Auch genannt: Taktrate, Clock Speed
Die Taktfrequenz ist die Anzahl der Schaltzyklen, die ein Prozessor oder eine andere elektronische Schaltung pro Sekunde ausführt, angegeben in Hertz.
Ein Prozessor arbeitet nicht kontinuierlich, sondern im Rhythmus eines elektrischen Taktgebers, vergleichbar mit einem Metronom, das den Takt vorgibt. Bei jedem einzelnen Taktzyklus kann die Schaltung einen Verarbeitungsschritt ausführen. Die Taktfrequenz gibt an, wie viele dieser Zyklen pro Sekunde ablaufen – je höher dieser Wert, desto mehr einzelne Schritte kann der Prozessor theoretisch in derselben Zeit durchführen.
Ein Quarzoszillator oder eine vergleichbare Taktquelle erzeugt ein periodisches elektrisches Signal mit einer festen Frequenz. Diese Taktfrequenz wird über ein Taktverteilungsnetz an alle Bauteile im Prozessor weitergegeben, die synchron arbeiten müssen. Da moderne Prozessoren mehrere Milliarden solcher Zyklen pro Sekunde ausführen, wird die Taktfrequenz meist in Gigahertz (GHz) angegeben – ein Wert von 1 GHz entspricht dabei einer Milliarde Zyklen pro Sekunde.
Ein Prozessor mit einer Taktfrequenz von 3,2 Gigahertz führt rechnerisch 3,2 Milliarden Taktzyklen pro Sekunde aus. Wie viele tatsächliche Rechenoperationen daraus pro Zyklus entstehen, hängt zusätzlich von der internen Architektur des Prozessors ab.
Die Taktfrequenz wird eingesetzt, um die grundlegende Arbeitsgeschwindigkeit eines Prozessors, einer Grafikeinheit oder eines Speicherbausteins anzugeben, verschiedene Modelle innerhalb derselben Prozessorfamilie miteinander zu vergleichen und gezielt per Übertaktung oder Untertaktung die Leistungsaufnahme und Wärmeentwicklung eines Systems zu steuern.
Eine höhere Taktfrequenz bedeutet nicht automatisch eine höhere Gesamtleistung: Prozessoren unterschiedlicher Architekturen oder Hersteller erledigen pro Taktzyklus unterschiedlich viele tatsächliche Rechenoperationen, sodass sich die Taktfrequenz nur innerhalb vergleichbarer Prozessorfamilien sinnvoll als Leistungsmaßstab heranziehen lässt. Häufig wird zudem übersehen, dass eine höhere Taktfrequenz in der Regel auch mehr Wärme erzeugt, was die technisch erreichbaren Obergrenzen begrenzt.
Nicht zu verwechseln mit Prozessor: Der Prozessor ist die gesamte Recheneinheit eines Computers, während die Taktfrequenz nur eine einzelne Kenngröße ist, die beschreibt, wie schnell dieser Prozessor getaktet wird.