Ако се огледате в днешния пазар на процесори, може да ви се стори, че производителите на чипове са решили да влязат в Книгата на рекордите на Гинес. „AMD представя 32-ядрения процесор Threadripper 2290WX“! „Intel пусна на пазара процесора Core i7-8086K, който може да се овърклоква до 5.0 GHz“! Всяка година се поставят нови рекорди по производителност и е лесно да се объркате дали броят на ядрата или тактовата честота са по-добри?
Нека се опитаме да го разберем.
Малка аналогия
Да предположим, че трябва да преместите някои стоки. Много натоварване. Има два варианта – един много бърз автомобил или няколко бавни.
Използването на множество бавни машини ви позволява да пренасяте много товари, но не много бързо. Да кажем, че пътува от един град до друг в продължение на три дни. Но това ще се случи изведнъж и това е чудесно.
Една бърза машина ще може да превозва малко по-малко товари. Но от един град до друг се стига само за един ден. След това обаче трябва да се върне обратно, да вземе останалата част от товара, да го върне отново и отново, и отново.
Идеалното решение на този проблем е да се използват няколко бързи машини! Тогава ще се транспортират много товари и това ще отнеме само един ден. Но за съжаление не живеем в идеален свят.
Изглежда, че това няма нищо общо с процесорите? Просто „купчината полезен товар“ е потокът от изчисления, които чипът трябва да извърши. „Много бавни машини“ са няколко ядра с ниска производителност. А „едно бързо“ е едно високопроизводително ядро с по-висока тактова честота.
А решението на въпроса „висока тактова честота или много ядра“ зависи преди всичко от планирания обхват на използване.
Как работи процесорът?
Процесорът извършва най-простите аритметични изчисления. Операционната система и софтуерните среди превръщат потребителските команди в аритметични задачи, които чипът трябва да изпълнява. Това става чрез интерпретатори и алгоритми, които определят връзките между езиците за програмиране от високо и ниско ниво.
Към процесора се изпращат много команди през цялото време. Всяко действие на потребителя изисква няколко изчисления (понякога десетки хиляди). И тези команди трябва да се изпълняват, в противен случай компютърът просто няма да работи.
Командите могат да бъдат много различни. Например, за да интерпретирате HTML кода на дадена страница (включително тази) в графично изображение на екрана. Или за декриптиране на компресиран архив ZIP. Или дори да превърнете нещо криптографски криптирано в изображение, което може да се гледа. Като цяло задачите са много различни и изискват различни ресурси за изпълнение.
Така например конвертирането на HTML код изисква минимални ресурси и може да се извърши доста бързо дори на сравнително бавен чип. ZIP архивите изискват значително повече машинно време. А криптографските алгоритми, като например изчисленията на SHA-256, натоварват този беден чип като нищо друго и поради това не могат да се изпълняват на многонишкови конфигурации.
Изчисляването на изкуствен интелект – например в игрите – изисква много изчисления. Но те са малки, самостоятелни и затова могат да работят добре в многонишково изпълнение – на няколко ядра едновременно. Това води до висока производителност в игрите.
А архивирането и деархивирането на файлове е чисто еднонишково действие. Така че е необходим един-единствен мощен чип, в противен случай процесът отнема много време. Особено когато архивът съдържа много малки разнородни файлове.
И все пак кое е по-добро – броят на ядрата или тактовата честота на процесора?
Проблемът е, че компютрите се използват по различен начин. На сутринта изтегляте фърмуера на телефона си от интернет и в един архив има две хиляди 500 Kb файла. Седя по време на обяд и гледам котешки gif-ове в мрежата. Играете вечер, като се сражавате с многобройни врагове във виртуалната реалност.
Това означава, че сутрин компютърът ви се нуждае от процесор с висока тактова честота, следобед – само от „чип“, а вечер – от много ядра. И не е добра идея да сменяте двойката камъни в зависимост от планираната употреба.
Ето защо производителите се опитват да произвеждат многоядрени конфигурации с висока тактова честота. Така например Intel Core i7-8086K (върхът на линията Kabu Lake в момента на писане на тази статия) има шест ядра с технология HyperThreading и базова тактова честота 4.0 GHz. Може да прави всичко! Въпреки това е скъп – 425 долара по време на пускането му.
За домашна употреба не е необходимо да избирате между тактова честота или брой ядра. Идеалното решение би било да се постигне баланс между. Например, ако си купите четириядрен чип с базова тактова честота от 3.0 GHz. Производителността е достатъчна за по-голямата част от ежедневните приложения.
