CPU มีวิวัฒนาการอย่างไร


0

คำเตือน: ฉันไม่แน่ใจ SE ที่เหมาะสมที่จะนำสิ่งนี้มาใช้ดังนั้นถ้าผู้ใช้ขั้นสูงผิดที่ฉันขอโทษ ฉันรู้ว่านี่เป็นคำตอบที่กว้างมากและอาจเป็นคำตอบที่ซับซ้อน แต่ซีพียูทุกปี / สองปีและวิศวกรคอมพิวเตอร์ทั่วไปสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของส่วนที่กล่าวได้อย่างไร ทุกวันนี้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า megahertz แบบดิบ ๆ ฉันได้รับสิ่งนั้น แต่ถึงอย่างนั้นประสิทธิภาพก็เพิ่มขึ้นได้อย่างไร สิ่งสำคัญที่ทำให้ฉันสับสนเกี่ยวกับมันคือการออกแบบใหม่ได้อย่างรวดเร็ว ฉันคิดว่าแนวคิดที่เพิ่มประสิทธิภาพยากที่จะเกิดขึ้นดังนั้นผู้คนมีมากพอที่จะปล่อยคนรุ่นใหม่เร็วเท่าที่พวกเขาทำ

คำตอบ:


2

คำตอบง่ายๆคือเราไม่เห็นการปรับปรุงปีต่อปีดังนั้นหลักฐานไม่ถูกต้องนัก

โปรดทราบว่าจังหวะการเปิดตัวนั้นมีขึ้นเพื่อเหตุผลทางธุรกิจไม่ใช่เชิงเทคนิค: อาจไม่มีการปรับปรุงที่สำคัญ แต่ผู้บริโภคคาดหวังว่าจะมีการปล่อยรายปีดังนั้นนั่นคือสิ่งที่พวกเขาทำ


คำตอบที่ซับซ้อนมากขึ้นคือประสิทธิภาพของ CPU มีหลายด้าน:

  • microarchitecture ซึ่งมีผลต่อ:
    • ความเร็วสามารถประมวลผลคำสั่งเฉพาะ ( คำสั่งต่อรอบ ) ซึ่งแตกต่างกันตามคำสั่ง
    • ความรวดเร็วในการประมวลผลลำดับของคำสั่ง (สิ่งต่าง ๆ เช่นการวางท่อการคาดคะเนสาขาการแคชเป็นต้น)
    • มีคำแนะนำพิเศษใดบ้างที่ได้รับการสนับสนุน (เช่น AES-NI ซึ่งมีความเร็วในการเข้ารหัสสูงมาก SIMD [SSE, AVX และอื่น ๆ ] ซึ่งเร็วขึ้นอย่างมากสำหรับงานข้อมูลขนาดใหญ่เช่นการประมวลผลภาพ ฯลฯ )
    • ดูเพิ่มเติมได้ที่: https://superuser.com/a/906227/117590
  • ความเร็วนาฬิกาซึ่งส่งผลต่อจำนวนรอบที่คุณได้รับต่อวินาที สิ่งนี้ได้หยุดชะงักไปส่วนใหญ่ แต่เรายังคงพยายามหาประสิทธิภาพเพื่อให้ได้นาฬิกาที่สูงขึ้นโดยไม่ต้องทอด CPU หรือต้องการการระบายความร้อนที่มากเกินไป
  • จำนวนแกนซึ่งมีผลต่อจำนวนสตรีมคำสั่งอิสระที่สามารถประมวลผลได้ในครั้งเดียว นี่คืออีกครั้ง จำกัด ด้วยประสิทธิภาพ ดูเพิ่มเติมที่: https://superuser.com/a/797486/117590

โมเดลtick-tockรุ่นเก่าตอนนี้แสดงวิธีการจัดการสิ่งนี้ในอดีต: หนึ่งปีคุณจะเห็นการปรับปรุงสถาปัตยกรรมขนาดเล็กจากนั้นต่อมาคุณจะเห็น "การหดตัวของแม่พิมพ์" เพิ่มประสิทธิภาพโดยการใช้ขนาดกระบวนการที่เล็กลง ในขณะที่การหดตัวของแม่พิมพ์กำลังเกิดขึ้นใน microar Architecture ก่อนหน้านั้นรุ่นต่อไปก็สามารถทำงานได้ในเวลาเดียวกัน เมื่อเร็ว ๆ นี้สิ่งนี้กำลังชะลอตัวลงเนื่องจากเรากำลังดำเนินการปรับปรุงเล็กน้อยเพื่อบีบทั้งสถาปัตยกรรมและขนาดกระบวนการ

ตัวอย่างเช่นการสร้าง Intel Coffee Lake เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการปรับปรุงน้อยกว่า Kaby Lake ซึ่งมีการปรับปรุง Skylake น้อยมาก สถาปัตยกรรมนั้นยังคงเหมือนเดิมไม่มากก็น้อยมีการปรับปรุงเล็กน้อยในคำสั่ง SIMD และการปรับปรุงด้านเช่นในตัวควบคุมหน่วยความจำ การเปลี่ยนแปลงพาดหัวถ้ามีจะเป็นความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นเล็กน้อย ... จากประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในกระบวนการผลิต การเปลี่ยนแปลงพาดหัวของ Coffee Lake เป็นการเพิ่มขึ้นของจำนวนหลักซึ่งส่วนใหญ่มีวัตถุประสงค์เพื่อการตลาด

เราแทบจะเห็นการกระโดดครั้งใหญ่เช่นเดียวกับ Intel Core เก่าและสถาปัตยกรรม AMD Zen ล่าสุด มีทีมงานออกแบบมากมายที่ทำงานกับสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันในแบบคู่ขนานและบางครั้งเมื่อความก้าวหน้าหลักของคน ๆ หนึ่งได้ใช้สถาปัตยกรรมอื่นที่ใช้แนวคิดที่แตกต่างกันสามารถ "รับช่วง" (แกนแทนที่ Netburst, Zen แทนที่ชุดขุด)

และนอกโลก CPU ของเดสก์ท็อปเราเห็นถึงแรงผลักดันอย่างมากสำหรับประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เช่นแล็ปท็อปและแท็บเล็ต นั่นคือคุณสมบัติพาดหัวของสถาปัตยกรรมใหม่มากมาย: ไม่จำเป็นต้องเร็วกว่านี้ แต่มีประสิทธิภาพมากขึ้นดังนั้นแบตเตอรี่ของคุณจะใช้งานได้นานขึ้น


แต่มีการปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างเห็นได้ชัดหรืออย่างน้อยก็ปรับปรุงประสิทธิภาพในแต่ละปีมิฉะนั้น 7700k และ 8700k จะเหมือนกัน เพื่อความยุติธรรมความแตกต่างนั้นค่อนข้างเล็ก แต่ก็ยังมีอยู่สิ่งหนึ่งดังนั้นนี่คือหลักฐานของคำถามของฉัน
Corsair64

@ Corsair64 การเปรียบเทียบที่เหมาะสมกว่านี้อาจเป็นรุ่น Kaby Lake กับ Skylake ซึ่งได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเนื่องจากขาดการปรับปรุงสถาปัตยกรรม Heck แม้กระทั่งรุ่น Coffee Lake ที่คุณพูดถึงก็ยังคงเป็นส่วนใหญ่ของ Skylake IPC ... พวกเขาอัดแน่นไปด้วยแกนเพิ่มเติมที่นั่น ดูหัวข้อย่อยสามหลักในคำตอบ
Bob

ตอนนี้ฉันเห็นองค์ประกอบทางธุรกิจของมันแล้ว แต่ฉันก็ยังสงสัยในเรื่องของไมโครโค้ด มันจะปรับปรุงได้อย่างไรทุก ๆ สองสามปีที่ผ่านมาแม้ว่ารหัสดังกล่าวได้ทำงานมาเป็นเวลานาน (แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงที่กล่าวมาจะค่อนข้างเล็ก)
Corsair64

2
@ Corsair64 เพราะซีพียูเป็นสัตว์ที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ มีจำนวนมากการปรับแต่งเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่คุณสามารถนำไปใช้มากของพวกเขายังจะมีผลกระทบเชิงลบที่อื่น ... แต่ ความสมบูรณ์แบบเป็นไปไม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พวกเขาอาจใช้เวลาในการปรับแต่งทุกอย่างปล่อยใหญ่ครั้งเดียวทุก ๆ 10 ปี แต่นั่นคือสิ่งที่ธุรกิจเข้ามา (อันที่จริงแล้วเกือบจะเป็นสิ่งที่ Zen ของ AMD ทำในการปรับแต่งเล็ก ๆ น้อย ๆ ให้กับขุดในขณะที่ทำงานกับการออกแบบใหม่อย่างสมบูรณ์แบบด้วย Zen) นอกจากนี้ส่วนหนึ่งของมันคือคำแนะนำใหม่เพื่อให้ทันกับความต้องการซอฟต์แวร์ที่เปลี่ยนแปลง มัลติมีเดีย
Bob

@ Corsair64 AES-NI AES ที่เร่งด้วยฮาร์ดแวร์กลายเป็นเพียงความคุ้มค่าเมื่อ AES ได้รับความนิยมในระดับหนึ่ง (มาตรฐานในปี 2544 เป็นเวลาหลายปีที่จะแพร่กระจาย HTTPS กับ AES ได้รับความนิยมมากขึ้น ... ปีที่ออกแบบชุดคำสั่ง ในสถาปัตยกรรมใหม่ ... AES-NI เปิดตัวในปี 2010) ส่วนใหญ่ของการปรับปรุงนอกเหนือจากการวางท่อและการคาดคะเนและการแคชสาขามาจากคำแนะนำเฉพาะทางที่เพิ่งเกิดขึ้นกับซอฟต์แวร์ที่ทันสมัย เรากำลังดำเนินการปรับปรุงเหล่านั้นเช่นกัน
Bob
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.