То тактовая частота является наиболее известным параметром. Поэтому необходимо конкретно разобраться с этим понятием. Также, в рамках данной статьи, мы обсудим понимание тактовой частоты многоядерных процессоров , ведь там есть интересные нюансы, которые знают и учитывают далеко не все.

Достаточно продолжительное время разработчики делали ставки именно на повышение тактовой частоты, но со временем, "мода" поменялась и большинство разработок уходят на создание более совершенной архитектуры, увеличения кэш-памяти и развития многоядерности , но и про частоту никто не забывает.

Что же такое тактовая частота процессора?

Для начала нужно разобраться с определением «тактовая частота». Тактовая частота показывает нам, сколько процессор может произвести вычислений в единицу времени. Соответственно, чем больше частота, тем больше операций в единицу времени может выполнить процессор. Тактовая частота современных процессоров, в основном, составляет 1,0-4ГГц. Она определяется умножением внешней или базовой частоты, на определённый коэффициент. Например, процессор Intel Core i7 920 использует частоту шины 133 МГц и множитель 20, в результате чего тактовая частота равна 2660 МГц.

Частоту процессора можно увеличить в домашних условиях, с помощью разгона процессора. Существуют специальные модели процессоров от AMD и Intel , которые ориентированы на разгон самим производителем, к примеру Black Edition у AMD и линейки К-серии у Intel.

Хочу отметить, что при покупке процессора, частота не должна быть для вас решающим фактором выбора, ведь от нее зависит лишь часть производительности процессора.

Понимание тактовой частоты (многоядерные процессоры)

Сейчас, почти во всех сегментах рынка уже не осталось одноядерных процессоров. Ну оно и логично, ведь IT-индустрия не стоит на месте, а постоянно движется вперёд семимильными шагами. Поэтому нужно чётко уяснить, каким образом рассчитывается частота у процессоров, которые имеют два ядра и более.

Посещая множество компьютерных форумов, я заметил, что существует распространенное заблуждение насчёт понимания (высчитывания) частот многоядерных процессоров. Сразу же приведу пример этого неправильного рассуждения: «Имеется 4-х ядерный процессор с тактовой частотой 3 ГГц, поэтому его суммарная тактовая частота будет равна: 4 х 3ГГц=12 ГГц, ведь так?»- Нет, не так.

Я попробую объяснить, почему суммарную частоту процессора нельзя понимать как: « количество ядер х указанную частоту».

Приведу пример: «По дороге идёт пешеход, у него скорость 4 км/ч. Это аналогично одноядерному процессору на N ГГц. А вот если по дороге идут 4 пешехода со скоростью 4 км/ч, то это аналогично 4-ядерному процессору на N ГГц. В случае с пешеходами мы не считаем, что их скорость будет равна 4х4 =16 км/ч, мы просто говорим: "4 пешехода идут со скоростью 4 км/ч" . По этой же причине мы не производим никаких математических действий и с частотами ядер процессора, а просто помним, что 4-ядерный процессор на N ГГц обладает четырьмя ядрами, каждое из которых работает на частоте N ГГц» .

Вам когда-нибудь было интересно как влияет частота процессора и количество его ядер на скорость работы антивирусных средств? В этом тестировании учавствуют 12 продуктов от 6 производителей.

1) ESET NOD32 Antivirus 4;
2) ESET NOD32 Smart Security 4;
3) Dr.Web Antivirus 6.0;
4) Dr.Web Security Space 6.0;
5) Kaspersky Antivirus 2011;
6) Kaspersky Internet Security 2011;
7) Avast! Pro Antivirus 6.0.1;
8) Avast! Internet Security 6.0.1;
9) AVG Anti-Virus 2011;
10) AVG Internet Security 2011;
11) Panda Antivirus Pro 2011;
12) Panda Global Protection 2011.

Для проведения тестирования необходим мощный компьютер с возможностью настройки тактовой частоты и возможностью отключения процессорных ядер. За номинальную конфигурацию я взял ПК на базе процессора Intel Core i7 930 с тактовой частотой 4400 MHz. Такую высокую тактовую частоту я выбрал для того, чтобы, насколько это возможно, увеличить производительность системы во избежание случая, когда все антивирусы покажут одинаковые результаты из-за нехватки ресурсов системы. Оперативная память, объём которой составляет 6 Гб, при такой частоте процессора функционирует на частоте 1600 MHz. Тактовая частота процессора вычисляется как произведение частоты шины на коэффициент умножения. Для тестирования частота будет изменяться только с помощью множителя. Это сделано для того, чтобы не было разницы из-за шины. Чем она выше – тем больше производительность. А при изменении множителя меняется только результирующая частота процессора, что и требуется для сравнения (ведь модели процессоров одной линейки отличаются, в основном, только множителем).

Операционная система – русская версия Windows 7 64-bit с предустановленным пакетом обновлений Service Pack 1. После установки ОС, произведена установки драйверов видеокарты. Драйвера на материнскую плату вшиты в дистрибутив Windows 7. Затем произведена установка дополнительного программного обеспечения для проведения тестирования: WinRar 4.0, MS Office 2003 SP3, Adobe Photoshop CS5 и пакет системных утилит WinSDK. После установки ПО, компьютер трижды перезагружается и выполняется дефрагментация жёсткого диска. После этого проводится тестирование ОС без установленных антивирусных программ:

1) Замеряется скорость загрузки ОС с помощью команды «xbootmgr -trace boot», которая корректно завершает работу сеанса, перегружает компьютер и выводит подробные графики после полной загрузки ОС. Эта команда доступна только после установки пакета WinSDK.
2) Замеряем время открытия текстового файла в MS Office. Для того чтобы разница была видна между «чистой» ОС и с установленным антивирусом, я взял файл формата *doc, размером 4.92 Mb, содержащим 1101 страницу и 1 847 739 знаков с пробелами.
3) Замеряем время открытия картинки в Adobe Photoshop CS5. Размер картинки – 95 Mb, разрешение – 16128х16095 пикселей.
4) Замеряем время распаковки архив с помощью WinRar. Этот тест симулирует установку приложений, потому что содержимое архива – библиотеки, исполняемые и текстовые файлы. Содержимое архива – папка system32, скопированная из только что установленной ОС Windows 7. Архив содержит папку, состоящую из 10095 элементов и которая занимает 2.48 Gb дискового пространства. Сам архив занимает 829 Mb (сжатие до 32%).
5) Замеряем время копирования папки из одного раздела в другой. Папка содержит в себе несколько установленных игр, общим объёмом 15 Gb. Эта папка содержит в сумме 167 вложенных папок. Общее количество файлов равно 5099.
6) Замеряем время сканирования папки объёмом 17.5 Gb, содержащей в сумме 15200 разных файлов (библиотеки, исполняемые, архивы и пр.).
7) Все пункты повторяются при тестировании системы с одним и с двумя активированными процессорными ядрами. Затем те же действия производятся с четырьмя активированными ядрами, но с разными тактовыми частотами - 2.4 и 3.6 GHz.
8) Каждым антивирусом сканируется архив, содержащий 66713 сигнатур. Этот тест проводится на номинальной конфигурации системы.

Перед тестированием каждого антивируса производится переустановка ОС с быстрым форматированием жёсткого диска. Снова устанавливаются все необходимые программы, проводятся перезагрузки и дефрагментация. Для корректного тестирования антивирусов на разных частотах и количествах ядер процессора, необходимо, чтобы количество копий тестируемых файлов было равно количеству тестов. И все эти файлы должны находиться в разных папках. Это необходимо для того, чтобы антивирус проверял открываемый файл или распаковывал архив, считая его новым, а не уже проверенным. Если же антивирус видит, что этот файл уже был проверен ранее, то он его попросту пропустит, чем сведёт результаты тестирования на нет. Подключение к интернету осуществлено посредством Wi-Fi. Скорость подключения – 15 Мбит/сек.

Результаты

Время загрузки операционной системы

images.netbynet.ru/imgs/d58499aaa43bebd18d3aaf2691e4b781.PNG

Время открытия документа

images.netbynet.ru/imgs/f4820220419226875e06fed15a38c494.PNG

Время открытия изображения

images.netbynet.ru/imgs/6659f3d77435336a21193ba1adfb775d.PNG

Время распаковки архива

images.netbynet.ru/imgs/6aa4735f77bfa4f10444e666cea59610.PNG

Время копирования папки с файлами

Для синхронизации и согласования работы различных устройств, имеющих разное быстродействие, используется тактовая частота. Любая команда выполняется за один или несколько циклов (тактов), а скорость чередования импульсов (частота) задает ритм работы всех составляющих системы и во многом определяет скорость работы. Источником тактовой частоты является отдельный блок - генератор, который представляет собой Чем больше импульсов за одну секунду подает генератор, тем быстрее происходят вычислительные операции, тем быстрее работает компьютер. Именно так до недавнего времени и было, но с изобретением многоядерных процессоров ситуация несколько изменилась. Итак, тактовая частота - это количество импульсов в секунду, которые синхронизируют работу компьютера.

Сегодня на производительность работы компьютера оказывает влияние не только тактовая частота, а и объем кэша, количество ядер, скорость работы видеокарты и архитектура процессора. Например, современные имеют относительно невысокую тактовую частоту, а работают намного быстрее. Это достигается путем программного разделения вычислительных операций между Таким образом, операция при меньшей скорости обработки выполняется быстрее - увеличивается После появления многоядерных процессоров повышение тактовой частоты стало не столь актуальным. Сегодня скорость работы компьютера, наряду с этим параметром, определяется и количеством ядер, и данных в других частях системы.

В процессе изготовления процессоры тестируются в различных режимах, при различных температурах и давлении. В результате тестов определяется максимальная рабочая тактовая частота, которая и стоит на маркировке. Но это не самое большое ее значение, существует такое понятие, как разгон процессора, при котором тактовая частота намного возрастает.

Производство многоядерных процессоров решило еще одну проблему: уменьшение температуры процессора. С увеличением тактовой частоты повышалось выделение тепла процессором, что вело к перегреву и сбоям в работе. Многоядерные процессоры позволили при невысоких частотах увеличить быстродействие. Многие современные модели при неполной загрузке могут временно понижать тактовую частоту, сокращая энергопотребление и выделение тепла. За это время процессор успевает остывать, что ведет к снижению оборотов вентиляторов, уменьшению и понижению шумов (на высоких оборотах вентиляторы «звучат» достаточно громко).

Для не меньшую роль играет тактовая частота видеокарты. Тут имеется прямая зависимость - чем выше этот параметр, тем быстрее идет прорисовка готовых пикселей и выборка текстурных данных. Но устанавливать высокоскоростную видеокарту и иметь низкоскоростной процессор и ОЗУ небольшого объема не имеет смысла. Параметры всех этих устройств должны быть сбалансированы. Только в этом случае компьютер будет работать с высокой скоростью и без сбоев.

Доброго времени суток дорогие посетители.

При покупке ОЗУ необходимо уделять внимание ее частоте. Вам известно, почему? Если нет, предлагаю ознакомиться с данной статьей, из которой вы узнаете, на что влияет частота оперативной памяти. Информация может пригодиться и тем, кто уже немного ориентируется в данной теме: вдруг вы еще чего-то не знаете?

Ответы на вопросы

Частоту оперативки правильнее назвать частотой передачи данных. Она показывает, какое их количество способно передать устройство за одну секунду посредством выбранного канала. Проще говоря, от данного параметра зависит производительность оперативной памяти. Чем он выше, тем быстрее она работает.

В чем измеряется?

Исчисляется частота в гигатрансферах (GT/s), мегатрансферах (MT/s) или в мегагерцах (МГц). Обычно цифра указывается через дефис в наименовании устройства, например, DDR3-1333.

Однако не стоит обольщаться и путать это число с настоящей тактовой частотой, которая вполовину меньше от прописанной в названии. На это указывает и расшифровка аббревиатуры DDR - Double Data Rate, что переводится как двойная скорость передачи данных. Поэтому, к примеру, DDR-800 на деле функционирует с частотой 400 МГц.

Максимальные возможности

Дело в том, что на устройстве пишут его максимальную частоту. Но это не значит, что всегда будет использоваться все ресурсы. Чтобы это стало возможным, памяти необходима соответствующая шина и слот на материнской плате с той же пропускной способностью.

Допустим, вы решили в целях ускорения работы своего компьютера установить 2 оперативки: DDR3-2400 и 1333. Это бессмысленная трата денег, потому что система сможет работать только на максимальных возможностях наиболее слабого модуля, то есть второго. Также, если вы установите плату DDR3-1800 в разъем на материнке с пропускной способностью 1600 МГц, то на деле получите последнюю цифру.

В виду того, что устройство не предназначено постоянно функционировать на максимуме, а материнка не соответствует таким требованиям, пропускная способность не увеличится, а, наоборот, понизится. Из-за этого могут происходить ошибки в загрузке и работе операционной системы.

Но параметры материнки и шины - не все, что влияет на быстродействие ОЗУ с учетом ее частоты. Что еще? Читаем далее.

Режимы работы устройства

Чтобы добиться наибольшей эффективности в работе оперативной памяти, возьмите во внимание режимы, которые устанавливает для нее материнская плата. Они бывают нескольких типов:

• Single chanell mode (одноканальный либо ассиметричный). Работает при установке одного модуля или нескольких, но с разными характеристиками. Во втором случае учитываются возможности самого слабого устройства. Пример приводился выше.
• Dual Mode (двухканальный режим или симметричный). Вступает в действие, когда в материнскую плату устанавливаются две оперативки с идентичным объемом, вследствие чего теоретически удваиваются возможности ОЗУ. Желательно ставить устройства в 1 и 3 слот либо во 2 и 4.
• Triple Mode (трехканальный). Тот же принцип, что и в предыдущем варианте, но имеется в виду не 2, а 3 модуля. На практике эффективность этого режима уступает предыдущему.
• Flex Mode (гибкий). Дает возможность повысить продуктивность памяти путем установки 2 модулей разного объема, но с одинаковой частотой. Как и в симметричном варианте, необходимо ставить их в одноименные слоты разных каналов.

Тайминги

В процессе передачи информации от оперативной памяти к процессору большое значение имеют тайминги. Они определяют, какое количество тактовых циклов ОЗУ вызовет задержку в возврате данных, которые запрашивает CPU. Проще говоря, этот параметр указывает время задержки памяти.

Измерение производится в наносекундах и прописывается в характеристиках устройства под аббревиатурой CL (CAS Latency). Тайминги устанавливаются в диапазоне от 2 до 9. Рассмотрим на примере: модуль с CL 9 будет задерживать 9 тактовых циклов при передаче информации, которую требует проц, а CL 7, как вы понимаете, - 7 циклов. При этом обе платы имеют одинаковый объем памяти и тактовую частоту. Тем не менее, вторая будет работать быстрее.

Из этого делаем несложный вывод: чем меньше количество таймингов, тем выше скорость работы оперативки.

На этом всё.

Вооружившись информацией из этой статьи, вы сможете правильно подобрать и установить оперативную память согласно своим потребностям.

Мы продолжаем серию материалов, посвящённых исследованию производительности современных процессоров в реальных задачах и влиянию различных их характеристик на производительность. В этой статье мы затронем тему, которую ранее не исследовали: влияние на производительность частоты работы ядра. Теоретически данный вопрос в достаточной степени проработан: в любой конкретной архитектуре при росте частоты работы ядра, производительность процессора должна сначала практически линейно расти, потом, на определённом этапе, темпы роста должны замедляться, и, наконец, начиная с некой частоты, дальнейшее её наращивание становится уже бессмысленным т.к. перестаёт приводить к росту производительности процессора. Причина этих явлений также давно обозначена: производительность «упирается» в подсистему памяти, которая просто не успевает доставлять данные и код с такой скоростью, с которой их обрабатывает ядро CPU.

Нас же, как практиков, заинтересует простой вопрос: где именно наступают эти «переломные частотные моменты» в случае с конкретными процессорными архитектурами? Сегодня мы исследуем данный вопрос применительно к процессору Intel Core i7.

Конфигурация тестовых стендов

Тестовый стенд остался таким же, как и в двух предыдущих сериях, посвящённых процессору Intel Core i7:

• Процессор: Intel Core i7 950;
• Кулер: ASUS Triton 81;
• Системная плата: ASUS P6T SE (чипсет Intel X58);
• Память: 3 модуля по 2 ГБ Corsair DDR3-1800 в режиме DDR3-1600;
• Видеокарта: Palit GeForce GTX 275
• БП: Cooler Master Real Power M1000.

Для исследований было решено взять 4 «процессора» с частотами от 1,86 до 3,06 ГГц, и шагом ровно в 400 МГц. Навскидку, мы посчитали, что для выявления основных тенденций этого хватит (не ошиблись). Штатная частота используемого CPU - как раз 3,06 ГГц (множитель ядра 23). Меньшие частоты получались путём уменьшения множителя, соответственно:

• x20 - 2,66 ГГц;
• x17 - 2,26 ГГц;
• x14 - 1,86 ГГц.

Множитель внеядра* (да простят нас читатели за этот новояз, но попробуйте сами перевести одним словом англоязычный термин «uncore») у всех процессоров серии Core i7 одинаков - x16 (частота работы внеядра, соответственно - 2,13 ГГц). Технология Hyper-Threading была включена, а вот Turbo Boost пришлось выключить т.к. в данном исследовании нам был нужен процессор, работающий на строго определённых частотах.

* - Часть процессоров Core i7, находящаяся «снаружи ядра», и работающая на своей, отличной от ядра частоте. Две наиболее значимые части внеядра - контроллер памяти и контроллер процессорной шины.

На первом графике приведена кривая роста производительности, построенная на основании баллов производительности каждого «процессора», вычисленных, согласно нашей методике тестирования (красная линия). Синяя же линия олицетворяет собой «идеально масштабируемую» производительность, которая вычисляется, исходя из предыдущего результата и предположения о том, что следующий результат будет настолько же больше, насколько выросла частота процессора. Т.е. если 1,86 ГГц CPU продемонстрировал в некой группе производительность X, подразумевается, что «идеальная» производительность 2,26 ГГц CPU будет равна Y=X*2,26/1,86. Соответственно, производительность 2,66 ГГц процессора будет равна Z=Y*2,66/2,26. Зачем эта линия на графике? Нам кажется, что она позволяет сделать результаты данного тестирования существенно более наглядными. В конце концов, конкретные цифры всегда можно взять из , а вот степень расхождения между практикой и идеалом проще оценивать визуально.

На втором графике (если в нём есть необходимость) линии олицетворяют прирост производительности по мере увеличения частоты для каждого приложения из данной тестовой группы в отдельности. Отсчёт начинается с системы с частотой CPU 1,86 ГГц, производительность которой, соответственно, принята за 100% - поэтому все линии выходят из одной точки. Этот график позволяет нам более точно отследить поведение отдельных программ.

И, наконец - таблица с результатами тестов (также по каждому приложению в отдельности). Начиная со столбика «2,26 ГГц», в ней присутствуют не только абсолютные величины результатов, но и некие проценты. Что это? Это цифра, отражающая прирост производительности данной системы по отношению к предыдущей . Запомните, это очень важно: по отношению к предыдущей, а не к исходной . Таким образом, если мы видим в столбике «2,66 ГГц» цифру 22% - это значит, что система в данном приложении показала на 22% более хороший результат, чем при частоте процессора 2,26 ГГц .

Вообще, нелишним будет озвучить «идеальные» значения прироста производительности, чтобы читателям было проще ориентироваться в содержимом таблиц. Значения эти равны, соответственно:

• при переходе 1,86 ГГц → 2,26 ГГц: ~+22%;
• при переходе 2,26 ГГц → 2,66 ГГц: ~+18%;
• при переходе 2,66 ГГц → 3,06 ГГц: ~+15%.

Учитывая то, что разброс +/-2% у нас принято считать допустимой погрешностью измерений, мы получаем 3 диапазона: от +20 до +24%, от +16 до +20%, и от +13 до +17%. Хотя, впрочем, нижние границы нас не очень интересуют: масштабируемость запросто может являться неидеальной, и даже равняться нулю (отрицательной, теоретически, быть не может). А вот суперлинейный прирост с идеальной точки зрения невозможен - поэтому значения выше +24%, +20% и +17%, соответственно, придётся как-то объяснять.

Также, традиционно, мы даём любознательным читателям ссылку на таблицу в формате Microsoft Excel , в которой приведены все результаты тестов в самом подробном виде. А также, для удобства их анализа, присутствуют две дополнительные закладки - «Compare #1» и «Compare #2». На них, как и в таблицах, присутствующих в статье, произведено сравнение четырёх систем в процентном отношении. Разница очень простая: в случае с Compare #1, проценты вычисляются так же, как в таблицах в статье, - по отношению к предыдущей системе, а в случае с Compare #2, все системы сравниваются с базовой (1,86 ГГц).

3D-визуализация

Ждать от группы визуализации идеальной масштабируемости не стоило - всё-таки, по идее, в данном процессе не последнюю роль должна играть видеокарта. Однако, как оказалось, пакеты трёхмерного моделирования при интерактивной работе весьма существенно зависят от процессора, несмотря на использование различных 3D API (Lightwave и Maya - OpenGL, 3ds max - Direct3D). Собственно, чемпионом является как раз Lightwave, график которого представляет собой практически идеально прямую линию. Инженерные пакеты намного более скромны в аппетитах (то есть, получается, лучше используют видеокарту). Сверхлинейный рост производительности наблюдается при переходе с частоты 2,26 ГГц на частоту 2,66 ГГц (три раза) и при переходе с частоты 2,66 ГГц на частоту 3,06 ГГц (один раз). Пока что просто запомним это.

Трёхмерный рендеринг

Рендеринг, как и следовало ожидать, масштабируется практически идеально, причём независимо от пакета (и, соответственно, рендер-движка) - линии 3ds max, Maya и Lightwave на индивидуальном графике практически слились в одну толстую линию.

Научные и инженерные расчёты

Напомним, что в «вычислительной» группе участвуют приложения трёх типов: инженерные CAD, математические пакеты, и даже один пакет трёхмерного моделирования. Ситуация сложилась забавная: ни в одной группе, состоящей более чем из одного члена, «согласья нет». MAPLE и Mathematica возглавляют рейтинг самых хорошо масштабирующихся приложений (к ним присоединяется пакет трёхмерного моделирования Maya), однако у MATLAB с масштабируемостью скорости при росте частоты всё существенно хуже, особенно под конец. Инженерные CAD и вовсе разбрелись кто куда: у Pro/ENGINEER с масштабируемостью всё отлично, у UGS NX - похуже (его линия практически совпадает с MATLAB), а SolidWorks при переходе с 2,66 ГГц на 3,06 ГГц вообще практически никакого ускорения не получил. Соответственно, бессмысленно пытаться рассуждать о каких-то тенденциях при таком разнобое. Впрочем, благодаря приложениям-лидерам, средняя масштабируемость по группе вышла очень высокой (см. первый график - расхождение с идеалом весьма незначительно и начинается только под конец). И снова мы наблюдаем случаи сверхлинейного роста производительности, причём наиболее массовые при переходе с частоты 2,26 ГГц на 2,66 ГГц. Обратите внимание: учитывая количество случаев, это уже можно смело считать обозначившейся тенденцией.

Растровая графика

В группе растровой графики можно отметить поведение двух программ, выбивающихся из общей колеи: пакет ACDSee, который под конец перестал масштабироваться вообще (несмотря на то, что до этого у него всё было в норме и из общей группы он ничем не выделялся), и PaintShop Pro, у которого наблюдается резкий сверхлинейный скачок производительности... опять при переходе 2,26 → 2,66 ГГц! Чтобы не томить читателей, скажем сразу: увидим мы этот феномен ещё не раз и не два, а возможное объяснение ему мы дадим после комментариев ко всем тестам, т.к. по нашей версии оно универсальное, и от типа программного обеспечения совершенно не зависит.

Сжатие данных без потерь

Почти идеальная масштабируемость - и опять у WinRAR сверхлинейный рост в уже хорошо нам знакомой точке.

Компиляция

И снова мы наблюдаем «горб» на графике в районе 2,66 ГГц, где реальная производительность несколько превосходит идеальный прогноз. Однако расхождение не очень большое (см. ), около 2%, поэтому нельзя утверждать точно, имеем ли мы дело с вышеописанным феноменом, или же с банальной погрешностью измерений. Хотя, конечно, то, что эта «погрешность» опять возникла именно на точке 2,66 ГГц - конечно, наводит на определённые размышления. :)

Кодирование аудио

Достаточно странный результат, требующий дополнительных исследованний. Создаётся впечатление, что тест во что-то «упёрся», и это явно не процессор. Судя по данным , подозревать подсистему памяти не стоит. Быть может, жёсткий диск?..

Кодирование видео

Одна из самых хорошо масштабируемых групп в этом тестировании, причём график по приложениям тоже очень плотный - все кривые, кроме одной, почти что складываются в одну толстую линию. Как ни странно, лидером группы является довольно старый Canopus ProCoder. Впрочем, данный феномен можно попытаться объяснить тем, что он же не очень хорошо использует многоядерность: более современные кодеки, умеющие задействовать все 8 ядер, должны создавать бо льшую нагрузку на подсистему памяти - и, соответственно, зависеть ещё и от неё. А Canopus ProCoder остаётся зависеть исключительно от процессора.

Java

Ситуация настолько похожа на предыдущую, что можно было бы сэкономить на диаграммах, использовав оба раза одну и ту же. :) Впрочем, ничего странного в этом нет: коль SPECjvm способен создавать хорошую нагрузку для процессоров с любым количеством ядер - неудивительно, что он и масштабируется хорошо при повышении быстродействия CPU.

Трёхмерные игры

Тройка лидеров по процессорозависимости: Left 4 Dead*, Far Cry 2 и Unreal Tournament 3, причём Left 4 Dead идёт впереди всех с весомым отрывом. Следует заметить, что вхождение в тройку Unreal Tournament 3 может быть объяснено особенностью самого теста: в отличие от других игровых бенчмарков, бенчмарк для UT3 не воспроизводит заранее записанную демку, а имитирует реальную игру (CTF), с той только разницей, что всеми игроками на поле управляет компьютер. Потенциально, это действительно гораздо более сложная для процессора задача т.к. управление 8-ю игроками в режиме реального времени создаст хорошую вычислительную нагрузку даже при самом примитивном «искусственном интеллекте». Однако в целом всё плохо (или хорошо - зависит от того, с какой стороны смотреть): игровая группа демонстрирует самую низкую процессорозависимость, являясь по данному параметру «лидером наоборот» сегодняшнего тестирования.

* - мы привели результаты Left 4 Dead в таблице и на диаграмме т.к. они оказались самыми показательными с точки зрения зависимости от процессора, но не стоит забывать о том, что данный бенчмарк входит в группу «опциональных тестов», и, соответственно, не влияет на общий балл игровой группы.

Карты на стол!

Что ж, настала пора наконец-таки дать объяснения последнему неразгаданному феномену: массовым случаям сверхлинейного роста производительности при переходе от частоты 2,26 ГГц к частоте 2,66 ГГц. Быть может, мы кому-то покажемся несколько занудными:), однако давайте все вместе «станцуем от печки» - честное слово, так интереснее.

Итак: что нужно для того, чтобы на одном из «переходов» образовался сверхлинейный прирост производительности? Вопрос кажется дурацким (ибо ответ в первом приближении: «чтобы следующий по частоте процессор был сверхлинейно быстрее»), однако подождите делать преждевременные выводы: быстрее - отнюдь не единственный вариант. Если представить нашу гипотетическую идеальную производительность как функцию от частоты, т.е. быстродействие (S) = частота (F) * некий коэффициент (K), то сверхлинейный рост невозможен. Что нужно для того, чтобы он появился? Для этого нужно, чтобы следующему по частоте процессору спустился с небес некий бонус (+B) или... чтобы предыдущий процессор получил бонус отрицательный (-B) т.е. оказался бы медленнее, чем ему положено согласно его частоты. Итак, чувствуете, как изменилась наша задача? Теперь нам нужно найти ответ не на один вопрос, а на один из двух: либо на вопрос «почему 2,66 ГГц процессор такой быстрый?», либо «почему 2,26 ГГц такой медленный?» При этом также нельзя исключать того, что существуют ответы на оба вопроса*.

* - Вы правильно догадались: так оно на самом деле и есть. :)

Искали бы мы эти ответы, наверное, намного дольше, если бы не один счастливый факт: мы-то чётко понимали, что де-факто, физически, процессор был один и тот же . Изменялся только коэффициент умножения, с помощью которого получается частота работы ядра. Значит, если отбросить магию маленьких зелёных человечков, ответ может быть один: дело именно в коэффициенте умножения. Впрочем, это ещё не ответ. Это лишь область для поисков.

Ещё одно наше везение состояло в том, что коэффициенты умножения «быстрого» и «медленного» процессора уж очень сильно разнятся: 17 и 20. Первое число - вообще простое, т.е. делится только само на себя и на единицу. Второе - делится на 2, 4, 5 и 10. И вот как раз на цифре «4» прозвучала та самая «эврика!» - ну да, конечно же - коэффициент умножения внеядра во всех случаях был равен 16, а это число тоже делится на 4!

Подводя итоги: видимо, расходы на согласование между ядром и внеядром, когда они работают на разных частотах - действительно существенный фактор, способный влиять в том числе на быстродействие процессора. Соотношение между коэффициентами умножения ядра и внеядра в случае с частотой первого 2,26 ГГц, довольно «неудобное» - 17:16. И ввиду того, что 17 - простое число, сократить эту дробь невозможно. В случае с 2,66 ГГц процессором, соотношение составляет 20:16, что легко сокращается до 5:4. Судя по всему, универсальное правило «чем сильнее асинхронность - тем хуже», работает и в данном случае. Косвенным подтверждением этого служит вторая диаграмма, где сравнивается идеальный и реальный средний прирост производительности: чётко видно, что 2,66 ГГц процессор намного ближе к своему идеалу, чем 2,26 ГГц.

Разумеется, мы не можем сейчас настаивать на том, что изложенная гипотеза является доказанной: выявленный феномен требует дополнительного исследования, вполне возможно, с привлечением низкоуровневых тестов, которые в подобных случаях обеспечивают бо льшую точность и больший разброс, нежели тесты с помощью реального ПО. Однако в рамках ныне проведенного исследования, гипотеза выглядит вполне непротиворечиво, и, к тому же, никакого другого объяснения вышеизложенным фактам, мы придумать пока не смогли.

Что же касается двух случаев сверхлинейного роста при переходе границы 2,66 / 3,06 ГГц - то их нам, увы, остаётся объявить «артефактами» данного тестирования т.к. с логической точки зрения они необъяснимы, а количество случаев настолько невелико, что списать всё на случайность ещё можно.

Конечно, несколько неожиданно наблюдать настолько стремительно возрастающую разницу между идеальным (под идеальным мы подразумеваем соответствующий росту частоты) приростом производительности и реальным уже на частоте 3,06 ГГц. Фактически, это означает, что даже в лучшем случае производительность гипотетического Core i7 3,46 ГГц будет равна примерно 156 баллов по нашей шкале (3,46 умножить на предполагаемую эффективность порядка 45 баллов за гигагерц) - и это ещё достаточно оптимистичный прогноз. С другой стороны - может, увеличение объёма кэша третьего уровня позволит поднять общую эффективность системы, так что бить тревогу ещё рановато. Собственно, это косвенно подтверждается достаточно спокойной позицией Intel, которая отнюдь не торопится с анонсами новых процессорных архитектур, предпочитая «подтягивать хвосты» в других областях - например, в области графических решений и их интеграции с CPU. Поэтому в целом, мы бы сказали, ничего удивительного нам сегодняшнее тестирование не открыло: да, как правило, в рамках одной и той же архитектуры, чем больше частота - тем меньше эффективность. Это давно всем известно, и блестяще подтвердилось практическими результатами.

Однако раз уж мы провели такое полномасштабное тестирование, грех было бы останавливаться на одной только процессорной тематике, не затронув сами программы. Давайте посмотрим: а какие группы ПО из используемой методики как реагируют на увеличение частоты работы процессорного ядра? Для начала, возьмём разницу между двумя крайними точками: 1,86 ГГц и 3,06 ГГц.

Распределение вполне ожидаемое: научные и инженерные вычисления, рендеринг, архивация, кодирование видео. Несколько правда, странно наличие в нижних строчках группы кодирования аудио. Самая нижняя позиция игровой подгруппы, наоборот, лишь подтверждает правильность нашего выбора опций для тестирования: с нормальными графическими настройками производительность в играх и не должна сильно зависеть от процессора.

А теперь давайте посмотрим на тот же рейтинг, но уже с точки зрения разницы между двумя последними позициями: 2,66 ГГц и 3,06 ГГц. Эта диаграмма позволит нам ответить на вопрос: какие приложения сохраняют хорошую масштабируемость даже на самом верхнем пределе частот?

Первый сюрприз связан как раз с первым же местом: лучше всего масштабируются на верхних частотах, как оказывается, Java-приложения. Больше сюрпризов не наблюдается: все те же рендеринг, кодирование видео, научные и инженерные расчёты. В целом, можно констатировать, что никаких расхождений с нашими интуитивными ощущениями две последних диаграммы не вызывают: даже не видя результатов, руководствуясь одними только логикой и здравым смыслом, пятёрку лидеров любой из редакторов процессорного раздела назвал бы легко.

Подводя итоги, можно продолжить мысль, высказанную абзацем выше: несмотря на отсутствие откровений, тестирование получилось весьма полезное - именно ввиду теоретической предсказуемости результатов. Нет ничего лучше, чем время от времени, обстоятельно, с толком, с расстановкой, экспериментально убедиться в том, что старые добрые, чисто теоретическим путём выведенные закономерности, до сих пор действуют. А то иной раз задумаешься: а вдруг их уже отменили, а мы до сих пор по старинке рассуждаем? :)