При покупке нового компьютера, всегда возникает один и тот же вопрос – как сравнить процессоры, как понять который из них лучше. Известно, что мощность процессора сильно влияет на производительность системы в целом. Но от чего зависит производительность самого процессора?
Давайте разбираться.
Тактовая частота – это так важно?
Тактовая частота процессора измеряется в герцах — как правило, в гигагерц (ГГц). Тактовая частота центрального процессора является мерой того сколько тактов в секунду может выполнить. Например, процессор с тактовой частотой 1,8 ГГц может выполнять 1,800,000,000 тактовых циклов в секунду. Тактовым циклом можно назвать, время, за которое CPU делает микрооперацию. Например, операция чтения данных из ОЗУ, может состоять из несколько микроопераций.
На первый взгляд, кажется логичным, чем больше тактовых циклов в секунду может выполнять, тем производителен. И да и нет.
Для достоверного критерия сравнивания тактовые частоты можно использовать при рассмотрении аналогичных процессоров из одной серии. Предположим, что вы сравниваете два процессора Intel Core i5-4460 и Intel Core i5-4670K, которые отличаются только по их тактовой частоте. Первый работает на частоте 3,2 ГГц, а второй на частоте 3,4 ГГц. В этом случае процессор 3.4 ГГц будет работать на 30% быстрее, когда они оба работают на своей максимальной скорости. Но вы не можете сравнить частоту процессора из семейства Haswell Core i5 с процессором AMD, ARM или даже с i7.
Современные процессоры становятся гораздо более эффективными. Они могут провернуть больше дел за такт. Например, Intel Pentium 4 с тактовой частотой 3,6 ГГц выпущен в 2006 году, а i7 Intel Haswell работают на частоте 3,9 ГГц .Означает ли это, что производительность процессора только улучшилась чуть-чуть за последние 10 лет? Нет конечно.
Кэш
Кэш процессора является одной из форм памяти, выделенной процессору, который работает по аналогичному принципу в ОЗУ.
Кэш встроен непосредственно в кристалл процессора. Оттуда процессе получает доступ к многократно используемым данным непосредственно из своей собственной памяти, а не повторно запрашивает ее из системной памяти, что существенно экономит время.
Кэш память бывает в различных уровнях, L1, L2, L3 и даже больше в новых процессорах. L1 представляет небольшое количество очень быстрой памяти, и каждый последующий уровень больше и медленнее. Процессор использует каждый уровень в соответствие с важностью данных, наиболее важные данные будут храниться в кэше L1.
Процессоры Haswell имеют кэш L1 64 Кбайт, L2 — L3, 256Кб до 20Мб и L4 до 128 МБ.
Трудно сказать, сколько кэш памяти вам нужно, но 3-6MB характерно в современных ноутбуках и настольных компьютерах. Больше кэш-памяти – лучшая производительность.
Набор инструкций
Это “прошивка ” самого процессора, который сообщает, как выполнять действия.Вы не имеете никакого контроля над набором команд. Он встроен в процессор, его нельзя изменить или обновить. Но вместе с архитектурой процессора, это влияет на производительность процессоров. Архитектура процессора определяет, сколько циклов необходимо для выполнения данной инструкции.
Другими словами, некоторые наборы инструкций являются более эффективными, чем другие, что позволяет процессору выполнять больше полезной работы при заданной скорости. Но не стоит лезть в такие дебри и учитывать этот параметр при покупке компьютера для дома.
Пару слов о количестве ядер
Каждое «ядро» процессора на самом деле отдельный блок обработки данных. Дополнительные ядра позволяет компьютеру делать несколько вещей одновременно. Вы возвратите, что у меня был одноядерный процессор, но он тоже делал кучу дел одновременно – работал браузер, играла музыка и делался курсовик.
На самом деле – это всего лишь иллюзия одновременности, на самом деле процессор переключается каждый раз между задачи, выполняя часть работы с каждого процесса, он это делает так быстро, что мы не замечаем.
Чем больше процессоров или ядер компьютера, тем больше вещей, он может сделать сразу. Представим, что у нас 100 задач и 4 инженера (ядра), каждый делает по 25 задач, и конечно быстрее чем один сделают все 100. Но есть такие сложные объемные задачи, которые невозможно разделить, и это выглядит, что один инженер работает, и три отдыхают. Что из этого следует, что не все программное обеспечение эффективнее работает на многоядерных процессорах, нежели на одном.
Итого – чем больше ядер, тем лучше
В каких попугаях измеряют производительность
Часто используют единицы измерения MIPS (миллион операций в секунду) и FLOPS
MIPS так же как и тактовую частоту бессмысленно использовать для процессоров разной архитектуры. Иногда его также называют Meaningless Indicator of Processor Speed (бессмысленный индикатор процессорной скорости). Так как число операций не может служить индикатором “полезной” производительности. Утрированно один процессор умножит два числа за одну операцию, а другой за 10, но операция у второго процессора занимает два раза меньше времени. Очевидно же, что первый будет быстрее.
Более универсальная мера ФЛОПС- количество операций с плавающей точкой в секунду. С плавающей точкой наиболее полезное представление чисел в процессорах. Измеряя ФЛОПС-ы, заставляют все процессоры делать одно и то же. Конечно такой тест более универсальный, и подходит для измерения производительности.
Значение производительности процессора
Мало кто поспорит, что общая производительность компьютера большей частью зависит от процессора. Но было бы ошибочным считать, что он ее полностью определяет. Возможно, подобрать такую конфигурацию, где весь потенциал процессора можно загубить
Что влияет на производительность:
- Частота внутренней шины материнской платы
- Частота ОЗУ и тайминги
- Скорость вращения жесткого диска
Бенчмарки
Что такое бенчмарк?
Бенчмарк включает в себя серию программных тестов, которые копируют виды задач, выполняемые в реальном использовании компьютера. Например, центральный процессор в ноутбуке будет проверен насколько быстро он может сжать или зашифровать данные. Жесткий диск будет проверен на скорость чтения записи и т.п.
Насколько важны показатели бенчмарка?
Итоги бенчмарка используются для сравнительного анализа. Они особенно хорошо показывают, как производительность улучшается от одного поколения к другому, и может помочь вам оценить соотношение цены и качества продукта.
Их лучше всего использовать, когда у вас есть конкретные требования, будь то игры, редактирование видео или что-нибудь еще ресурсоемкое.
Но для решения повседневных вычислительных задач — веб серфинг, соц. сети и редактирование текста — разница в производительности едва заметны. Потому что бенчмарк показывает пиковые значения производительности.
Какие бенчмарки существуют
- Тест с операциями с плавающей точкой. Результаты часто отображаются в миллисекундах, так что более низкие числа показывают более высокую производительность. То есть как быстро сделают одну операцию. Исходя из этого времени приблизительно можно вычислить количество ФЛОПС.
- Тесты на сжатие. Проверки скорости сжатия большого объема данных. Результат выглядит как скорость — килобайт в секунду, поэтому чем больше число , тем лучше.
- Одноядерные тесты. Такие как CineBench или PassMark, эти тесты загружают только одно ядро. Хорошая производительность одного ядра имеет важное значение, так как много программного обеспечения не оптимизирована для многоядерных процессоров.
Выводы
- Тактовую частоту можно использовать для сравнения, только процессоров из одной серии. Сравнить разные семейства или архитектуры некорректно
- Численная характеристика производительности, которая используется ФЛОПС – количество операций с числами с плавающей точкой в секунду.
- Производительность систему зависит не только от мощности процессора, также от других параметров
- Результаты бенчмарка показывают разницу при максимальной нагрузке, при задачах не полной нагрузки процессора разница может быть не заметно. Поэтому чтобы не переплачивать, нужно учитывать для какой цели покупать.
