Jika Anda pernah melakukan banyak perbandingan belanja untuk CPU baru, Anda mungkin telah memperhatikan bahwa semua core tampaknya memiliki kecepatan daripada kombinasi yang berbeda. Mengapa demikian? Postingan Tanya Jawab SuperUser hari ini memiliki jawaban untuk pertanyaan pembaca yang penasaran.
Sesi Tanya & Jawab hari ini hadir atas kebaikan SuperUser — subdivisi Stack Exchange, pengelompokan situs web Tanya Jawab berbasis komunitas.
Pertanyaan
Pembaca SuperUser Jamie ingin tahu mengapa semua inti CPU memiliki kecepatan yang sama, bukan kecepatan yang berbeda:
Secara umum, jika Anda membeli komputer baru, Anda akan menentukan prosesor mana yang akan dibeli berdasarkan beban kerja yang diharapkan untuk komputer tersebut. Performa dalam video game cenderung ditentukan oleh kecepatan inti tunggal, sedangkan aplikasi seperti pengeditan video ditentukan oleh jumlah inti. Dalam hal apa yang tersedia di pasar, semua CPU tampaknya memiliki kecepatan yang kira-kira sama dengan perbedaan utama adalah lebih banyak utas atau lebih banyak inti.
Sebagai contoh:
- Intel Core i5-7600K, frekuensi dasar 3,80 GHz, 4 core, 4 thread
- Intel Core i7-7700K, frekuensi dasar 4,20 GHz, 4 core, 8 thread
- AMD Ryzen 5 1600X, frekuensi dasar 3,60 GHz, 6 core, 12 thread
- AMD Ryzen 7 1800X, frekuensi dasar 3,60 GHz, 8 core, 16 thread
Mengapa kita melihat pola peningkatan inti ini, namun semua inti memiliki kecepatan clock yang sama? Mengapa tidak ada varian dengan kecepatan clock yang berbeda? Misalnya, dua inti "besar" dan banyak inti kecil.
Dari pada, katakanlah, empat inti pada 4,0 GHz (yaitu 4 × 4 GHz, maksimum 16 GHz), bagaimana dengan CPU dengan dua inti yang berjalan pada 4,0 GHz dan empat inti yang berjalan pada 2,0 GHz (yaitu 2 × 4,0 GHz + 4 × 2,0 GHz, maksimum 16 GHz)? Apakah opsi kedua akan sama bagusnya pada beban kerja single thread, tetapi berpotensi lebih baik pada beban kerja multi-threaded?
Saya menanyakan ini sebagai pertanyaan umum dan tidak secara khusus berkaitan dengan CPU yang tercantum di atas atau tentang satu beban kerja tertentu. Saya hanya ingin tahu mengapa polanya seperti itu.
Mengapa semua inti CPU memiliki kecepatan yang sama, bukan kecepatan yang berbeda?
Jawabannya
Kontributor SuperUser bwDraco memiliki jawabannya untuk kami:
Ini dikenal sebagai multi-processing heterogen (HMP) dan diadopsi secara luas oleh perangkat seluler. Di perangkat berbasis ARM yang mengimplementasikan besar.LITTLE , prosesor berisi inti dengan kinerja dan profil daya yang berbeda, yaitu beberapa inti berjalan cepat tetapi membutuhkan banyak daya (arsitektur yang lebih cepat dan / atau jam yang lebih tinggi) sementara yang lain hemat energi tetapi lambat (arsitektur lebih lambat dan / atau jam lebih rendah). Ini berguna karena penggunaan daya cenderung meningkat secara tidak proporsional saat Anda meningkatkan kinerja setelah Anda melewati titik tertentu. Idenya di sini adalah untuk mendapatkan kinerja saat Anda membutuhkannya dan masa pakai baterai saat Anda tidak membutuhkannya.
Pada platform desktop, konsumsi daya bukanlah masalah, jadi ini tidak benar-benar diperlukan. Sebagian besar aplikasi mengharapkan setiap inti memiliki karakteristik kinerja yang serupa, dan proses penjadwalan untuk sistem HMP jauh lebih kompleks daripada penjadwalan untuk sistem multi-pemrosesan simetris (SMP) tradisional (secara teknis, Windows 10 memiliki dukungan untuk HMP, tetapi ini terutama ditujukan untuk seluler perangkat yang menggunakan ARM big.LITTLE).
Selain itu, sebagian besar prosesor desktop dan laptop saat ini tidak dibatasi secara termal atau elektrik pada titik di mana beberapa inti perlu bekerja lebih cepat daripada yang lain, bahkan untuk ledakan singkat. Kami pada dasarnya telah menabrak dinding seberapa cepat kita bisa membuat inti individu , jadi mengganti beberapa inti dengan yang lebih lambat tidak akan memungkinkan inti yang tersisa berjalan lebih cepat.
Meskipun ada beberapa prosesor desktop yang memiliki satu atau dua inti yang mampu bekerja lebih cepat daripada yang lain, kemampuan ini saat ini terbatas pada prosesor Intel kelas atas tertentu (dikenal sebagai Turbo Boost Max Technology 3.0) dan hanya melibatkan sedikit peningkatan dalam kinerja untuk inti yang dapat bekerja lebih cepat.
Meskipun memang mungkin untuk merancang prosesor x86 tradisional dengan inti yang besar, cepat dan yang lebih kecil, inti yang lebih lambat untuk mengoptimalkan beban kerja yang sangat berulir, hal ini akan menambah kerumitan yang cukup besar pada desain prosesor dan aplikasi tidak mungkin mendukungnya dengan baik.
Ambil prosesor hipotetis dengan dua cepat Danau Kaby (Generasi ke-7) inti dan delapan lambat Goldmont (Atom) inti. Anda akan memiliki total 10 inti, dan beban kerja yang sangat berulir yang dioptimalkan untuk jenis prosesor ini dapat melihat peningkatan kinerja dan efisiensi dibandingkan prosesor Kaby Lake quad-core normal. Namun, jenis inti yang berbeda memiliki tingkat kinerja yang sangat berbeda, dan inti lambat bahkan tidak mendukung beberapa instruksi yang didukung oleh fast core, seperti AVX (ARM menghindari masalah ini dengan meminta core besar dan LITTLE untuk mendukung instruksi yang sama).
Sekali lagi, sebagian besar aplikasi multi-utas berbasis Windows mengasumsikan bahwa setiap inti memiliki tingkat kinerja yang sama atau hampir sama dan dapat menjalankan instruksi yang sama, sehingga asimetri semacam ini cenderung menghasilkan kinerja yang kurang ideal, bahkan mungkin crash jika menggunakan instruksi yang tidak didukung oleh core yang lebih lambat. Meskipun Intel dapat memodifikasi inti lambat untuk menambahkan dukungan instruksi lanjutan sehingga semua inti dapat menjalankan semua instruksi, ini tidak akan menyelesaikan masalah dengan dukungan perangkat lunak untuk prosesor heterogen.
Pendekatan berbeda untuk desain aplikasi, lebih mendekati apa yang mungkin Anda pikirkan dalam pertanyaan Anda, akan menggunakan GPU untuk akselerasi bagian aplikasi yang sangat paralel. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan API seperti OpenCL dan KEAJAIBAN . Sedangkan untuk solusi chip tunggal, AMD mempromosikan dukungan perangkat keras untuk akselerasi GPU dalam APU-nya, yang menggabungkan CPU tradisional dan GPU terintegrasi berkinerja tinggi ke dalam chip yang sama, seperti Arsitektur Sistem Heterogen , meskipun hal ini belum melihat banyak penyerapan industri di luar beberapa aplikasi khusus.
Punya sesuatu untuk ditambahkan ke penjelasannya? Suarakan di komentar. Ingin membaca lebih banyak jawaban dari pengguna Stack Exchange yang paham teknologi? Lihat utas diskusi lengkap di sini .
Kredit Gambar: Mirko Waltermann (Flickr)
