ความต้องการพลังงานมัลติคอร์ของ CPU และการทำโหลดบาลานซ์

ฉันสนใจในการปรับสมดุลโหลดสำหรับระบบ CPU แบบมัลติคอร์ หากคุณใช้ 1 CPU ที่มีหลายคอร์จะมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานมากขึ้นในการรักษาสมดุลของโหลดในหลายคอร์หรือลองเติมแกนเดี่ยวจนเต็มและปล่อยให้แกนอื่นไม่ทำงาน
สมมติฐานพื้นฐานคือปริมาณงานที่ทำในทั้งสองกรณีเท่ากันในเวลาเดียวกัน ดังนั้นจะมีประสิทธิภาพมากกว่าหรือไม่หากใช้ 4 คอร์ใน CPU เดียวกันที่มีโหลด 25% ต่อ 1 คอร์หรือ 1 คอร์ที่มีโหลด 100%
ฉันคิดว่า 1 คอร์ที่มีการโหลด 100% ควรมีประสิทธิภาพมากกว่า แต่เนื่องจากฉันอาจผิดฉันกำลังมองหาคำตอบที่จริงจังเกี่ยวกับปัญหานี้ (ไม่ต้องเดา)

IMO คำถามนี้ไม่สามารถตอบได้ในกรณีทั่วไป

บนโต๊ะของฉันฉันมีหนึ่งในโปรเซสเซอร์ Core i7-980x 6-core TurboBoost ที่เปิดใช้งานซึ่งได้รับการออกแบบใหม่ หากคุณโหลดคอร์หนึ่งแกนบนเครื่องนี้มันจะเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาของคอร์นั้นซึ่งจะเป็นการเพิ่มการใช้พลังงานของ CPU ดังนั้นมันจะสร้างความแตกต่างอย่างมาก ซีพียูนี้รวมถึงซีพียูอื่น ๆ ที่ทันสมัยกว่านั้นบางส่วนสามารถลดแกนพลังงานที่ไม่ได้ใช้งานบางส่วนซึ่งเป็นการเพิ่มการประหยัดพลังงาน นั่นไม่จริงสำหรับซีพียูรุ่นเก่า

โปรดทราบว่างานที่คุณต้องทำกับหนึ่งคอร์จะต้องแตกต่างจากงานที่คุณทำกับหลายคอร์ หากเป็นกรณีที่คุณสามารถกระจายการโหลดไปยังหลายคอร์ได้คุณจะพบว่าเวลาส่วนมากจะถูกใช้ไปกับแกนหลักเดียวที่มีการสลับบริบทราคาแพงและประสิทธิภาพของคุณจะแย่ลง

อย่างไรก็ตามปัญหามีตัวแปรมากเกินกว่าที่จะตอบได้ หนึ่งสามารถไปและเกี่ยวกับประเภทที่แตกต่างกันของการโหลดและทุกคนที่พยายามมาตรฐานเพื่อรับคำตอบจะสิ้นสุด (อาจตั้งใจ) ทำการเปรียบเทียบแอปเปิ้ลเพื่อส้มที่ไม่ได้ใช้ในกรณีการใช้งานอื่น ๆ

โอ้และอีกอย่างหนึ่ง คนส่วนใหญ่อาจจะพูดอย่างมีประสิทธิภาพในแง่ของการใช้พลังงาน คุณไม่ต้องการตกหลุมพรางนั้น เนื่องจากเวลาในการประมวลผลของโหลดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความสมดุลของโหลดคุณจะต้องรวมผลลัพธ์เมื่อเวลาผ่านไปเพื่อหาปริมาณพลังงานสุทธิที่ใช้ในการทำงานให้เสร็จเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือ

ฉันทำการทดสอบบางอย่างในวันนี้โดยใช้คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ (Intel C2D T8100) และใช้แอปพลิเคชั่น SETI @ Home ที่ได้รับการปรับปรุงจาก lunatics installer 0.36 ฉันใช้M $ Joulmeterเพื่อคำนวณการใช้พลังงาน ฉันวัดต้นไม้การบริโภคครั้ง ครั้งแรกฉันให้ BOINC ใช้แกนประมวลผล 100% และเวลา CPU 100% และปล่อยให้ทำงานเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง หน่วยประมวลผลใช้เวลา 20W และกราฟเวลาของ CPU จากตัวจัดการงานแบนที่ 100% การใช้พลังงานเฉลี่ยของคอมพิวเตอร์ของฉันคือ 45.05W และเพิ่มขึ้นและในขณะที่ฉันหยุดการทดสอบการใช้พลังงานคือ 46.18W

ในการทดสอบครั้งที่สองฉันตั้ง BOINC ให้ใช้ 50% ของคอร์ที่มีอยู่และ 100% ของเวลา CPU และปล่อยให้มันรันเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง การใช้พลังงาน CPU แตกต่างกันระหว่าง 12W ถึง 13W การบริโภคเฉลี่ยอยู่ที่ 42.72W และเพิ่มขึ้น ในขณะที่ฉันหยุดการทดสอบการบริโภคอยู่ที่ 44W เพื่อที่จะทำให้กราฟเวลาของ CPU สำหรับคอร์เป้าหมายเป็นแบบแบนฉันตั้งค่าความสัมพันธ์ของโปรแกรมเป็นหนึ่งคอร์และลำดับความสำคัญเป็นสูง กราฟสำหรับคอร์อื่นแสดงให้เห็นว่าค่อนข้างสูงกว่าการใช้เวลา CPU ปกติ

สำหรับการทดสอบครั้งที่สามฉันตั้งค่า BOINC ให้ใช้แกนประมวลผลที่มีอยู่ 100% และเวลา CPU 50% การใช้พลังงานแตกต่างกันไปในการกระโดดครั้งใหญ่ระหว่าง 5W ถึง 17W การใช้พลังงานเฉลี่ยหลังจากการทดสอบหนึ่งชั่วโมงคือ 39.96W และลดลง กราฟเวลา CPU looled /\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\เช่น ได้รับการคาดหวังอย่างมากเนื่องจากขนาดของหน่วยเวลาที่ใช้โดย BOINC

ดังนั้นฉันเชื่อว่ามันมีประสิทธิภาพมากกว่าในการใช้สองคอร์ที่รันที่โหลดครึ่งมากกว่าที่จะรันหนึ่งคอร์ที่โหลดเต็ม

และใช่ฉันรู้ว่าสำหรับการศึกษาที่เหมาะสมมีความต้องการตัวอย่างจำนวนมาก แต่ในเวลานั้นฉันไม่มีคอมพิวเตอร์หรือเวลาเพียงพอที่จะทำสถิติที่เหมาะสม

คำตอบสำหรับคำถามของคุณคือทวีคูณ: หากคุณใช้งานเวกเตอร์ได้สูงรหัสขนานการปรับสมดุลโหลดให้กับหลายคอร์นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเสมอ แกนจะทำงานที่โหลดต่ำปล่อยความร้อนน้อยกว่าแกนเดียวที่ถูกผลักไปที่ขีด จำกัด ของมัน ในทางกลับกันหากรหัสของคุณไม่สามารถขนานกันได้ดังนั้นการเรียกใช้บนหลายคอร์จะมีประสิทธิภาพน้อยลงเนื่องจากจำนวนแคชที่หายไปที่จะเกิดขึ้นเนื่องจากการขึ้นต่อกันของโค้ด สิ่งนี้อาจยังคงสร้างความร้อนน้อยลง แต่มันจะใช้เวลานานกว่านี้ในการทำงานให้เสร็จสมบูรณ์เมื่อเทียบกับการใช้งานบนแกนเดียว

คำถามของคุณตามที่ถามมีสิ่งแปลกปลอมมากเกินไป คุณกำลังถามเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเวลาหรือประสิทธิภาพของพลังงานหรือไม่? ไม่ใช่รหัสขนานหรือรหัสขนาน? งานเดียวหรือหลายเดสก์ทอปแบบมัลติทาสกิ้ง? หากคุณมีค่าพลังงานมากกว่า $ 1,000 / เดือนสำหรับคอมพิวเตอร์ของคุณอาจเป็นเรื่องที่น่ากังวลหรือสองอย่าง มิฉะนั้นคุณไม่สามารถประหยัดได้มากพอที่จะทำให้ปัญหาคุ้มค่าในการแก้ไข สนุกที่จะพูดคุยเกี่ยวกับ - แต่ถ้าคุณมีปัญหาร้ายแรงคำตอบที่ดีที่สุดคือลองทำสิ่งที่แตกต่างและดูว่าอะไรดี