การนับจำนวนแกนที่สูงขึ้นหรือความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงกว่ามีประโยชน์ต่อประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์หรือไม่ [ปิด]

ด้วยการลดต้นทุนของซิลิคอนและความต้องการของผู้บริโภคที่เพิ่มขึ้นผู้ผลิตดูเหมือนจะผลักดันหนึ่งในสองสิ่ง: ความเร็วของนาฬิกาและ / หรือจำนวนหลัก ด้วยสิ่งต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นดูเหมือนว่าความเร็วสัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์จะเพิ่มขึ้นอีกต่อไป แต่จำนวนแกนประมวลผล

ฉันจำได้เพียงไม่กี่ปีก่อนฉันมีโปรเซสเซอร์ Pentium 4 แบบ single-core ที่รวดเร็ว กรอไปข้างหน้าถึงวันนี้และฉันไม่คิดว่าคุณจะสามารถซื้อโปรเซสเซอร์แบบ Single-Core ได้ (ไม่ต้องพูดถึงการเพิ่มขึ้นของตัวประมวลผลแบบมัลติคอร์แม้ในโทรศัพท์มือถือ ) สิ่งที่กำลังเกิดขึ้นเราอาจพบคอมพิวเตอร์ที่มีคอร์หลายร้อยแกนในเวลาไม่กี่ปี (และฉันรู้ว่าระบบปฏิบัติการหลายระบบรองรับแล้ว)

มันจะมีประโยชน์มากขึ้นกับประสิทธิภาพโดยรวมของระบบในการเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาหรือเพิ่มจำนวนแกนประมวลผลหรือไม่? สมมติว่าเราเข้าร่วมหลายร้อยคอร์ทั้งหมดที่ทำงานร่วมกันหรือความเร็วนาฬิกาสูงกว่าที่เรามีอยู่สิบเท่าในวันนี้ (ไม่ว่าจะเป็นไปได้หรือไม่ก็ตาม)

ตัวอย่างของกระบวนการทั่วไป (เช่นการเข้ารหัสการบีบอัดไฟล์การแก้ไขภาพ / วิดีโอ) ที่จะได้รับประโยชน์สูงสุดจากการทำอย่างใดอย่างหนึ่งคืออะไร มีกระบวนการบางอย่างที่สามารถทำได้ แต่ในปัจจุบันไม่ได้ (เนื่องจากเหตุผลทางเทคนิค) เร่งความเร็วโดยการเพิ่มความเท่าเทียมกันของพวกเขา?

สมมติว่าตัวประมวลผลสมมุติมีการออกแบบหลักที่แน่นอน (ขนาดคำความกว้างบิตที่อยู่ขนาดบัสหน่วยความจำแคช ฯลฯ ) ดังนั้นตัวแปรเฉพาะที่นี่คือความเร็วสัญญาณนาฬิกาและจำนวนหลัก และอีกครั้งฉันไม่ได้พูดเกี่ยวกับหนึ่งสองหรือสี่แกน - ลองนึกภาพหลายสิบถึงหลายร้อย

มีสถานการณ์พื้นฐานสองสถานการณ์ที่ต้องพิจารณา:

1. โปรเซสเซอร์ใช้กับคอมพิวเตอร์ที่ทำการคำนวณเพียงอย่างเดียวสำหรับโปรแกรมเดียว

2. โปรเซสเซอร์ใช้สำหรับหลาย ๆ โปรแกรมที่ทำงานในเวลาเดียวกัน

สถานการณ์แรกคือการที่ 'ความเร็ว' โปรเซสเซอร์มีความสำคัญมากขึ้นเนื่องจากผู้ใช้ต้องการความสามารถในการคำนวณอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ สถานการณ์เหล่านี้มักจะใช้สำหรับการประมวลผลอย่างเข้มข้นเช่นการคำนวณจำนวนเฉพาะสำหรับการเข้ารหัส / ถอดรหัส

ประการที่สองคือการที่หลายคอร์มีประโยชน์เนื่องจากแต่ละโปรแกรมสามารถกำหนดให้กับคอร์ที่แยกต่างหากซึ่งทำให้แต่ละโปรแกรมจาก 'คอขวด' ซึ่งกันและกัน ในโลกปัจจุบันผู้ใช้โดยเฉลี่ยกำลังใช้คอมพิวเตอร์หลายโปรแกรมในแต่ละครั้งทำให้การประมวลผลแบบมัลติคอร์เป็นสิ่งที่ต้องการ

อย่างไรก็ตามมัลติคอร์! =ความเร็วที่เร็วขึ้นหรือประสิทธิภาพที่สูงขึ้นในทุกกรณี เนื่องจากโปรแกรมส่วนใหญ่เขียนขึ้นสำหรับการประมวลผลแบบแกนเดียว^*ความเร็วของนาฬิกายังคงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณา การรวมกันของทั้งสองจะต้องถูกนำมาพิจารณา(พร้อมกับปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมายเช่นกัน)

_{* มีบางโปรแกรมและหวังว่าจะมีอีกไม่นานที่จะถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถใช้หลายคอร์พร้อมกันได้ อนาคตของซอฟต์แวร์พบได้ใน " Parallel Programming ":}

_{นักพัฒนาซอฟต์แวร์ไม่สามารถพึ่งพาการเพิ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาเพียงอย่างเดียวเพื่อเพิ่มความเร็วให้กับแอพพลิเคชั่นแบบเธรดเดียว เพื่อให้ได้เปรียบในการแข่งขันนักพัฒนาจะต้องเรียนรู้วิธีออกแบบแอปพลิเคชันของตนให้เหมาะสมเพื่อให้ทำงานในสภาพแวดล้อมแบบเธรด สถาปัตยกรรมแบบมัลติคอร์มีแพ็คเกจตัวประมวลผลเดียวที่ประกอบด้วย "คอร์เรียกใช้" หรือโพรเซสเซอร์เอ็นจิ้นสองตัวหรือมากกว่าและส่งมอบ - ด้วยซอฟต์แวร์ที่เหมาะสม - การประมวลผลแบบหลายเธรดซอฟต์แวร์แบบขนานอย่างสมบูรณ์}

_{- Intel}

โดยส่วนตัวฉันคิดว่าการนับหลักเป็นวิธีที่จะไป การพัฒนาซอฟต์แวร์ได้เปลี่ยนไปใช้ระบบเครือข่ายดังนั้นทรัพยากรท้องถิ่นจะไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการทำงานของคุณในตอนนี้คือสิ่งที่คุณเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่าย

สังเกตการเปลี่ยนไปใช้บรอดแบนด์มือถือการเชื่อมต่อคงที่การเข้าถึงระยะไกล ฯลฯ ด้วยการเชื่อมต่อคงที่ต้องใช้แบตเตอรี่ ในขณะที่มันเป็นที่ถกเถียงกันว่าปัจจัยใดของ CPU ที่ดีที่สุดสำหรับอายุการใช้งานแบตเตอรี่ (คุณมีสมการการเพิ่มประสิทธิภาพแบบคลาสสิกของมูลค่างานเทียบกับเวลา) แต่โดยส่วนตัวแล้วฉันคิดว่าถ้าคุณต้องเลือก

Intel อนุญาตให้คุณใช้แกนพลังงานตามความต้องการ แม้ว่าจะไม่ดีเท่าไม่มีแกนนอน แต่การมีตัวเลือกในการใช้แกนเพิ่มเติมช่วยให้คุณมีความยืดหยุ่นในการรันแอพพลิเคชั่นเพิ่มเติมจากแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์เดียวกัน

ในฐานะที่เป็น ChrisF กล่าวถึงในความคิดเห็นมันขึ้นอยู่กับ แต่เนื่องจากคำตอบเช่นนั้นไม่ใช่คำตอบจริงๆฉันจะพยายามทำบางสถานการณ์โดยที่หนึ่งจะมีประโยชน์มากกว่าที่อื่น:

ในกระบวนการทั่วไปส่วนใหญ่ที่คุณพูดถึงจำนวนของคอร์จะไม่สำคัญมากนักเนื่องจากงานส่วนใหญ่จะทำในเธรดเดี่ยวซึ่งสามารถเรียกใช้งานบนแกนเดี่ยวเท่านั้น (ในแต่ละครั้ง) สำหรับกระบวนการดังกล่าวแกนกลางเดียว แต่ทรงพลังมากจะทำงานได้ดีกว่าแกนประมวลผลช้ากว่าสองแกน ทั้งการเข้ารหัสและการบีบอัดไฟล์อาจเป็นข้อยกเว้นสำหรับสิ่งนี้ แต่ขึ้นอยู่กับว่ามีการใช้อัลกอริธึมอะไรมากและหากสามารถทำการประมวลผลแบบขนานได้

อย่างไรก็ตามคุณได้ลืมหนึ่งในงานที่พบบ่อยที่สุดในคอมพิวเตอร์ในวันนี้: การเรียกดู เบราว์เซอร์ยอดนิยมหลายตัวเปิดแต่ละแท็บในกระบวนการที่แยกต่างหาก (Chrome เป็นสิ่งเดียวที่ฉันมั่นใจว่าทำเพราะมันเป็นสิ่งที่ฉันใช้) ซึ่งหมายความว่าหากคุณมีสี่แท็บที่เปิดอยู่บนระบบ quad-core หน้าต่างการเรียกดูแต่ละหน้าต่างสามารถ (ในทางทฤษฎี) มีแกน "เป็นของตัวเอง" (ไม่สนใจเธรดและเนื้อหาของระบบปฏิบัติการ) และเร็วพอ ๆ กับที่ไม่มีแท็บ / หน้าต่างเบราว์เซอร์อื่นเปิดอยู่ สำหรับผู้ที่เรียกดูด้วยแท็บหลายแท็บที่เปิดอยู่ในคราวนี้เป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างจริงจังโดยไม่ต้องสร้างคอร์ CPU ที่เร็วมาก

กุญแจสำคัญในการรู้ไม่ว่าจะเป็นระบบแบบ multi-core กับแกนช้าจะเร็วกว่าระบบแบบ single-core มีแกนรวดเร็วรู้ว่าถ้าคุณจะทำสิ่งต่างๆมากมายที่แตกต่างกันไปพร้อม ๆ กันหรือน้อย แต่หนักสิ่ง เช่นนี้จะแตกต่างกันมากจากผู้ใช้กับผู้ใช้ดังนั้นคำตอบสำหรับคำถามของคุณจะ

คำตอบอื่น ๆ ให้คะแนนสองประเด็นที่สำคัญเช่นกัน:

• ประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ไม่ได้เกี่ยวกับความเร็วสัญญาณนาฬิกาหรือจำนวนคอร์อีกต่อไป - ส่วนอื่น ๆ ของโปรเซสเซอร์กำลังกลายเป็นคอขวดเมื่อความเร็วสัญญาณนาฬิกาและจำนวนคอร์ดีขึ้น
• สำหรับผู้ใช้ส่วนใหญ่ประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ไม่ได้เป็นเพียงแค่คอขวดเท่านั้น หากคุณใช้เวลาในแอปพลิเคชันที่โฮสต์เช่น Google เอกสารความเร็วของการ์ดเครือข่ายของคุณจะมีความสำคัญมากกว่าความเร็วของคอร์โปรเซสเซอร์ หากคุณกำลังดูหรือแก้ไขเนื้อหาภาพยนตร์ความละเอียดสูงประสิทธิภาพของฮาร์ดดิสก์จะมีความสำคัญมากกว่า ฯลฯ ...

ประการแรกความเร็วของคอร์เดี่ยวไม่ได้ลดลงมาก เหตุผลเดียวที่ผู้เล่นตัวจริงของ Sandy Bridge ในปัจจุบันไม่ได้ติดตั้ง Pentium 4s แบบ single-core ในแง่ของเมกะเฮิรตซ์คือ Intel ขาดการแข่งขันดังนั้นพวกเขาจึงไม่ต้องผลักดันอย่างหนัก

ประการที่สองความเร็วสัญญาณนาฬิกาไม่ใช่ทุกอย่างแม้แต่ในแกนเดียว เมื่อมองไปที่ประสิทธิภาพของโปรแกรมอีกครั้งกับ Pentium 4 ปัจจุบันผู้เล่นตัวจริงของอินเทลจะอยู่ที่ประมาณ 50% เร็วต่อวงจรนาฬิกา เหตุผลที่ Sandy Bridge เร็วกว่าต่อรอบสัญญาณนาฬิกามากกว่า Pentium 4 (Prescott เป็นชาติสุดท้ายของมัน) มีหลายแบบ แต่มีการเรียกใช้ตัวควบคุมหน่วยความจำอัจฉริยะล่วงหน้าล่วงหน้ามีตัวควบคุมหน่วยความจำบน die เดียวกันกับ CPU และInstruction Level Parallelism (ILP)มีส่วนร่วมในการที่

โดยทั่วไประดับการสอนแบบขนานหมายความว่าโปรเซสเซอร์ดูที่คำสั่งและการอ้างอิงของพวกเขาและหากคำสั่งสองคำไม่ขึ้นอยู่กับแต่ละอื่น ๆ CPU สามารถเริ่มโหลดข้อมูลสำหรับทั้งสองในเวลาเดียวกันและอาจเรียงลำดับคำสั่งของข้อมูลสำหรับ พวกเขามาถึงก่อนคนอื่น

ประการที่สามการใช้งานบางอย่างได้รับประโยชน์อย่างมากจากหลายคอร์ ตัวอย่างเช่น Photoshop มักจะชอบคอร์มากกว่าความถี่ในการใช้งาน กล่าวคือ แม้แต่ quad-core ที่ช้าก็มักจะเต้นชิพ dual-core ใด ๆ ก็ตามและ dual-core ก็จะเต้นแบบ single-core ใด ๆ ก็ได้ Tri-cores เป็นกระเป๋าแบบผสมพวกเขามักชนะเหนือแกนคู่ แต่ไม่เสมอไป

โดยทั่วไปแอปพลิเคชันที่ดำเนินการแบบเดียวกันสำหรับชุดข้อมูลที่แตกต่างกันจำนวนมากได้รับประโยชน์จากความขนานมากที่สุด ตัวอย่างเช่นการบีบอัดวิดีโอหรือการแก้ไขภาพถ่ายมักจะสามารถทำให้ขนานกันได้ค่อนข้างง่าย ในทางกลับกันเกมคอมพิวเตอร์ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นการยากที่จะเทียบเคียง แน่นอนว่ากราฟิกของพวกมันนั้นขนานกันเป็นอย่างดี แต่ส่วนนั้นถูกประมวลผลบน GPU ไม่ใช่ CPU ฟิสิกส์ที่เหลือการทำบัญชีเกมของโลกและ AIs จะทำให้ขนานได้ง่ายขึ้น

ที่จริงวันนี้ปัจจัยที่สำคัญที่สุดไม่ใช่ความเร็วสัญญาณนาฬิกาของหน่วยประมวลผลมีคุณสมบัติใหม่มากมายที่เปิดตัวเนื่องจาก "การเปรียบเทียบปัจจัย" นี้ตกอยู่ในความต้องการ

วันนี้คุณต้องดูปัจจัยหลายอย่างเพื่ออนุมานเกี่ยวกับประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ สิ่งที่ชอบ:

• จำนวนแกน
• จำนวนเธรดการทำงานแบบขนาน
• ตระกูลโปรเซสเซอร์ (Dual core, Pentium, Core i / Calpella, Sandy Bridge ฯลฯ )
• การสร้างโปรเซสเซอร์ (2nd, 6, ฯลฯ ) จากนั้น
• ความเร็วสัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์

ที่จริงแล้วเมื่อฉันต้องการเปรียบเทียบความเร็วของโปรเซสเซอร์ฉันดูที่รหัสผ่านของตารางเปรียบเทียบโน้ตบุ๊ก มาตรฐานในความคิดของฉันเป็นปัจจัยที่ดีที่สุดในการวัดและเปรียบเทียบความเร็วโปรเซสเซอร์และประสิทธิภาพ