L'avvento di processori multi-core economici di livello consumer solleva la domanda per molti utenti: come si calcola efficacemente la velocità reale di un sistema multi-core? Un sistema a 4 core da 3Ghz è davvero 12Ghz? Continua a leggere mentre indaghiamo.
La sessione di domande e risposte di oggi ci arriva per gentile concessione di SuperUser, una suddivisione di Stack Exchange, un raggruppamento di siti web di domande e risposte guidato dalla comunità.
La domanda
Il lettore SuperUser NReilingh era curioso di sapere come viene effettivamente calcolata la velocità del processore per un sistema multi-core:
È corretto dire, ad esempio, che un processore con quattro core ciascuno in esecuzione a 3GHz è in realtà un processore in esecuzione a 12GHz?
Una volta mi sono imbattuto in una discussione "Mac vs PC" (che tra l'altro NON è il fulcro di questo argomento ... era alle scuole medie) con un conoscente che insisteva sul fatto che i Mac venivano pubblicizzati solo come macchine da 1Ghz perché erano doppi -processore G4 ciascuno in esecuzione a 500 MHz.
All'epoca sapevo che era una sciocchezza per ragioni che penso siano evidenti alla maggior parte delle persone, ma ho appena visto un commento su questo sito Web sull'effetto di "6 core x 0,2 GHz = 1,2 GHz" e questo mi ha fatto pensare di nuovo se c'è una vera risposta a questo.
Quindi, questa è una domanda tecnica più o meno filosofica / profonda sulla semantica del calcolo della velocità di clock. Vedo due possibilità:
- Ogni core esegue infatti x calcoli al secondo, quindi il numero totale di calcoli è x (core).
- La velocità di clock è piuttosto un conteggio del numero di cicli che il processore attraversa nello spazio di un secondo, quindi finché tutti i core funzionano alla stessa velocità, la velocità di ciascun ciclo di clock rimane la stessa indipendentemente dal numero di core esistenti . In altre parole, Hz = (core1Hz + core2Hz +…) / core.
Quindi qual è il modo appropriato per denotare la velocità di clock totale e, cosa più importante, è persino possibile utilizzare la nomenclatura della velocità single-core su un sistema multi-core?
La risposta
I contributori di SuperUser Mokubai aiutano a chiarire le cose. Lui scrive:
Il motivo principale per cui un processore quad-core a 3GHz non è mai veloce come un single core a 12GHz è dovuto al modo in cui funziona l'attività in esecuzione su quel processore, ovvero single-threaded o multi-threaded. Legge di Amdahl è importante quando si considerano i tipi di attività che si stanno eseguendo.
Se hai un'attività intrinsecamente lineare e deve essere eseguita con precisione passo dopo passo come (un programma grossolanamente semplice)
10: a = a + 120: ogni 10Quindi l'attività dipende molto dal risultato del passaggio precedente e non può eseguire più copie di se stesso senza alterare il valore di
'un'poiché ogni copia otterrebbe il valore di'un'in momenti diversi e riscrivendolo in modo diverso. Ciò limita l'attività a un singolo thread e quindi l'attività può essere eseguita solo su un singolo core in un dato momento, se dovesse essere eseguita su più core, si verificherebbe il danneggiamento della sincronizzazione. Questo lo limita a metà della potenza della CPU di un sistema dual core, o 1/4 in un sistema quad core.Ora prendi un compito come:
10: a = a + 120: b = b + 130: c = c + 140: d = d + 150: ogni 10Tutte queste linee sono indipendenti e possono essere suddivise in 4 programmi separati come il primo ed eseguiti contemporaneamente, ognuna in grado di utilizzare efficacemente tutta la potenza di uno dei core senza alcun problema di sincronizzazione, ecco dove Legge di Amdahl entra in gioco.
Quindi, se si dispone di una singola applicazione threaded che esegue calcoli di forza bruta, il singolo processore a 12 GHz vincerebbe a mani basse, se in qualche modo è possibile suddividere l'attività in parti separate e multi-thread, i 4 core potrebbero avvicinarsi, ma non raggiungere la stessa prestazione, secondo la legge di Amdahl.
La cosa principale che un sistema multi CPU ti offre è la reattività. Su una macchina single core che sta lavorando sodo il sistema può sembrare lento poiché la maggior parte del tempo potrebbe essere utilizzato da un'attività e le altre attività vengono eseguite solo in brevi raffiche tra l'attività più grande, risultando in un sistema che sembra lento o instabile . In un sistema multi-core, l'attività pesante ottiene un core e tutte le altre attività vengono eseguite sugli altri core, svolgendo il proprio lavoro in modo rapido ed efficiente.
L'argomento di "6 core x 0.2GHz = 1.2Ghz" è spazzatura in ogni situazione tranne dove le attività sono perfettamente parallele e indipendenti. Ci sono un buon numero di attività che sono altamente parallele, ma richiedono comunque una qualche forma di sincronizzazione. Freno a mano è un transcodificatore video che è molto bravo a utilizzare tutte le CPU disponibili ma richiede un processo di base per mantenere gli altri thread pieni di dati e raccogliere i dati con cui hanno finito.
- Ogni core esegue infatti x calcoli al secondo, quindi il numero totale di calcoli è x (core).
Ogni core è in grado di eseguire x calcoli al secondo, supponendo che il carico di lavoro sia adeguato parallelamente, su un programma lineare tutto ciò che hai è 1 core.
- La velocità di clock è piuttosto un conteggio del numero di cicli che il processore attraversa nello spazio di un secondo, quindi finché tutti i core funzionano alla stessa velocità, la velocità di ciascun ciclo di clock rimane la stessa indipendentemente dal numero di core esistenti . In altre parole, Hz = (core1Hz + core2Hz +…) / core.
Penso che sia un errore pensare che 4 x 3GHz = 12GHz, ammesso che la matematica funzioni, ma stai confrontando le mele con le arance e le somme non sono corrette, i GHz non possono semplicemente essere sommati per ogni situazione. Lo cambierei in 4 x 3GHz = 4 x 3GHz.
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