La CPU no se puede convertir en un solo núcleo, ¿tendrá un rendimiento excelente? ¿Se puede implementar esta tecnología?
Pero lo que mucha gente no sabe es que 4GHz no era el objetivo final de Intel en ese momento. En la conferencia IDF de 2001, Intel afirmó que el procesador Pentium 4 podría funcionar a 10 GHz. Ahora, 18 años después, este objetivo no se ha logrado y es posible que nunca se logre.
Este incidente puede ilustrar que la frecuencia de la CPU no aumenta solo porque quiere aumentar. La cuarta era ha pasado durante muchos años, pero la frecuencia principal de la CPU todavía ronda los 4 GHz. Aunque Intel ha implementado la frecuencia oficial de 5 GHz por primera vez en el Core i7-8086K, la frecuencia utilizada por la mayoría de los procesadores no es tan alta. Sería bueno tener una frecuencia superior a 4 GHz bajo carga alta.
El primer problema que restringe el rendimiento de las CPU de un solo núcleo es que la frecuencia no se puede aumentar significativamente. Este factor también está relacionado con la tecnología de proceso actual. Básicamente, la Ley de Moore ha expirado. Esta regla de oro que ha influido en la industria de los semiconductores durante 50 años ha dejado de ser válida con la llegada de los límites físicos de los chips basados en silicio. A partir del nodo de 28 nm, no ha mejorado mucho el rendimiento y el problema del consumo de energía se ha vuelto cada vez más grave.
Todos sabemos que cuanto más avanzada sea la tecnología de proceso (cuanto menor sea el número de procesos), mayor será el rendimiento de la CPU y menor será el consumo de energía y la generación de calor. Pero, en realidad, esta cuestión es muy compleja. El consumo de energía de la CPU se puede dividir en consumo de energía estática y consumo de energía dinámico. El primero se debe principalmente a la corriente de fuga. Cuanto más avanzada sea la tecnología, mayor será la corriente de fuga y el consumo de energía dinámico puede ser 1/2 *.
Para obtener frecuencias más altas es inevitable aumentar el voltaje, pero cuando el voltaje es alto, el consumo de energía también lo es. En definitiva, la existencia de un consumo de energía estático y un consumo de energía dinámico determina que cuanto mayor sea la frecuencia de la CPU, más rápido aumentará el consumo de energía, lo que afectará seriamente al rendimiento del procesador porque se debe reducir la frecuencia.
Hablando de esto, aunque el proceso de 14 nm de Intel ha sido ridiculizado y exprimido como pasta de dientes, técnicamente es muy poderoso. Desde la arquitectura Skylake de 14 nm de primera generación hasta el proceso actual de 14 nm ++ de Coffee Lake, el rendimiento ha aumentado en un 26% o el consumo de energía se ha reducido en un 52%. Esto es muy raro sin cambiar la estructura básica.
La ralentización de la tecnología de proceso impide aumentar significativamente la frecuencia de la CPU. Mucha gente pensará que existe una muy buena arquitectura de CPU que puede mejorar enormemente el rendimiento de IPC. En teoría esta idea es posible, pero la realidad es cruel. La arquitectura de la CPU todavía tiene que cumplir con las leyes físicas del proceso de semiconductores. Sin tecnología avanzada, no importa cuán buena sea la arquitectura de la CPU, no se puede lograr.
Además, incluso si no consideramos el impacto de la tecnología en la arquitectura de la CPU, si simplemente hablamos de la arquitectura de la CPU, ya sea X86 o arquitectura ARM, en la era de los 64 bits, la La unidad de CPU no es más que una unidad ALU, caché, E/S, etc. Subunidad, pero no importa qué parte de la unidad se actualice, en el análisis final, todavía es necesario contar la cantidad de transistores, y Considere también el costo de la actualización; este costo no es sólo una cuestión de dinero. Por ejemplo, mejorar el caché L1 / L2 / L3 puede mejorar el rendimiento, pero el caché ocupa un área central grande y también hay problemas con la tasa de aciertos y la penalización de aciertos.
Además, la CPU también se puede dividir en parte entera y parte de punto flotante. La primera es muy importante para el uso diario, el rendimiento de punto flotante es más importante para el cálculo y el rendimiento de punto flotante de la CPU no lo es. necesario para el uso diario, por lo que generalmente todos no pueden sentir la mejora en esta parte.
El rendimiento de punto flotante del Core i9-7900X compatible con AVX512 se ha mejorado enormemente.
Para ser justos, el progreso de las unidades de CPU de punto flotante en los últimos años cumple con los súper requisitos de un solo núcleo mencionados en el título, porque desde SSE hasta AVX, AVX2 y el último AVX-512, la CPU de punto flotante El rendimiento ha mejorado mucho.
Como dice Intel, “con hasta dos unidades Fusion Multiply-Add (FMA) de 512 bits, una aplicación puede incluir 32 operaciones de punto flotante de doble precisión y 64 de precisión simple por segundo, así como 8 operaciones de 64 bits. en un vector de 512 bits y 16 enteros de 32 bits. Por lo tanto, el ancho y el número de registros de datos, así como el ancho de las unidades FMA, se duplican en comparación con Intel Advanced Vector Extensions 2.0 (Intel AVX2). >
Pero hice eso antes. Como dije, el rendimiento de punto flotante de la CPU no es necesario en la vida diaria, y el rendimiento de números enteros es más importante. Sin embargo, la mejora en el rendimiento de la unidad de números enteros no es tan importante. Es obvio, lo que lleva a mucha gente a pensar que la arquitectura de la CPU ha sido eliminada durante muchos años.
Las CPU multinúcleo nacieron porque las CPU de un solo núcleo actuales no han podido mejorar significativamente el rendimiento. Una vez que las arquitecturas de procesadores de uso general como X86 y ARM entren en la etapa de madurez, será difícil mejorar el rendimiento modificando la arquitectura. En comparación con el costo de tiempo y mano de obra del rendimiento de un solo núcleo, es bastante antieconómico. Para mejorar el rendimiento de un solo núcleo, puede consultar las consecuencias de las fallas causadas por Pentium 4.
Además de la arquitectura, la mejora del rendimiento de un solo núcleo también depende de la frecuencia y el caché. La frecuencia está limitada por la temperatura de la CPU y el consumo de energía, y el caché está limitado por el área y el costo de la CPU, por lo que la frecuencia y el caché. Sólo puede confiar en los semiconductores. Mejorar gradualmente con el progreso de la tecnología.
Lo más impotente es que el progreso de la tecnología de semiconductores es cada vez más lento. Intel tardó varios años en pasar solo de 14 nm a 10 nm. El lento progreso de la tecnología dificulta mejorar significativamente el rendimiento y la eficiencia de un solo núcleo de las CPU, e Intel no puede cambiar significativamente la arquitectura X86. Incluso si la tecnología de los procesadores ARM evoluciona más rápido, el rendimiento de un solo núcleo de la CPU no se puede mejorar mucho debido a la duración de la batería y los requisitos de área del chip de los teléfonos móviles.
Por el contrario, para una CPU es más eficiente mejorar el rendimiento aumentando el número de núcleos, porque cada núcleo de la CPU es casi igual. Mientras se finalice la arquitectura general, el diseño y la fabricación serán mucho más fáciles, y las aplicaciones podrán utilizar de manera efectiva CPU de múltiples núcleos a través de la optimización de múltiples subprocesos, o incluso duplicar el máximo. Esto no es algo que pueda lograrse simplemente actualizando la frecuencia y la arquitectura de un solo núcleo. Es mucho más rentable que simplemente hacerlo con un solo núcleo.
De esta manera, con la popularidad de las CPU multinúcleo, cada vez más aplicaciones admiten CPU multinúcleo y las CPU multinúcleo se están volviendo cada vez más populares. Por supuesto, no es necesario utilizar los transistores de una CPU multinúcleo para crear un súper núcleo único, pero esto requiere una tasa de rendimiento demasiado alta por parte del fabricante. Debido a que es una CPU de un solo núcleo, una vez que hay algunos defectos en la oblea y el chip, la CPU puede desecharse, mientras que las CPU de múltiples núcleos pueden degradarse protegiendo el núcleo, por lo que los costos y ganancias son naturalmente incomparables.
Intel, Qualcomm y MediaTek son empresas y todas tienen que sopesar costes y beneficios. En general, los beneficios de fabricar CPU de múltiples núcleos están naturalmente más acordes con sus intereses. Incluso Apple aumenta constantemente el número de núcleos en sus chips A, por lo que las CPU multinúcleo son la tendencia general.
La elección de la ruta técnica debe considerar la viabilidad. La llamada viabilidad incluye no sólo si se puede realizar, sino también si la dificultad de realización está dentro de un rango aceptable y si se puede afrontar el costo de realización. Sin embargo, no es práctico hacer que la CPU sea de un solo núcleo con un rendimiento excelente. Es técnicamente difícil y costoso. La razón por la que las CPU eligen el desarrollo de múltiples núcleos es porque es difícil continuar con un solo núcleo y es imposible mejorar el rendimiento de manera continua y estable, por lo que los fabricantes solo utilizan múltiples núcleos.
La mejora del rendimiento de un solo núcleo se ha topado con un cuello de botella. La madurez de la tecnología de procesadores multinúcleo ha determinado que los procesadores multinúcleo se hayan convertido en la opción principal para el desarrollo tecnológico, mientras que los procesadores de un solo núcleo lo han sido. abandonado.
Cuando observamos el rendimiento de varias generaciones de procesadores de nivel básico, encontraremos que la mejora del rendimiento de un solo núcleo ha entrado en un período de cuello de botella. La CPU i3 4130 básica de cuarta generación tiene un rendimiento de un solo núcleo de 1982. La CPU i3 3220 de nivel básico de la generación anterior tiene un rendimiento de un solo núcleo de 1759. La CPU i3 2130 de nivel básico de la generación anterior tiene un rendimiento de un solo núcleo de 1744. Después de tres generaciones de actualizaciones, el rendimiento de la cuerda es mínimo. En general, se cree que solo cuando el rendimiento mejore en más del 50% habrá una sensación más intuitiva. Por lo tanto, lograr un gran avance en el rendimiento de un solo núcleo es una dificultad insuperable, no necesariamente imposible, pero al menos es algo muy difícil. En teoría, a partir de 1990, había dos formas principales de mejorar el rendimiento del chip:
1. Agregar más transistores de efecto de campo a un área limitada.
2. Levanta el reloj.
Después de más de 20 años de desarrollo, casi hemos aplicado estos dos métodos al extremo.
Si las CPU de un solo núcleo quieren seguir logrando avances, se enfrentarán a un consumo de energía y problemas de calentamiento insuperables, y el reloj también será limitado. Por el contrario, las CPU de múltiples núcleos pueden reducir los relojes mediante computación paralela mientras mantienen la potencia informática original. Sin embargo, las capacidades de colaboración de los procesadores multinúcleo se han vuelto estables y eficientes a medida que la tecnología madura. En este caso, no es realista volver a la ruta de un solo núcleo e intentar crear un procesador súper de un solo núcleo.
Por otro lado, incluso si continuamos desarrollando tecnología de un solo núcleo, invertiremos y produciremos sin importar el costo. Pero en teoría, el rendimiento de un procesador de un solo núcleo tendrá un límite superior, que definitivamente será menor que el de un procesador de múltiples núcleos. Es como si una persona pudiera mejorar su fuerza física mediante el ejercicio, pero si puedes luchar, diez o veinte personas también pueden afrontarlo, ¿verdad? Por lo tanto, la mejora personal es muy importante, pero la cooperación entre varias personas y una buena coordinación son las opciones más efectivas y realistas para mejorar la efectividad en el combate. De la misma manera, cuando los procesadores multinúcleo pueden funcionar bien juntos, es razonable reemplazar los procesadores de un solo núcleo como la opción tecnológica principal. El concepto técnico de súper un solo núcleo no es práctico, es demasiado caro y no tiene viabilidad práctica.
En 2004, Barrett, CEO de Intel, de 64 años, se arrodilló frente a más de 6.500 técnicos para disculparse porque la frecuencia de reloj del Pentium 4 no excedía los 4 GHz y decidió abandonar el Pentium 4 de 4 GHz. De hecho, una vez afirmó indirectamente que un solo núcleo no puede llegar hasta el negro.
Luego Intel pasó a la tecnología multinúcleo. En 2005, Intel lanzó una CPU de doble núcleo, lo que marcó una transición importante de una CPU de un solo núcleo a una de múltiples núcleos. Las CPU multinúcleo ya existen antes. Por ejemplo, el POWER4 lanzado por IBM en 2000 es una CPU de doble núcleo, pero después de todo, el mundo de las CPU de computadora sigue siendo X86. No es exagerado decir que Intel está por delante de AMD, Sun e IBM en el avance hacia los núcleos múltiples, pero también se puede decir que Intel es la primera persona que no puede continuar por el camino de los núcleos únicos. ¿Quién le dijo a Intel que tenía una cuota de mercado tan grande?
¿Para qué se puede utilizar el overclocking? Todos los entusiastas de la informática saben que el overclocking puede maximizar la eficiencia energética de la CPU. El overclocking funciona igual que cuando levantas la mano. Resulta que le toma 2 segundos levantar la mano una vez. Le permite levantar la mano una vez por segundo, luego 10 veces por segundo y luego 100 veces por segundo. Así se mejora el rendimiento de la CPU. Si el ciclo del reloj se aumenta a 4 GHz, la CPU ejecutará 4 mil millones de ciclos por segundo.
El overclocking tiene un coste. Los entusiastas del overclocking aumentarán el voltaje de la CPU y ajustarán el CL de la DRAM, lo que significa que la CPU generará más calor. Por lo tanto, el overclocking también requiere dispositivos de disipación de calor más efectivos, lo que lleva a la aparición de dispositivos de disipación de calor de compresores y refrigeración por agua. La barbacoa de CPU, la cocción en olla caliente y el enfriamiento con nitrógeno líquido tienen sus propias cosas. Estas cosas nos dicen indirectamente que un solo núcleo tendrá sus límites.
Los entusiastas del overclocking te dirán que el overclocking debe estar preparado mentalmente para desperdiciar CPU, placa base y otro hardware. Si una persona está cansada de hacer una cosa, compártela con muchas personas. La CPU de múltiples núcleos consiste en construir múltiples núcleos en una matriz grande, además de algunos circuitos periféricos para empaquetarlos en una CPU.
Pero, de hecho, esta tecnología de embalaje sigue siendo una tecnología de embalaje tradicional de múltiples núcleos. Muchos núcleos necesitan depender en gran medida de los circuitos dispuestos en el sustrato de PCB para comunicarse entre sí. La placa PCB limita la densidad de los circuitos, por lo que es difícil formar una cantidad integrada a gran escala de núcleos IP.
Así que existen soluciones para los intermediarios de silicio y EMIB. El intermediario de silicio equivale a vaciar un metro para construir una sala de transferencia, mientras que EMIB es como un túnel subterráneo. En cuanto a la sala de transferencia o túnel subterráneo, depende del área de uso.
Desde la invención de la CPU, la gente ha probado innumerables métodos para mejorar el rendimiento, pero todos los demás métodos fueron rápidamente descartados porque la mejora no era obvia. Esto puede explicar por qué Intel y AMD siempre están en el camino de mejorar la frecuencia principal, y no es hasta que un día se subvierte la frecuencia principal que se embarcan en el camino de múltiples núcleos.
Rendimiento de la CPU = frecuencia de reloj * IPC es el número de instrucciones completadas en un ciclo de reloj. Puede entenderse bien en el ejemplo anterior del número de manecillas levantadas por segundo. Aumentar el IPC solo aumentará linealmente el consumo de energía de la CPU, pero aumentar la frecuencia principal puede aumentar el consumo de energía de la CPU exponencialmente. El multinúcleo puede aumentar el IPC para mejorar el rendimiento de la CPU y también puede suprimir el aumento de frecuencia, por lo que el rendimiento de la CPU también mejora al mismo tiempo.
Las opiniones personales anteriores son bienvenidas para criticar y corregir.
Déjame explicártelo... intenta entender.
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El procesador de la computadora tiene un parámetro llamado frecuencia... ¿Qué es 2.4G 4.5G... Esto se refiere a cuántas señales hay en una? segundo ciclo de reloj... no es un ciclo de instrucción... los ciclos de instrucción generalmente son de 1 a 12 ciclos de reloj o más... generalmente, solo hay instrucciones de lectura y escritura de registros internos. Las instrucciones de suma, resta y multiplicación pueden implementar 1 ciclo de reloj... y el número de ciclos de las instrucciones de acceso a la memoria es muy alto... la memoria... no puede reducir efectivamente la memoria de las instrucciones de lectura y escritura... Debería ser Observé que la velocidad de escritura de lectura de memoria es básicamente la misma ... es decir, la CPU es casi inútil ... por ejemplo, si se necesitan 6 ciclos de reloj para leer los datos en la memoria en un procesador 2.4G, entonces se necesitan 12 ciclos de reloj en un procesador de 4,8G... En otras palabras, se necesita un ciclo en un procesador de 0,4G... por lo que simplemente aumentar la frecuencia para mejorar el rendimiento tiene poco efecto. ...
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Lo primero que me viene a la mente es usar la CPU para leer los siguientes datos en la memoria por adelantado mientras se espera leer los datos de la memoria. .. Esta serie La tecnología originalmente se llamaba prelectura, pero el código tiene saltos condicionales. La lectura anticipada que puede determinar saltos condicionales se denomina predicción de rama. La profundidad de la capa de lectura anticipada se denomina canalización. ...
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La canalización no es perfecta... En un sistema operativo multitarea... el intervalo de tiempo del sistema operativo se implementa guardando y restaurando el registro completo de. El término se llama Guardar y restaurar escenario... Este cambio dañará gravemente la tasa de éxito de la lectura anticipada... y afectará la tasa de aciertos de la lectura anticipada... por lo que la CPU todavía necesita esperar para leer los datos... La solución a este problema son dos núcleos de procesador que manejan dos procesos cada uno... cuando hay 3-4 procesos... el programa en un procesador de un solo núcleo funcionará bien... pero afectará el rendimiento de lectura anticipada... y ejecutar La eficiencia es muy baja ... es decir, la velocidad de línea de un núcleo 4G no es tan buena como la de cuatro núcleos 1G. ....
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Por lo tanto, aumentar la frecuencia no mejorará significativamente el rendimiento del procesador en absoluto... pero aumentar el número de núcleos obviamente mejorará el rendimiento. ...
En teoría, una fábrica puede construir una línea de producción muy grande, entonces ¿por qué construir muchas fábricas y talleres?
Por muy grande que sea una línea de producción, sólo puede garantizar la producción de un lote de productos lo más rápido posible. ¿Qué pasa si queremos producir varios lotes y variedades de productos al mismo tiempo? ¿Es mejor utilizar esta línea de producción súper grande para producir un lote a la vez o construir varias líneas de producción para producir al mismo tiempo?
Del mismo modo, crear un núcleo súper grande solo puede garantizar que una tarea se pueda completar en el menor tiempo posible. ¿Pero qué pasa si tu computadora tiene que completar varias tareas al mismo tiempo? ¿Deberíamos optar por dejar que este núcleo súper grande realice las tareas una por una, o varios núcleos pequeños lo hacen por separado?
Conclusión:
Muchas veces, los móviles y los ordenadores tienen que realizar muchas tareas a la vez. En este momento, es más eficiente tener varios núcleos pequeños procesándolos por separado que tener una cola de núcleos grande para procesar. El proceso de fabricación de núcleos grandes es más engorroso y el consumo de energía de disipación de calor es más difícil de disipar que el de varios núcleos pequeños.
Por poner otro ejemplo inapropiado, si quieres enviar un cohete desde Beijing a Xichang, solo puedes usar un tren. Pero si quieres enviar algunas loncheras desde la cantina al dormitorio, sí lo es. Lo mejor es llamar a algunos mensajeros. Te lo entregaré en coche eléctrico. Muchas tareas pequeñas que encontramos en el uso diario de teléfonos móviles y computadoras son más que las tareas grandes que necesitamos realizar, por lo que es mucho más útil crear muchos núcleos pequeños que uno grande. Después de todo, no todo el mundo necesita enviar cohetes a Xichang durante todo el día. Pero casi todos los días alguien necesita pedir comida para llevar.
Digámoslo de esta manera, un centro de procesamiento tiene un almacén separado de materia prima y se utiliza un camión de 10 toneladas para transportar materiales, que pueden cubrir la producción de un día a la vez. Posteriormente se aumentó la capacidad de producción, se ampliaron las variedades y se construyeron varios almacenes en diferentes ubicaciones. En este momento, se deben cumplir los requisitos de producción. O el vehículo original acelera (acelera la frecuencia), o se compra un vehículo de 50 toneladas y transporta cada materia prima una vez al día durante varios días consecutivos (para mejorar la potencia informática de un solo núcleo), o se cambia a varios 5- toneladas de vehículos y los transporta a diferentes ubicaciones. Almacén (multinúcleo).
Entonces surge la pregunta cuando se producen varios productos al mismo tiempo, la producción no es alta y los almacenes de producción están dispersos, ¿es más económico transportarlos con un vehículo de 50 toneladas o con varios? ¿Vehículos de 5 toneladas?
Por lo tanto, es bueno tener un solo núcleo, pero cuando se usa a menudo para manejar varias tareas al mismo tiempo, el multinúcleo es más adecuado.
El núcleo único de Apple es fuerte porque Apple tiene un solo subproceso, a diferencia de Android, que cuelga muchos procesos en segundo plano.
Es factible hacer que la CPU sea de un solo núcleo fuerte, siempre que la frecuencia sea lo suficientemente alta, el proceso de fabricación sea lo suficientemente avanzado y los parámetros de caché l1 l2 l3 no sean inferiores a l1 y no inferior a 8 vías 64k. Pero incluso si la eficiencia de un solo núcleo es lo suficientemente alta, solo puede realizar una tarea y no puede lograr ahorro de energía. En términos de generación de calor, la U de alta frecuencia será mayor que la CPU multinúcleo de baja frecuencia, esta es una de ellas. En segundo lugar, dado que la facilidad de uso de un núcleo físico de un solo núcleo llega al 99%, si abre demasiado QQ, fácilmente provocará que el sistema se congele. Por el contrario, si utiliza dos o más núcleos, el uso del procesador se reducirá debido al mayor número de núcleos. En este momento, puede realizar más descargas y otras tareas, o abrir más ventanas en juegos en línea e iniciar sesión en varias cuentas al mismo tiempo. Esta es también la razón por la cual el procesador no se ha desarrollado para un solo núcleo a alta frecuencia. . La razón para desarrollar más líneas de núcleos es que tanto AMD como Intel están aumentando la cantidad de núcleos. Algunos usuarios creen que la eficiencia de los procesadores en el procesamiento de datos en el pasado era demasiado baja y no tan buena como la de varios núcleos. Por lo tanto, ambas empresas están elevando el número de núcleos a 8 núcleos o más. Estos procesadores se dividen en servidores civiles, comerciales, de vigilancia y defensa nacional y en la nube de Microsoft. Para ahorrar energía y reducir las emisiones de carbono, ambas empresas están evolucionando hacia el multinúcleo, en lugar de seguir siempre la ruta de alta frecuencia, con un número cada vez mayor de subprocesos. Hyper-threading es más eficiente que single-threading, entonces, ¿por qué solo 1 núcleo y 1 subproceso de procesador para desarrollar un único núcleo de 6 GHz para usted? Su alcance de aplicación también es muy limitado, por lo que no es que la tecnología de un solo núcleo no pueda ser súper eficiente, ni que la tecnología no pueda hacerlo, sino que no hay necesidad de perder el tiempo y los beneficios no son obvios.
La importancia de la existencia de múltiples núcleos se discutirá más adelante. Su existencia es razonable, entonces ¿por qué necesitamos tantos núcleos en lugar de 4 núcleos? Esto comienza con la diversidad y apertura de los juegos en la era de los juegos en línea. En cuanto al juego en línea Blade and Soul al que juego, el AMD fx8320 tiene cerca de 4 núcleos y 4 subprocesos, y el uso del procesador es del 89% en este momento. En segundo lugar, como algunos programas de transcodificación HD 1920x1000.
No hace falta decir que, aunque el procesador SNB i3 de doble núcleo y 4 hilos puede revertir la situación en la que fx 4300 y 6300 son casi iguales, el problema es que la decodificación de hardware de 2160p ya ha ocupado 100, mientras que fx 6300 aún no lo ha hecho. Los procesadores multinúcleo lucharán por el futuro. Aunque el camino es largo, ya es tendencia. De lo contrario, Intel no colocará el núcleo del montón en 10 núcleos. Donde aparecen i7 6950x e i9900k, cuanto mayor es la frecuencia, más fuertes son los recursos de la CPU que compiten por lugares donde el número de núcleos es insuficiente, lo que no favorece el rendimiento. Procesa grandes flujos de datos y el resultado final es inevitable. Termina atascado o el procesador hace que el programa deje de responder, por lo que el desarrollo de múltiples núcleos es de gran importancia. En particular, el número de núcleos en los servidores es generalmente 2 u 8 veces mayor que el de uso civil. En realidad, las computadoras no son sólo para jugar. Debe comprender que las computadoras se utilizan en una amplia gama de aplicaciones y que el trabajo principal de las computadoras se basa principalmente en la velocidad de computación. Los procesadores con 32 núcleos o más no sólo tienen puntuaciones de ejecución altas, sino que la velocidad de renderizado tampoco es comparable a la de 8 núcleos, porque tienen más núcleos y son 4 veces más rápidos que los de 8 núcleos. Para otro ejemplo, fx8 es similar al pterosaurio x6, con solo dos núcleos y dos subprocesos, pero la velocidad de ejecución del software de cálculo de punto flotante r15 es relativamente lenta. x6 tarda 1 minuto en completarse, mientras que fx8 solo tarda 45 segundos, lo que muestra el valor de multinúcleo. Ahora Ryzen de 8 núcleos y 16 subprocesos se procesa más rápido que el Bulldozer de 8 núcleos y 8 subprocesos.
En primer lugar, necesitamos saber cómo medir el rendimiento de una CPU de un solo núcleo. Primero, por supuesto, está la frecuencia. Una frecuencia más alta significa que se pueden procesar más datos durante un período de tiempo, pero la frecuencia por sí sola no es suficiente. En segundo lugar, también debemos considerar aspectos como la arquitectura. Este desempeño puede medirse mediante el desempeño de la IPC. En pocas palabras, a la misma frecuencia, cuanto mejor sea el rendimiento de un solo núcleo, mayor será el rendimiento de IPC, por lo que se puede mejorar el rendimiento de un solo núcleo aumentando el rendimiento y la frecuencia de IPC.
Para mejorar el rendimiento a lo largo de los años, los fabricantes de chips han logrado un rendimiento de un solo núcleo mediante avances arquitectónicos y de frecuencia. En términos de frecuencia, la frecuencia de la CPU de la computadora IBM era de 4,77 MHz en 1981 y la CPU de Intel era de 100 Mhz en 195. En el año 2000, AMD tomó la delantera en el avance de 1Ghz. En 2003, la frecuencia principal de la CPU Intel alcanzó los 3,7 Ghz, mientras que la frecuencia principal más alta de un solo núcleo es de solo 5,3 GHz. Se puede ver que hubo un período en la historia en el que la frecuencia principal aumentó significativamente, lo que naturalmente mejoró el rendimiento. Sin embargo, se puede ver que desde 2003 hasta ahora, la principal mejora de frecuencia no ha podido compararse con la anterior.
En cuanto a la arquitectura, las arquitecturas AMD Zen1, Zen2, Zen2+ y Zen3 con las que todo el mundo está familiarizado en el lado de la PC mejorarán el rendimiento cada vez. Lo mismo ocurre con Intel y lo mismo ocurre con. Procesadores ARM Actualización de la versión Arm V4 a V9, cada vez. Cada versión también se puede subdividir. De hecho, a medida que aumenta la frecuencia, se ralentiza. Actualmente, mejorar el rendimiento mediante actualizaciones de arquitectura es uno de los métodos más comunes, pero las actualizaciones aquí no son casuales. En términos generales, después de que salga una nueva arquitectura, esta arquitectura se utilizará durante mucho tiempo y se realizarán optimizaciones e iteraciones basadas en esta arquitectura. En este sentido, el Skylake de Intel es más típico.
Básicamente, la actualización de frecuencia ha encontrado un cuello de botella y la actualización de la arquitectura no es tan casual. La búsqueda de rendimiento de los usuarios es interminable y un solo núcleo realmente no es suficiente. En este caso, los fabricantes han pensado en tecnologías como Hyper-Threading y Multi-Core para mejorar el rendimiento de la CPU. Por lo tanto, los procesadores en el mercado son básicamente multinúcleo. Se puede hacer un núcleo, naturalmente no es necesario hacer un núcleo único, pero el problema es que es difícil hacer un núcleo único.
En términos de tecnología, el aumento de la frecuencia de la CPU se ha topado con un cuello de botella en el consumo de energía. Debido a que el consumo de energía de la CPU es aproximadamente proporcional al cubo de la frecuencia del reloj, si la frecuencia de la CPU es superior a 3 Ghz, la CPU correrá peligro de quemarse. Además, a medida que la tecnología mejore y la densidad de los transistores aumente, el problema de acumulación de calor será cada vez más grave, exacerbando la posibilidad de agotamiento. Por lo tanto, es realmente difícil seguir el camino de la frecuencia. La actualización de la arquitectura, para decirlo sin rodeos, es la elección de PPA, que está restringida por el consumo de energía y el área del chip.
En definitiva, cuanto mayor sea el rendimiento de un solo núcleo, mejor. Pero a juzgar por la tecnología actual, incluso si se fabrica un potente procesador de un solo núcleo, su rendimiento general no superará el de un procesador multinúcleo de alta gama. Además, el sistema operativo actual es multitarea, lo que también permite realizar múltiples tareas. -Procesadores de núcleo útil.
1. La mejora del rendimiento de un solo núcleo es limitada, la frecuencia tiene un cuello de botella 5G, las frecuencias más altas tienen un efecto de túnel de electrones, el consumo de energía aumenta linealmente y la estabilidad disminuye.
2. -core once Solo se puede hacer una cosa y no hay forma de que las tareas fluyan. Incluso si hay una canalización de instrucciones, solo acorta el ciclo de ejecución promedio de las instrucciones y solo ejecuta una instrucción a la vez como máximo;
3. Al mismo tiempo, y después de la optimización del software, una tarea se puede desmontar y ejecutar en varios núcleos, lo que mejora enormemente la eficiencia de ejecución.