Быстрое развитие технологий иногда приводит к появлению неправильных представлений в общем понимании. В этой статье мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных заблуждений о компьютерном оборудовании.
Можно сравнивать процессоры только по количеству ядер и тактовой частоте
Пример подобного сравнения: «ЦП 1 имеет 4 ядра и работает на частоте 4 ГГц. ЦП 2 имеет 6 ядер и работает на частоте 3 ГГц. 4 * 4 = 16, что меньше 6 * 3 = 18, значит ЦП 2 должен быть лучше». На самом деле, вариаций и параметров столько, что сравнивать процессоры таким образом неправильно.
Некоторые процессы лучше работают при более высокой частоте, а другим выгодно большее количество ядер. Один процессор может иметь больше кэша, чем другой, или более оптимизированный конвейер. Список черт, которые опущены в примере, еще очень много.
Тактовая частота — самый важный показатель производительности
Отмечая первое заблуждение, важно понимать, что тактовая частота — это еще не все. Два процессора одной ценовой категории, работающие на одинаковой частоте, могут иметь разную производительность.
Скорость ядра имеет значение, но как только она достигнет определенной точки, есть другие факторы, которые играют гораздо большую роль. Например, ЦП ожидают отклика других частей системы, что занимает какое-то время. Поэтому размер и архитектура кэша чрезвычайно важны — это может сократить затраченное время и повысить производительность процессора.
Главная часть устройства — это ЦП
Раньше так и было, но современные устройства уходят от этого утверждения все дальше. Множество функциональных возможностей объединяют в слово «процессор», хотя на самом деле это всего лишь часть системы. Чипы в большинстве настольных компьютеров и ноутбуков — это процессоры. Однако почти в любом другом электронном устройстве встроена система на кристалле (SoC).
Материнская плата настольного ПК позволяет разместить десятки дискретных микросхем, каждая из которых выполняет определенную функцию, но на большинстве других платформ это просто невозможно реализовать. Компании пытаются упаковать как можно больше функциональных возможностей на одном кристалле, чтобы добиться лучшей производительности и энергоэффективности.
Техпроцесс и размер транзисторов важен для сравнения чипов
Когда производитель микросхем, такой как Intel или AMD, разрабатывает продукт, он будет создан с использованием определенного технологического процесса. Наиболее часто используемый показатель — это размер крошечных транзисторов, из которых состоит изделие.
Это измерение производится в нанометрах. Вот несколько распространенных размеров процесса: 14 нм, 10 нм, 7 нм и 3 нм. Было бы разумно установить два транзистора на 7-нм техпроцессе того же размера, что и один транзистор на 14-нм техпроцессе, но это не всегда так. Имеется много накладных расходов, поэтому количество транзисторов и, следовательно, вычислительная мощность не зависит от размера технологии.
Также сегодня не существует стандартизированной системы для подобных измерений. Пока два чипа находятся примерно в одном поколении, размер не будет иметь большого преимущества.
Сравнение количества ядер графического процессора как способ измерить производительность
При сравнении процессоров и графических процессоров самая большая разница — это количество ядер. У ЦП есть несколько очень мощных ядер, а у графических процессоров — сотни или тысячи менее мощных ядер.
Точно так же, как четырехъядерный ЦП от одной компании может иметь совсем другую производительность, чем четырехъядерный процессор от другой компании, то же самое верно и для графических процессоров. Нет правильного способа сравнить количество ядер графического процессора у разных поставщиков. У каждого производителя будет совершенно разная архитектура, что делает этот тип метрики практически бессмысленным.
Сравнение FLOPS как способ измерить производительность
Когда выходит новый высокопроизводительный чип или суперкомпьютер, первое, на что обращают внимание, — это то, сколько FLOPS он может выдать. Акроним означает количество операций с плавающей запятой в секунду. Эта единица измерения показывает, сколько процессов может выполнить система.
Однако продавцы могут менять цифры, чтобы их продукт казался быстрее. Например, вычислить 1.0 + 1.0 намного проще, чем вычислить 1234.5678 + 8765.4321. Компании могут путаться с типом вычислений и связанной с ними точностью, чтобы завышать показатель.
При рассмотрении FLOPS также измеряется только чистая производительность вычислений CPU / GPU и игнорируются некоторые другие важные факторы, такие как пропускная способность памяти.
GPU быстрее, чем CPU
В последние несколько лет производительность и распространенность графических процессоров росла. Рабочие нагрузки, которые традиционно выполнялись на центральном процессоре, были перемещены на графические процессоры. Для задач, состоящих из множества мелких процессов, которые нужно вычислить одновременно, графические процессоры подходят лучше. Однако это не всегда так, и поэтому процессоры все еще нужны.
Внутренние ядра графического процессора, которых может быть тысячи, очень просты по сравнению с центральным процессором. Они предназначены для небольших операций, которые повторяются снова и снова. С другой стороны, ядра ЦП предназначены для выполнения самых разнообразных сложных операций.
Вычислительная мощность компьютеров постоянно увеличивается
Одним из самых известных представлений в технологической индустрии является закон Мура. Это наблюдение, согласно которому количество транзисторов в микросхеме удваивается примерно каждые 2 года. В течение последних 40 лет наблюдение было точным, но сейчас этот процесс происходит не так, как раньше.
Если нельзя добавить в микросхемы больше транзисторов, тогда может просто сделать их больше? Ограничение здесь заключается в том, что нужно подавать на чип достаточную мощность, и при этом отводить выделяемое тепло. Современные микросхемы потребляют сотни ампер тока и генерируют сотни ватт тепла. Системы охлаждения и подачи энергии изо всех сил стараются не отставать и близки к пределу возможностей питания и охлаждения. Вот почему нельзя просто сделать чип побольше.
Тогда можно ли сделать транзисторы на кристалле меньше, чтобы повысить производительность? Эта концепция действовала в течение последних нескольких десятилетий, но индустрия приближается к пределу возможностей.
С появлением новых 7-нм и будущих 3-нм процессов квантовые эффекты становятся проблемой, и транзисторы перестают работать должным образом. Есть еще немного возможностей для сокращения, но без серьезных инноваций производители не смогут добиться гораздо меньших размеров.
Итак, если нельзя сделать микросхемы намного больше, а транзисторы намного меньше, можно ли тогда заставить существующие транзисторы работать быстрее? Это еще одна область, которая давала преимущества в прошлом, но тенденция вряд ли сохранится.
Хотя скорость процессоров увеличивалась с каждым поколением в течение многих лет, последние десять лет она застряла в диапазоне 3-5 ГГц. Несколько факторов ограничивают развитие. Очевидно, что большая скорость увеличит потребление энергии, но основная проблема снова связана с ограничениями маленьких транзисторов и законами физики.
По мере того, транзисторы становятся меньше, провода, которые их соединяют, тоже должны быть меньшего размера, что увеличивает их сопротивление. Раньше удавалось ускорить работу транзисторов, сближая их внутренние компоненты, но некоторые уже разделены одним или двумя атомами. Способа сделать лучше просто нет.