Какие факторы кроме тактовой частоты влияют на производительность процессора?

Question

Видя, как разные люди тестируют мощные эмуляторы на своих компьютерах, я удивился, услышав о том, как один ЦП может иметь трехкратную тактовую частоту, но при этом иметь худшую однопоточную производительность; или как один ЦП может использовать 16 потоков, а один, вынужденный использовать однопоточный, может стереть пол, используя 1 поток и тонны быстрого переключения контекста, даже принимая многопоточное приложение.

Некоторые из лучших процессоров Intel могут быть максимально разогнаны, и при этом по-прежнему отлично работают очень требовательные программы, а некоторые из этих процессоров Atom могут быть разогнаны настолько, насколько это возможно, и при этом не запускать их без прерываний / зависаний и т.д. Вот что я заметил:

1,5 ГГц Intel i7 5960x может работать с последними версиями Photoshop и Adobe After Effects, включая эмуляторы PS2/GameCube/Wii и игры с полной скоростью; разогнанный Celeron 450 @ 3,3 ГГц едва ли может сделать то же самое, и технически он более чем в два раза выше тактовой частоты.

Кроме того, Atom N270 с частотой 4 ГГц работает хуже, чем i7 5960x с частотой 1 ГГц. Почему это?

С этими действительно новыми и дорогими процессорами Intel тактовая частота, по-видимому, очень мала, поскольку они могут составлять 1,9 ГГц и могут работать во всем, в то время как некоторые ЦП 3/4/5+ ГГц прошлых лет не могут даже.

Настолько быстры, что даже вынуждены использовать одно ядро, в то время как другой процессор использует многоядерные, они могут работать лучше.

Answer 1

Тактовая частота процессора является лишь одним из многих факторов, влияющих на «скорость». Скорость шины, скорость памяти, скорость диска, наборы команд, кэш, дизайн приложения и т.д. И т.д. Все эти факторы играют роль в общей скорости.

Процессоры Intel Atom не предназначены для интенсивных вычислений. Они предназначены для маломощных вычислений. Вот почему у них часто нет вентиляторов или радиаторов.

Правильный инструмент для работы, как говорится.

Answer 2

Тактовая частота, указанная в технических характеристиках, - это внешняя тактовая частота или скорость передачи данных в ЦПУ и из него. В процессорах Celeron и Atom это также внутренняя тактовая частота. Для i3, i5 и i7 часы умножаются, чтобы дать более быстрые внутренние часы. I7 с несколькими ядрами превосходит процессор Atom с такими же внутренними часами.

Answer 3

Есть две вещи, которые могут ограничивать производительность процессоров: внутренние факторы и внешние факторы.

В основном внутренние факторы - это то, что присуще внутренней архитектуре центрального процессора. Первое, на что нужно обратить внимание - это количество циклов на инструкцию, необходимое вашему ЦП. Например, в операциях с плавающей запятой он увеличился с 50 или 60 циклов на старых процессорах до 3 или 4. Это также без учета новых инструкций, которые могут, например, выполнять 4 умножения одновременно на одном ядре.

Затем наступает второе основное различие между многими архитектурами - конвейерная обработка. Поскольку выполнение инструкции требует времени, современные архитектуры пытаются выполнить более одной инструкции одновременно, если они независимы и используют разные части ЦП. Более интеллектуальные процессоры также могут заранее запросить доступ к памяти и получить меньше задержек. Атом по замыслу и вне последних разработок довольно плох в этом, потому что сложный конвейер использует много энергии. Вы можете вспомнить архитектуру Netburst как ужасный пример того, что происходит, когда вы пытаетесь создать очень большой конвейер.

Что касается внешних факторов, то размер и архитектура памяти и кэшей сильно влияют на производительность в зависимости от кода. Если я предполагаю, что мой тестовый код встраивается в кэш i7, но не в Atom, вы можете догадаться, что Atom из-за этого сильно потеряет. Atom использует меньшие кеши и имеет большую задержку, когда требуется доступ к памяти. Вот почему он работает довольно плохо по сравнению с i7, когда есть много обращений к памяти: процессорам приходится все время извлекать данные из основной памяти, и это медленно.