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デジモノの仕組み クロック数とは [デジモノの仕組み]

 

こんばんは。
このシリーズ、早くも自分の頭が混乱してきてますが頑張ろうと思います。
だんだん分かりやすさからは離れてる感じがしますが・・・。
気をつけます。

さて、前回の続きですね。
前回はコアの説明で終わってしまいましたが、性能を決める要素はまだあります。
それがクロック数です。
どんなものかといいますとですね。
プロセッサなどの演算装置は、たいてい緑色や青色の基盤というボードについています。
こんな感じに↓。
1398938569.jpg
左端の真ん中やや上くらいにある、丸い部品の下にあるのがプロセッサです。
丸い部品はファンといって、処理中に熱くなるプロセッサを冷却するための扇風機みたいなものです。
ちなみにこれはVAIO Tシリーズの基盤。

それでクロック数とはなにかといいますとですね。
※ この文章にはかなりたとえ話が入っているので、すべてを真に受けないでください。
 あくまでクロックの概念だけです。
たとえば、電卓アプリで計算をするとします。
そうすると、キーボードからなにかの数がやってきて、演算装置が計算するわけですよね。
このとき、キーボードは演算装置に向かって値を「投げる」と思ってください。
キーボードが値を投げるタイミングと、演算装置が値を受けるタイミングが揃わないと、なんかうまくいかなさそうな感じがしません?
これを揃えるために、基盤やその上にのっている部品たちには、共通の「クロック」という信号が割り振られています。
二人三脚で「いちにっ!いちにっ!」って言うようなイメージで、投げる側も受ける側もクロックに合わせて処理をします。
同じ基盤にのっている部品たちは、クロックを揃えないといけないですよね。
クロック数はその名の通りクロックの数です。
クロックという信号は周期的に同じパターンを繰り返しています。
1398939419.jpg
こんなの。
それで、1秒間に何回このパターンが繰り返されるか、で表します。
この数を周波数といいます。
クロック数が周波数で表されるということは、単位はHz、ヘルツですね。

で。
(ちょっとここからはうろ覚えなんですけど、ご辛抱ください)
さっき、基盤にのってる部品同士がタイミングを合わせるためのものがクロックだといいましたよね。
それと同様に、プロセッサの中に入ってるたっくさんの部品同士がタイミングを合わせるためのクロックもあります。
一般的にクロック数といわれる時は、こちらを指すことが多いですね。
こちらも、上と同じような波形をしていて、単位はやっぱりHzです。
クロック数が高いほど性能はいいです。
なんでか分かりますか?
たとえば、(実際はもっとずっと速いですが)クロックの波が30秒に1回訪れる世界と、20秒に1回訪れる世界があったとしましょう。
あなたはプロセッサです。
30秒に1回訪れる世界で、処理を頼まれました。
その処理は15秒で終わったけど、次にクロックが訪れるまで投げるのを待たないといけません。
つまり、15秒間は他のこともできないし、無駄になるわけです。
しかし、20秒に1回の世界ならどうでしょう?
処理が15秒で終わったら、次にクロックが訪れるのはわずか5秒後なので、5秒しか待たなくてすみます。
つまり、無駄な時間が10秒も短縮でき、その間に別のことをやれるのです。仕事がはかどりますね!
実際のパソコンでは、1秒間に数百億回、つまり1GHzとかもざらにあります。
そんなに速いとクロック数が多少変わったところで大差ないような気もしますが、コンピュータはちーーっちゃい部品の積み重ねなので、その分受け渡しも大量にあるわけで。
クロックは結構重要です。

じゃあ、たとえば「クロック1GHz」って書いてあるプロセッサを2GHzのクロックを出すように改造したら、処理が早くなるんじゃね?
と思いますよね。
しかし、クロックは闇雲に高くしてもいいかというと、そうでもありません。
そりゃあ高い方がいいに決まってますが、高くすればするほど熱が出てしまうのです。
みなさんも、ゆっくり仕事する時より急いで仕事した時の方が暑くなって汗が出ますよね。
それで、もし設計上の限界よりたくさん熱を出してしまったら。
壊れます。
だから、上の方の基盤の画像にもある通り、扇風機みたいなファンがついていて、プロセッサを冷却しているのです。

最後に、「Intel Turbo boost Technology(ターボブーストテクノロジー)」について話さないといけません。
これはインテル社が開発した技術で、一時的にクロック数を上げることができる、というものです。
どんなものかといいますとですね。
プロセッサにはいくつもコアがある、って前回言いましたよね。
コアはたくさんあるので、どうしても「今よく働いているコア」「そうでもないコア」が出てきてしまいます。
そんな時に、今よく働いているコアのクロックを上げて、作業を効率化しよう!っていうのが、ターボブーストです。
あんまり働いていないコアは、当然ながらあんまり熱を出さないので、そのぶんよく働いてるコアが熱を出しても大丈夫なのです。
ターボブースト対応のプロセッサには、「1GHz(1.5GHz)」みたいな感じの表記がしてあることが多いです。
カッコ内がターボブースト適用時のクロック数です。


ふう。
今日は結構書きましたね。
来週はブラビアを書くのですが、そこからは2週間くらいお休みになると思います。
もう中間テストですよ。3年生はいろいろ早いですね。
それでは!



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コメント 7

インダス川のシェンロン

クロックの波が10秒に一回訪れる世界で、処理が15秒かかるとしたら、それは稼働しないということになるんでしょうか?アホな質問でゴメンなさい
by インダス川のシェンロン (2014-05-02 00:18) 

skyace

興味深いコメントありがとうございます。
そりゃあ、時間がかかる処理とかからない処理がありますので、時間のかかる処理はクロック2回分、とかになると思います。
10秒に1回訪れる世界で処理が15秒だったら、クロック1回は見逃して、20秒後のクロックで送ることになりますね。
でも、クロックが5秒に1回の世界だったら、2回見逃しても15秒後ですむので、やっぱりクロック数が多い方が処理が速いことになります。

返信が遅くてごめんなさい!      rit
by skyace (2014-05-29 19:31) 

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