Dacă te uiți în jurul pieței procesoarelor de astăzi, se pare că producătorii de cipuri au decis să intre în Cartea Recordurilor Guinness. „AMD a dezvăluit procesorul Threadripper 2290WX cu 32 de nuclee”! „Intel a lansat un procesor Core i7-8086K care poate face overclock până la 5.0 GHz”! Cu noi recorduri de performanță care sunt doborâte în fiecare an, este ușor să ajungi să nu știi dacă îți este mai bine cu numărul de nuclee sau cu viteza de ceas?
Să încercăm să ajungem la fondul acestei întrebări.
Un pic de analogie
Să presupunem că trebuie să mutați încărcătura. O mulțime de marfă. Și există două opțiuni – să trageți o mașină foarte rapidă sau câteva mașini lente.
Utilizarea mai multor mașini lente vă permite să deplasați o cantitate mare de marfă, dar nu foarte rapid. Să zicem că el călătorește dintr-un oraș în altul timp de trei zile. Dar va veni deodată, ceea ce este minunat.
O singură mașină rapidă poate transporta mai puține mărfuri. Dar va dura doar o zi pentru a călători dintr-un oraș în altul. Apoi va trebui să se întoarcă, să ridice restul încărcăturii, să o aducă înapoi din nou, și din nou, și din nou.
Soluția ideală la această problemă este de a folosi mai multe mașini rapide! Apoi, puteți muta o mulțime de mărfuri, iar acest lucru durează doar o zi. Dar, din păcate, nu trăim într-o lume ideală.
Te-ai gândi că procesoarele ar trebui să aibă ceva de-a face cu asta? Doar că „o grămadă de sarcini” este un flux de calcule pe care trebuie să le facă un cip. „O mulțime de mașini lente” înseamnă câteva nuclee cu performanțe scăzute. Iar „unul rapid” este un nucleu de înaltă performanță, cu o frecvență de ceas crescută.
Iar întrebarea „frecvență de ceas ridicată sau multe nuclee” depinde în primul rând de domeniul de aplicare vizat.
Cum funcționează procesorul?
Un procesor face cele mai simple calcule aritmetice. Sistemele de operare și mediile de programare transformă comenzile utilizatorului în sarcinile aritmetice pe care trebuie să le îndeplinească un cip. Acest lucru se realizează prin intermediul interpretorilor și algoritmilor care specifică legăturile dintre limbajele de programare de nivel înalt și cele de nivel scăzut.
Sunt atât de multe comenzi care se trimit la procesor tot timpul. Fiecare acțiune a utilizatorului necesită multe calcule (uneori zeci de mii). Iar aceste comenzi trebuie executate, altfel calculatorul pur și simplu nu va funcționa.
Există tot felul de comenzi. De exemplu, interpretarea codului HTML al unei pagini (inclusiv aceasta) într-o imagine grafică pe ecran. Sau decriptarea unei arhive ZIP comprimate. Sau chiar ceva criptat criptografic pentru a fi redat în text simplu. În general, sarcinile sunt foarte diferite și necesită resurse diferite pentru a fi executate.
Astfel, de exemplu, conversia codului HTML necesită resurse minime și poate fi realizată destul de rapid chiar și pe un cip relativ lent. Arhivele ZIP au deja nevoie de mult mai mult timp de lucru. Iar algoritmii criptografici, cum ar fi calculele SHA-256, încarcă ca niciodată un procesor nefericit și, între timp, nu pot fi executați pe configurații multithreaded.
Calculul inteligenței artificiale – în jocuri, de exemplu – necesită o mulțime de calcule. Dar ele sunt mici, izolate și, prin urmare, pot fi perfect executate în versiune multi-threaded – pe mai multe nuclee simultan. Permite performanțe ridicate în jocuri.
Dar arhivarea și dezarhivarea fișierelor este o operațiune cu un singur fir de execuție. Așadar, aveți nevoie doar de un procesor puternic, altfel acest proces va dura mult timp. Mai ales dacă arhiva conține multe fișiere mici și eterogene.
Totuși, ce este mai bun – numărul de nuclee sau viteza de ceas a procesorului??
Problema este că calculatoarele sunt folosite în mod diferit. Dimineața, descărcați firmware-ul telefonului de pe internet, dar există două mii de fișiere de 500 Kb într-o singură arhivă. Stai la prânz și te uiți la gif-uri cu pisicuțe pe internet. Joacă seara, luptând cu mai mulți inamici în realitate virtuală.
Altfel spus, un computer are nevoie de un procesor cu o frecvență de ceas ridicată dimineața, de un „cip” oarecare după-amiaza și de un computer cu mai multe nuclee seara. Și „schimbarea” „pietrelor” în funcție de utilizarea planificată nu este în mod clar o idee bună.
De aceea, producătorii încearcă să producă configurații multi-core cu viteză mare de ceas. Astfel, de exemplu, Intel Core i7-8086K (vârful de gamă Kabu Lake în momentul scrierii acestui articol) are șase nuclee cu tehnologie HyperThreading și o viteză de ceas de bază de 4.0 GHz. Poate face orice! Scump, totuși – 425 de dolari la momentul lansării.
Pentru uz casnic, nu este nevoie să alegeți între viteza ceasului și numărul de nuclee. Soluția ideală este de a obține un echilibru. De exemplu, cumpărarea unui cip quad-core cu o viteză de ceas de bază de 3.0 GHz. Performanțele sale sunt suficiente pentru marea majoritate a sarcinilor zilnice.
Ce este mai important – numărul de nuclee sau viteza de ceas a procesorului? Sunt curios să aflu care dintre aceste două caracteristici ale unui procesor are în final un impact mai semnificativ asupra performanței generale a unui calculator. Voi lua în considerare numărul de nuclee, care poate permite o mai bună multitasking și o eficiență crescută în sarcini paralele, dar și viteza de ceas, care ar putea spori rata de calcul a anumitor aplicații. În opinia voastră, care dintre acestea are o influență mai mare asupra experienței de utilizare?