHgir]

Спасибо Ment69.
Ок, это значит, что реальная частота тока в процессоре равна частоте шины? реальной или эффективной? и как достигается эффект много бОльшей тактовой частоты по сравнению с реальной?

[lxa85]

что в процессорах действительно текут токи частотой до 3,5, а при экстрем. разгонах - и до 5 ГГц. »

Ток течет в амперах, частота в гигагерцах - это на та же самая частота, что в розетке энергосети. Это частота кварцевого (а может и не кварцевого) генератора.

Так как же в процессоре по аналогу "лапши" текут гигагерцы? »

Применяются проводники из чистой меди. Я не помню, на чем остановились разработки оптических волноводов применительно к ЦПУ.

Собственно вопрос: тактовая частота - это частота тока в процессоре? »

Нет, это частота синхроимпульса. Отдельные устройства вполне могут работать на разных, чаще синхронизированных, частотах.

Мне нужно понять эту логику, »

Смотрите принцип работы транзистора.
Для большей скорости работы которого требуется большее кол-во энергии. От сюда само собой выплывает энергопотребление/тепловыделение.

Особо буду благодарен за объяснение, как же в целом устроен процессор, каковы роли его логических частей, например, регистров, конвееров »

без иронии. Сходите в библиотеку, возьмите книжку по процессорам, там все будет расписано в самом подробном и доступном виде. Со схемками и прочим.
Устройство самого примитивного - АЛУ, УУ, Шина данных. (На википедии разве этого нет?)
Регистр - хранит информацию. Конвейер работает, как это не странно по принципу конвейера. Т.е. некая сложная операция разбивается на ряд простых и выполняется на простых арифметическо-логических устройствах. Как то сдвигатели, сумматоры и прочее.
Для понимания "на собственной шкуре" сложи 123454123 + 124950325 и посмотри, какие действия повторяются. Так же в конвейере. Каждый маленькое устройство занимается очень узконаправленной задачей.

Эффективность работы процессора не имеет прямой зависимости от частоты! Например 1 операцию с плавающей запятой можно решить за 20 маленьких шагов, а можно за 5 но побольше. Соотв. в первом случае частота будет больше, а эффективность будет одинаковой. Сравнение конечно очень грубое, но место быть имеет.

[HHgir]

кстати, я гуглил вопрос, но впустую. еще раз только что перегуглил

[SanCho]

Предположим, что есть некий чип слаживающий 2+2. Вот сколько раз в секунду он сможет это сделать, такая у него и частота в герцах. И чип, который работает на частоте 50герц будет в два раза быстрее 25герцового чипа. Вот примерно так стоит это относит и к современным процессорам. Сколько раз в секунду логика процессора может, ну грубо говоря, принять данные, обработать их и выставить ответ - вот такая у него частота.

[lxa85]

HHgir, если не сложно, приводи запросы к гуглу. Всем проще ориентироваться будет. Чтобы повторно читать не отправили

[HHgir]

SanCho, дело говоришь. выходит множитель проца - это соотношение обработанных данных к принятым. скорость принятых = эффективная частота шины. тогда как физически реализовано умножение на величину множителя и почему он в общем случае плавающий? может на входе стоит несколько конвееров(очередей), принимающих и обрабатывающих данные? и количество этих конвееров(очередей обработки) и задает множитель? и выходит некоторые из этих конвееров можно вкл/выкл - так меняется множитель? верно ли тогда, что необходим баланс величины кэша и количества очередей? при слишком маленьком кэше некоторые очереди будут простаивать. мы можем поговорить об этом?

[lxa85]

HHgir, стоп! Выдох! Умножение частоты - это умножение частоты. Само по себе умножение/деление частоты проблем не вызывает, благо в схемах это уже решено. (Искать принципиальные схемы умножителей частоты, делителей частоты)
А вот все остальное (про конвейер, про кеш, про зависимость одного от другого) - это, простите, чушь. Это мешанина понятий и связывание несвязываемых величин. Да, конечно, в современных процессорах множитель плавающий и ЦП может по своему усмотрению понижать или повышать скорость своей работы. Может(наверно) отключать нерабочие узлы и т.п. Но давайте это оставим на чуть после, а сперва разберемся с устройством работы ЦПУ в принципе.
HHgir, если не сложно, приводи запросы к гуглу, и просмотренные страницы по теме данного вопроса. Не понятные места цитируй.

[Busla]

Ment69, ты же сам себе противоречишь - такты так или иначе опираются на физическую частоту.
HHgir, витую пару применяют на расстояниях в десятки метров, а протяжённость проводников в процессоре - даже не микроны. Совсем другое соотношение длины волны к размеру проводника.
Электроплитка - это пассивное устройство всё время находящееся в одном состоянии. А транзистор имеет несколько состояний, переход из одного в другое подразумевает определённые энергозатраты. Чем больше частота, тем больше происходит переходов из одного состояния в другое, т.е. требуется больше энергии, а вся энергия в итоге уходит в тепло.
lxa85, ТС, я так понимаю подразумевал, что бесконечно увеличивать частоту невозможно, и хотел прояснить для себя причины этих ограничений.