Was versteht man unter der Taktfrequenz eines Microprozessors?

Mit der Prozessorfrequenz – auch (Prozessor-)Taktfrequenz, Taktung
oder Taktrate genannt – gibt man die Geschwindigkeit an, mit der Daten in Computern verarbeitet werden können. Sie wird in Hertz (Hz) angegeben. Da die Frequenz moderner Prozessoren mehrere Milliarden Hertz beträgt, werden die Zahlen oft mit Hilfe von Vorsätzen wie Giga (G) für Milliarden oder Mega (M) für Millionen abgekürzt (in Eingebetteten Systemen sind aber teilweise auch kHz üblich). Zum Beispiel bedeutet eine Prozessor-Taktfrequenz von 1 GHz eine Taktperiode von einer Nanosekunde.

Der Datendurchsatz eines Prozessors ergibt sich aus seinem Takt und der Datenübertragungsrate seiner Anbindung an den Hauptspeicher. Die Rechenleistung (gemessen zum Beispiel in MIPS oder FLOPS)
ist nicht nur von der Frequenz, sondern auch von der gesamten
Architektur des Prozessors abhängig. Selbst bei Prozessoren, die den
gleichen Befehlssatz
verwenden, können sich bei gleicher Taktrate gravierende
Rechenleistungsunterschiede zeigen, deren Ursache zum Beispiel in der
IPC-Rate (IPC für englisch Instructions per cycle ‚Instruktionen pro Takt‘), firmenspezifischen Merkmalen (zum Beispiel SIMD-Erweiterungen)
oder in der bereits angesprochenen Speicherbandbreite begründet liegen
kann. Die IPC-Rate gibt an, wie viele Instruktionen pro Takt ein
Prozessor durch Parallelisierung
gleichzeitig abarbeiten kann. Der Prozessor mit höherer IPC-Rate
schafft daher pro Takt mehr Rechenoperationen und rechnet daher
schneller.

Die Taktfrequenz ist die Frequenz, die aus der Systemuhr, der Clock, abgeleitet
und für Synchronisation und Steuerung der Komponenten benutzt wird.

Bei Mikroprozessoren
ist die Taktfrequenz entscheidend für die in einer Sekunde ausführbaren Operationen, die Operations per Second (ops). Man unterscheidet dabei zwischen der internen und der externen Taktfrequenz.

Die Taktfrequenz der CPU sagt aus wieviele Prozessoroperationen das Rechenwerk pro Sekunde verarbeiten kann. Beispiel ist z.B. eine einfache Addition: Diese benötigt i.d.R. 3 Prozessoroperationen. Dies kannst du nun mit der Taktfrequenz ins Verhältnis setzen und erfährst wieviele Additionen er ausführen kann