Por que a velocidade da CPU varia mesmo na computação massiva?

Por que a velocidade da CPU varia mesmo na computação massiva?

Percebi que a velocidade da minha CPU não é constante, mesmo que ela calcule massivamente. A velocidade varia de ~4,2 a ~4,4GHz no gerenciador de tarefas. Por que?

Eu tenho dois teoremas:

  • Esta é uma velocidade média e, mesmo durante o uso massivo da CPU, há intervalos de tempo, onde esperamos pela memória/IO, e a velocidade volta à velocidade base por um tempo.
  • O clock principal da CPU é gerado com erro (jitter/wander), enquanto a medição utiliza um clock de alta precisão.
  • Outro...?

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Eu uso Win10

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O gerenciamento da velocidade do clock em uma CPU moderna é, acima de tudo, gerenciamento térmico: a partir de uma frequência base, que pode ser sustentada com resfriamento ideal por longos períodos de tempo, a CPU pode ser "aumentada" para velocidades de clock mais altas, se nem todas as partes do a CPU é usada (por exemplo, cargas de trabalho de thread único) ou acelerada (se o resfriamento não for capaz de remover o calor, mais notoriamente nos livros "Pro" da Apple).

Sua captura de tela dá a impressão de uma CPU hexacore com apenas um núcleo funcionando a todo vapor. Neste caso o gerenciamento térmico é capaz de aumentar a frequência do clock da base de 3,2 GHz para mais de 4,2 GHz: Enquanto um núcleo produz muito calor, os outros estão basicamente inativos, provavelmente parcialmente desligados. Esta velocidade de clock não pode ser sustentada indefinidamente, e quando outro núcleo precisa pegar alguma carga (tarefas em segundo plano, etc.), o aumento no núcleo ativo deve ser reduzido.

Como o boost/throttle é reavaliado a partir de pontos de dados térmicos e de carga muitas vezes por segundo (centenas de vezes o IIRC), a velocidade do clock atual irá flutuar bastante. Isso é normal e esperado.

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Sua CPU tem uma velocidade básica de 3,19 GHz (provavelmente relatada oficialmente como 3,2 GHz). Quando possível, ele funcionará mais rápido que isso. O que determina se é possível ou não rodar mais rápido do que isso depende do consumo de energia e da temperatura da CPU. Também depende de quantos núcleos da CPU estão carregados.

Provavelmente, suas variações na velocidade se devem à maneira como o trabalho está sobrecarregando a CPU. Ao colocar carga em mais núcleos, a velocidade cai para manter o consumo de energia dentro dos limites configurados. Observe que a velocidade para a qual ele cai ainda está bem acima da velocidade base anunciada.

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