 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Мегагерц миф , или в более поздних случаях гигагерц миф , относится к неправильному представлению только с использованием тактовой частоты (например , измеренное в мегагерцах или гигагерц ) для сравнения производительности различных микропроцессоров . Хотя тактовые частоты являются допустимым способом сравнения производительности различных скоростей одной и той же модели и типа процессора, другие факторы, такие как количество исполнительных блоков , глубина конвейера , иерархия кеша , прогнозирование ветвлений и наборы инструкций.может сильно повлиять на производительность при рассмотрении разных процессоров. Например, одному процессору может потребоваться два тактовых цикла, чтобы сложить два числа, и другому тактовому циклу, чтобы умножить его на третье число, тогда как другой процессор может выполнить те же вычисления за два тактовых цикла. Сравнение различных типов процессоров затруднено, поскольку производительность зависит от типа задачи. Тест является более тщательным способом измерения и сравнения производительности компьютера .
Миф возник примерно в 1984 году, когда сравнивали Apple II с IBM PC . Аргументом было то, что ПК был в пять раз быстрее Apple II, так как его процессор Intel 8088 имел тактовую частоту примерно в 4,7 раза превышающую тактовую частоту технологии MOS 6502, используемой в Apple. Однако на самом деле важно не то, насколько точно разделены машинные инструкции, а то, сколько времени требуется для выполнения данной задачи. Рассмотрим инструкцию LDA # (немедленная загрузка аккумулятора). На 6502 для этой инструкции требуется два тактовых цикла, или 2 мкс при 1 МГц. Хотя тактовые циклы у 8088 с частотой 4,77 МГц короче, для LDA # требуется как минимум [1]Их 4, поэтому требуется минимум 4 / 4,77 МГц = 0,84 мкс. Так что в лучшем случае эта инструкция выполняется на оригинальном IBM PC лишь немногим более чем в 2 раза быстрее, чем на Apple II.
История [ править ]
Фон [ править ]
X86 CISC на базе процессора архитектуры , которая Intel представила в 1978 году был использован в качестве стандарта для DOS на базе IBM PC , а также разработки него по- прежнему продолжают доминировать в Microsoft Windows рынок. Для процессора PowerPC, выпущенного в 1992 году, использовалась архитектура на основе IBM RISC . В 1994 году Apple Computer представила Macintosh. компьютеры, использующие эти процессоры PowerPC. Первоначально эта архитектура оправдала надежды на производительность, и были разработаны различные линейки процессоров PowerPC, часто обеспечивающие разную производительность при одинаковой тактовой частоте. Точно так же в то время Intel 80486 продавался вместе с Pentium, который почти вдвое превышал производительность 80486 при той же тактовой частоте. [2]
Возникновение мифа [ править ]
Миф возник потому, что тактовая частота обычно считалась простой мерой производительности процессора и рекламировалась в рекламе и энтузиастами без учета других факторов. Термин вошел в употребление в контексте сравнения PowerPC -На Apple Macintosh компьютеров с Intel -На ПК. Маркетинг, основанный на мифах, привел к тому, что тактовой частоте был отдан более высокий приоритет, чем фактическая производительность, и привел к тому, что AMD представила номера моделей, дающие условную тактовую частоту, основанную на сравнительной производительности, чтобы преодолеть предполагаемый недостаток их фактической тактовой частоты. [3]
Современные адаптации мифа [ править ]
С появлением многопоточности и многоядерных процессоров миф породил новые заблуждения относительно измерения производительности многоядерных процессоров. Некоторые люди, не обладающие надлежащими знаниями, считают, что четырехъядерный процессор, работающий на частоте 3 ГГц, обеспечит общую производительность процессора на уровне 12 ГГц. Другие могут сказать, что общая производительность на самом деле составляет 3 ГГц, при этом каждое ядро работает на частоте 750 МГц. Обе эти идеи неверны. Часто один и тот же пользователь, выполняющий эти сравнения, будет сравнивать несколько марок ЦП, которые в любом случае не будут выполнять одинаковый объем работы за цикл. В то время как такие особенности микроархитектуры, как глубина конвейера, играют ту же роль в производительности, дизайн параллельной обработки привносит в картину другой фактор: эффективность программного обеспечения.
Это правда, что плохо написанная программа будет плохо работать даже на одноядерной [4] системе, но даже хорошо написанная программа, которая была спроектирована линейным образом, часто (если не всегда) будет лучше работать на одноядерной системе. система, чем многоядерная, когда запускается сама по себе. Об общей производительности системы нельзя судить, просто сравнивая количество ядер процессора и тактовую частоту, программное обеспечение, работающее в системе, также является важным фактором наблюдаемой скорости. Миф о важности тактовой частоты сбил с толку многих людей относительно того, как они оценивают скорость компьютерной системы.
Вызов мифу [ править ]
Сравнение PowerPC и Pentium стало основным продуктом презентаций Apple. В Нью - Йорке Macworld Expo Keynote на 18 июля 2001 года, Стив Джобс описал 867 МГц G4 , как выполнить задачу в течение 45 секунд , в то время как 1,7 ГГц Pentium 4 занял 82 секунд для одной и той же задачи, сказав , что «имя , которое мы» Это миф о мегагерцах ". [5] Затем он представил старшего вице-президента по аппаратному обеспечению Джона Рубинштейна, который дал учебное пособие, описывающее, как более короткие конвейеры обеспечивают лучшую производительность на половине тактовой частоты. Онлайн-мультфильм Joy of Techвпоследствии представил серию мультфильмов, вдохновленных учебником Рубинштейна. [6]
Intel достигает своего собственного ограничения скорости [ править ]
Примерно с 1995 по 2005 год Intel рекламировала свои процессоры Pentium для массового потребления в основном на основе только тактовой частоты, по сравнению с продуктами конкурентов, такими как AMD. В статьях в прессе предсказывалось, что в ближайшие несколько десятилетий компьютерные процессоры могут работать с частотой от 10 до 20 гигагерц.
Так продолжалось примерно до 2005 года, когда Pentium Extreme Edition достиг предела тепловыделения, работая на скоростях почти 4 гигагерца. Процессор не мог работать быстрее, не требуя сложных изменений в конструкции охлаждения, таких как микрожидкостные каналы охлаждения, встроенные в сам чип для быстрого отвода тепла.
За этим последовало введение в 2006 году процессора Core 2 для настольных ПК, который стал серьезным изменением по сравнению с предыдущими процессорами Intel для настольных ПК, позволившим почти на 50% снизить тактовую частоту процессора при сохранении той же производительности.
Core 2 имел свое начало в Pentium M мобильных процессоров, где энергоэффективность была более важна , чем грубая сила, и первоначально предложили энергосберегающие опции , не доступные в Pentium 4 и Pentium D .
Повышение частот [ править ]
В последующие годы после кончины микроархитектуры NetBurst и ее процессоров с тактовой частотой 3+ ГГц тактовая частота микропроцессоров продолжала медленно увеличиваться после первоначального снижения примерно на 1 ГГц. Достижения, достигнутые за несколько лет в производственных процессах и управлении питанием (в частности, возможность устанавливать тактовые частоты для каждого ядра), позволили достичь тактовых частот на уровне или выше, чем у старых NetBurst Pentium 4 и Pentium D, но с гораздо более высокой эффективностью и производительностью. . По состоянию на 2018 год многие микропроцессоры Intel могут превышать базовую тактовую частоту 4 ГГц (например, Intel Core i7-7700K и i3-7350K имеют базовую тактовую частоту 4,20 ГГц).
В 2011 году AMD впервые смогла преодолеть барьер в 4 ГГц для микропроцессоров x86, представив первые процессоры AMD FX на базе Bulldozer . В июне 2013 года AMD выпустила FX-9590, который может развивать частоту до 5,0 ГГц, но аналогичные проблемы с энергопотреблением и тепловыделением вернулись.
Intel Core i9-10900KF может достигать 5,3 ГГц с турбонаддувом.
Ни Intel, ни AMD не выпустили первый в отрасли микропроцессор, который преодолел бы барьеры 4 ГГц и 5 ГГц. IBM z10 достиг 4,4 ГГц в 2008 году, и IBM z196 достиг 5,2 ГГц в 2010 году, а затем Z12 достигая 5.5 ГГц осенью 2012 года .
См. Также [ править ]
- Инструкции на цикл (IPC)
- рейтинг производительности
- Богомипс
Ссылки [ править ]
- ^ 8088 имеет слабосвязанные исполнительный модуль (EU) и интерфейсный модуль шины (BIU) с очередью предварительной выборки; в 8088 для выполнения инструкции MOV AL, #, аналогичной по функциям инструкции LDA # в 6502, EU требуется 4 тактовых цикла, а для BIU - 8 тактовых циклов. (Это 2-байтовая инструкция, и BIU требуется 4 тактовых цикла для чтения или записи 1 байта, при условии отсутствия состояний ожидания.) Следовательно, если инструкция уже находится в очереди предварительной выборки, для ее выполнения требуется 4 тактовых цикла; если инструкция не была предварительно загружена, требуется 8 тактов; и если BIU находится в процессе предварительной выборки инструкции, когда EU начинает ее выполнять, это занимает от 5 до 7 тактовых циклов. Напротив, 6502, который имеет гораздо более простой конвейер выборки-выполнения, всегда требует одинакового количества тактовых циклов для выполнения данной инструкции в любом контексте.
- ^ "Анализ: x86 против PPC" . Проверено 18 сентября 2008 .
- ↑ Тони Смит (28 февраля 2002 г.). «Миф о мегагерцах: технологии» . Хранитель . Проверено 18 сентября 2008 .
- ^ одноядерный
- ^ "Видео презентации Megahertz Myth" .
- ^ "Нитрозак и Снагги" (2001-10-11). «Миф о мегагерцах» . Радость техники . Проверено 21 ноября 2011 .
Внешние ссылки [ править ]
- Анализ: x86 против PPC - OSNews.com
- Объяснение Apple мифа о мегагерцах Keynote на Macworld 2001
- Intel откажется от ядра Pentium 4 после новостной статьи Prescott 2004
