Reducción de la frecuencia

En el caso de los microprocesadores, el objetivo suele ser reducir la necesidad de dispositivos de disipación de calor o disminuir el consumo de energía eléctrica . Esto puede proporcionar mayor estabilidad al sistema en entornos de alta temperatura, o permitir que el sistema funcione con un ventilador de menor flujo de aire (y, por lo tanto, más silencioso ) o incluso sin ventilador. Por ejemplo, un procesador Pentium 4, normalmente con una frecuencia de reloj de 3,4  GHz, puede reducirse a 2  GHz y funcionar de forma segura con velocidades de ventilador reducidas. Esto, inevitablemente, conlleva una disminución del rendimiento del sistema. Sin embargo, la reducción proporcional del rendimiento suele ser menor que la reducción proporcional de la frecuencia de reloj, ya que el rendimiento a menudo está limitado por otros cuellos de botella: el disco duro , la GPU , el controlador de disco , la red , etc. La reducción de la frecuencia de reloj se refiere a las alteraciones de la temporización de un circuito síncrono para reducir las necesidades energéticas del dispositivo. La reducción deliberada de la frecuencia de reloj implica limitar la velocidad del procesador, lo que puede afectar la velocidad de las operaciones, pero puede o no hacer que el dispositivo sea notablemente menos capaz, dependiendo del resto del hardware y del uso deseado.

Muchos ordenadores y otros dispositivos permiten la reducción de la frecuencia de reloj. Los fabricantes incluyen esta opción por diversas razones. La reducción de la frecuencia de reloj puede ayudar a evitar la acumulación excesiva de calor, ya que un menor rendimiento genera menos calor en el interior del dispositivo. También puede reducir la cantidad de energía necesaria para su funcionamiento. Los ordenadores portátiles y otros dispositivos que funcionan con batería suelen tener ajustes de reducción de frecuencia de reloj para que la batería dure más tiempo sin necesidad de recargarla.

Además de ofrecer funciones de reducción de velocidad de reloj, los fabricantes pueden limitar la capacidad de una máquina para hacerla más eficiente. Los modelos de computadoras con conjunto de instrucciones reducido (RISC) pueden ayudar a los fabricantes a construir dispositivos que funcionen con menos energía.

También se puede reducir la frecuencia de reloj de la GPU del procesador de la tarjeta gráfica , generalmente con el objetivo de disminuir la generación de calor. Por ejemplo, es posible configurar una GPU para que funcione a frecuencias más bajas al realizar tareas cotidianas (como navegar por internet o procesar textos), lo que permite que la tarjeta opere a menor temperatura y, por lo tanto, con ventiladores más silenciosos. Posteriormente, se puede aumentar la frecuencia de reloj de la GPU para aplicaciones con mayor exigencia gráfica, como los videojuegos. Reducir la frecuencia de reloj de una GPU disminuirá el rendimiento, pero esta disminución probablemente no será perceptible excepto en aplicaciones con gráficos intensivos.

Las memorias RAM más nuevas y rápidas pueden configurarse a una velocidad inferior para que coincidan con sistemas antiguos, como una forma económica de reemplazar memorias raras o descatalogadas. Esto también puede ser necesario si se presentan problemas de estabilidad con configuraciones más altas, especialmente en un PC con varios módulos de memoria de diferente velocidad. Si se reduce la velocidad del procesador de un PC y el factor de reloj o multiplicador (la relación entre la velocidad del procesador y la de la memoria) permanece sin cambios, la memoria también se verá reducida.

El kernel de Linux admite la modulación de frecuencia de la CPU. En los procesadores compatibles, el uso de cpufreq para acceder a esta función proporciona al administrador del sistema un nivel variable de control sobre la frecuencia del reloj de la CPU . El kernel incluye seis gobernadores por defecto: Conservative, Ondemand, Performance, Powersave, Userspace y Schedutil. ^{[ 5 ]} Los gobernadores Conservative y Ondemand ajustan la frecuencia del reloj en función de la carga de la CPU, pero cada uno con algoritmos diferentes. El gobernador Ondemand salta a la frecuencia máxima cuando la CPU está cargada y la disminuye paso a paso cuando la CPU está inactiva, mientras que el gobernador Conservative aumenta la frecuencia paso a paso cuando la CPU está cargada y salta a la frecuencia más baja cuando la CPU está inactiva. Los gobernadores Performance, Powersave y Userspace establecen la frecuencia del reloj de forma estática: Performance a la más alta disponible, Powersave a la más baja disponible y Userspace a una frecuencia determinada y controlada por el usuario. El gobernador Schedutil estima la carga a través del mecanismo Per-Entity Load Tracking (PELT) del planificador .

La reducción de la frecuencia del procesador se puede realizar manualmente en la BIOS o con aplicaciones de Windows , o de forma dinámica mediante funciones como SpeedStep de Intel o Cool'n'Quiet de AMD . En Windows 7 y 10, la reducción de la frecuencia se puede configurar en los ajustes "avanzados" de un plan de administración de energía. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Los modelos anteriores del Asus Eee PC utilizaban un procesador Intel Celeron  M de 900 MHz con una frecuencia reducida a 630 MHz. 

La reducción de la frecuencia del reloj se puede realizar en la EFI.

La mayoría de los smartphones y PDA , como el Motorola Droid , el Palm Pre y el Apple iPhone , utilizan la reducción de la frecuencia de reloj de un procesador más potente, en lugar de la frecuencia de reloj completa de un procesador menos potente, para maximizar la duración de la batería. Los diseñadores de estos dispositivos móviles suelen descubrir que un procesador más lento ofrece una menor duración de la batería que un procesador más potente a una frecuencia de reloj más baja . Seleccionan un procesador en función del rendimiento por vatio del procesador. ^{[ 8 ]}

El rendimiento de un equipo con una frecuencia de reloj reducida suele ser mejor de lo esperado. En condiciones normales de uso, rara vez se necesita toda la potencia de la CPU. Incluso cuando el sistema está ocupado, se suele invertir mucho tiempo en esperar datos de la memoria, el disco u otros dispositivos. Estos dispositivos se comunican con la CPU a través de un bus que opera con un ancho de banda mucho menor. En general, cuanto menor sea el multiplicador de la CPU (y, por lo tanto, su frecuencia de reloj), más se aproximará su rendimiento al del bus y menos tiempo de espera tendrá.