Otázka čitateľa: Mám otázku ohľadom procesorov a ich frekvencie, na ktorú som nikde nenašiel uspokojujúcu a jednoduchú odpoveď. Zaujíma ma, či musí automaticky znamenať, že čím viac GHz procesor má, tým je vyššia jeho rýchlosť. Môže byť výkonnejší aj procesor s nižšou frekvenciou? Aké sú najväčšie faktory, ktoré zavážia?
V základe skutočne platí, že čím vyššiu frekvenciu procesor má, tým je rýchlejší, ale je veľmi dôležité si uvedomiť, že sa to týka iba konkrétneho jedného procesora ako takého. Zjednodušene si predstavte frekvenciu ako počet svojich vlastných krokov, ktoré za hodinu dokážete urobiť. Ak pri bežnej chôdzi urobíte 4000 krokov, prejdete za hodinu zhruba 4 km. Vaša rýchlosť je teda 4 km/h. Ak frekvenciu svojich krokov zvýšite a urobíte ich za hodinu 5000, vaša rýchlosť sa pochopiteľne zvýši na 5 km/h.
To isté platí aj pre procesor. Pomerne bežný 4 GHz procesor urobí za sekundu 4 miliardy krokov (250 pikosekúnd na jeden krok). Ak ho pretaktujete na vyššiu frekvenciu, bude operácie vykonávať rýchlejšie. Bude na to ale vyžadovať aj viac energie, podobne ako vy na rýchlejšiu chôdzu. Z tohto dôvodu sa procesory často automaticky podtaktujú (znižujú svoju frekvenciu), v čase keď nie je výkon potrebný. Ich spotreba sa tak zníži a vám stúpne výdrž batérie.
Tu ale porekadlo „vyššia frekvencia = vyššia rýchlosť“ končí. Frekvenciu procesora nie je možné porovnávať naprieč rôznymi generáciami a modelmi CPU. Ak zostaneme u nášho prirovnania s chôdzou, môžete si to zjednodušene predstaviť tak, že napríklad 4000 krokov dospelého človeka s výškou 1,8 m nie je totožných s 4000 krokmi dieťaťa s výškou 1 m. U procesorov rozdiel nespôsobuje dĺžka kroku, ale rozdiely v mikroarchitektúre procesora ako takého, čo je značne komplexnejšie (naše prirovnanie s chôdzou sa tu už rozpadá).
Procesor v jednom kroku (takte) vykonáva viac inštrukcií naraz, pričom toto číslo sa s postupným vývojom zlepšuje. Označujeme ho skratkou IPC (instructions per cycle/clock), teda počet inštrukcií za jeden krok/cyklus. Veľké desktopové procesory majú značne robustnejšiu architektúru ako mobilné (majú pravdaže aj väčšiu spotrebu). Kým ARM procesory obvykle zvládnu vykonať 1 až 2 inštrukcie za cyklus, x86 procesory v podobe AMD Ryzen a Intel Core ich obvykle robia 16. Už len z tohto dôvodu teda nemôžete výkon rôznych typov procesorov porovnávať výhradne iba podľa frekvencie.
Ak chcete dostať reálny prehľad o rozdiele vo výkone, musíte rôzne typy procesorov porovnávať priamym testom. Do hry totiž vojde nielen ich frekvencia, ale aj konštrukcia jadier, vyrovnávacia pamäť, počet jadier a podobne. Rozličné úlohy sú pri tom na jednotlivé rozdiely v konštrukcii aj rozlične citlivé. Niektoré aplikácie ťažia z väčšieho počtu jadier, takže procesory s viac jadrami majú výhodu, aj keď ich frekvencia je nižšia, zatiaľ čo iné aplikácie dokážu využiť naplno prakticky len jedno jadro, takže ich výkon sa odvíja od výkonu a frekvencie jadra procesora ako takého. Na všetko vplýva aj to, ako efektívne je daná mikroarchitektúra procesoru vytvorená a je bežné, že novšie procesory z rovnakej triedy dosahujú na rovnakej frekvencii vyšší výkon, ako procesory z minulosti.
Na ukážku použime procesor AMD Ryzen 7 2700X, ktorý je dnes top modelom vo svojej kategórii a triede. Má 8 jadier a pracuje na frekvencii 3,7 až 4,35 GHz. Označme jeho výkon hodnotou 100 %. Jeho sesterský lacnejší procesor Ryzen 7 2700 (bez X prívlastku) je architektonicky totožný. Má rovnaký počet aj typ jadier, ale pracuje len na frekvencii 3,5 až 4,1 GHz. Dosahuje tak len 90 % výkonu. Ako je vidieť, v tomto prípade rozdiel robí prakticky len frekvencia.
Akonáhle sa však posunieme k iným CPU, do hry vstúpia iné faktory. Vezmime si napríklad štvorjadrový Intel Core i3-8350K, ktorý pracuje na frekvencii 4,8 GHz. Jeho frekvencia je vyššia, ale rozdiely v architektúre a jadrách spôsobia, že jeho výkon je naprieč rôznorodými testami len na úrovni 74 %. Podobné je to napríklad aj u starého 4,8 GHz procesora AMD FX-8300. Ten je postavený na starej architektúre Piledriver/Vishera, pričom mal rovnaký počet jadier ako aktuálne procesory AMD Ryzen (8). V minulosti býval top modelom AMD, mal rovnaký počet jadier a výrazne vyššiu frekvenciu ako aktuálne top modely Ryzen 2700X, ale aj napriek tomu dosahoval len zhruba 65 % ich výkonu.
Z týchto príkladov je pekne vidieť, že frekvencia procesora síce dobre ukazuje, kde sa konkrétny typ CPU nachádza v rámci svojho vlastného modelového radu (s vyššou frekvenciou obvykle stúpa aj cena), ale akonáhle porovnávate rôzne typy a generácie procesorov, frekvencia už o výkone nehovorí nič a na ukážku rozdielu vo výkone musíte vyhľadať výkonové testy.
