Почему производители процессоров перестали увеличивать тактовую частоту своих процессоров? [закрытый]

есть много больше скорости обработки, чем тактовая частота.

• различные C. P. U. могут сделать различное количество в таком же числе тактов, должном к различным вариантам на расположении трубопровода и иметь множественные компонентные блоки (аддеры и прочее) в каждом сердечнике. Хотя в вашем тесте это не так, вы часто обнаруживаете, что" медленный " чип может делать больше, чем быстрый (измеряется только тактовой частотой), из-за возможности делать больше за галочка.

• тест, который вы выполнили, может быть очень чувствителен к различиям в архитектуре процессора: он может быть оптимизирован для конкретной архитектуры, вы можете обнаружить, что он работает по-разному не только между чипами Intel и AMD, но и между чипами Intel (или AMD) разных семейств. Вероятно, он также использует один поток, поэтому не использует несколько ядер процессоров.

• есть переход к более низкой тактовой тарифы на электрическую и тепловую энергию причины управления: ramping вверх по тактовой частоте не имеет линейное влияние на пользе и тепловой мощности силы.

• из-за вышеуказанного нелинейного отношения далеко более эффективно для сегодняшних требований иметь множественные Устройства обработки данных чем оно нажать скорость одного блока всегда более высоко. Это также позволяет использовать хитрые приемы для экономии энергии, такие как отключение отдельных ядер, когда они не используются, и их резервное копирование по мере увеличения спроса. Конечно несколько конечно, ядра не помогают однопоточному алгоритму, хотя это было бы, если бы вы запустили два или более его экземпляра одновременно.

Почему вы думаете, что производители на самом деле снижают тактовую частоту, сравнивая только два процессора?

1. 6272 имеет скорость Turbo 3Ghz. Более низкая базовая скорость как раз для понижать среднюю ваттность и держать приемлемое TDP для workloard когда все сердечники усилены.
2. следующий высокопроизводительный чип AMD для настольного компьютера FX-9590 ударит 5 Ghz.

также тактовая частота не совпадает с производительность за такт. Вы можете иметь 3,8 ГГц P4 против одного 3,2 ГГц ядра от i7-3930K, но это не значит, что ядро P4 быстрее.

все сказанное здесь о энергопотреблении также совершенно справедливо и верно для 16-ядерный дизайн, где вы, естественно, должны быть более обеспокоены вопросами TDP.

также ваш метод бенчмарка просто тестирование openssl немного просто, чтобы дать реальные цифры. Возможно, вам стоит попробовать любой набор Crypto benchmark.

ваш тестовый случай (шифрование aes-256) очень чувствителен к оптимизации процессора.

существуют различные процессоры, которые имеют специальные инструкции, предназначенные для ускорения операций шифрования / дешифрования. Мало того, что эти специальные инструкции могут присутствовать только на рабочем столе-это может быть, что процессор AMD имеет различные специальные инструкции. Кроме того, openssl может поддерживать эти специальные инструкции только для ЦП Intel. Вы проверили, было ли это кейс?

чтобы узнать, какая система быстрее, попробуйте использовать" правильный " набор тестов-или лучше, просто используйте типичную рабочую нагрузку.

простой: чип AMD далеко, намного быстрее, потому что это 16-ядерный чип. При 115 Ваттах это означает, что каждое ядро производит ~7 Ватт. Это было бы невозможно, если бы каждое ядро работало на частоте 3 ГГц. Чтобы достичь этого показателя в 7 Вт, AMD снизил тактовую частоту. Снижение тактовой частоты на 10% снижает энергопотребление на 20%, что в свою очередь позволяет разместить на чипе 25% дополнительных ядер.

Как говорили другие, мы больше не можем эффективно охлаждать процессоры, если мы должны были подтолкнуть напряжение, необходимое для того же относительного увеличения тактовой частоты в прошлом. Было время (эпоха P4 и ранее), когда вы могли приобрести новый процессор и увидеть "немедленный" прирост скорости, потому что тактовая частота была значительно увеличена по сравнению с предыдущим поколением. Теперь мы столкнулись с тепловой стеной.

каждое новое современное поколение процессоров очень немного увеличивается в часах скорость, но это также относительно способности охлаждать их соответствующим образом. Производители чипов, такие как Intel, постоянно сосредотачиваются на сокращении размера матрицы процессора, чтобы сделать их более энергоэффективными и производить меньше тепла на тех же часах. Как бортовое Примечание, этот сжимать умирает размер делает эти делает самомоднейшие обработчики более прональным умереть от над-вольтировать довольно чем перегревающ. Это значит что оно также ограничивает тактовую частоту потолка любого C. P. U. настоящего поколения без другого оптимизацию сделал чип-мейкера.

еще одна область, которая сильно ориентирована на производителей чип увеличения количества ядер на кристалле. Это приводит к значительному увеличению вычислительной мощности, но только при использовании программного обеспечения, которое использует преимущества нескольких ядер. обратите внимание на разницу между вычислительной мощности и скорости. Проще говоря, скорость относится к тому, как быстро компьютер может выполнить одну инструкцию, в то время как вычислительная мощность относится к тому, как многие вычисления компьютер может сделать за заданный промежуток времени. современные операционные системы и многие современные программы используют преимущества нескольких ядер. Проблема в том, что параллельное / параллельное программирование сложнее, чем стандартная парадигма линейного программирования. Это увеличило время, которое потребовалось для многих программ на рынке, чтобы в полной мере воспользоваться этими новыми процессорами власти, потому что многие разработчики не привыкли писать программы таким образом. Есть еще некоторые программы на рынке сегодня (современные или устаревшие), которые не используют преимущества нескольких ядер или многопоточности. Одним из таких примеров является приведенная вами программа шифрования.

эти два направления лицам, чип неразрывно связаны. Путем уменьшение и размера плашки и расхода энергии обломока, они могут после этого увеличить число Ядров на сказанном обломоке. В конце концов, это тоже ударит по стене, вызывая другую, более радикальную парадигму сдвиг.

причина этого сдвига парадигмы в том, что мы приближаемся к пределам кремния как основного материала для производства чипов. Это то, что Intel и другие работают над решением в течение некоторого времени. Intel заявила, что у нее есть альтернатива кремнию в работах, и мы, вероятно, начнем видеть его где-то после 2017 года. В дополнение к этому новому материалу Intel также изучает 3D-транзисторы, которые могут "эффективно утроить вычислительную мощность". Здесь статья упоминая обе эти идеи: http://apcmag.com/intel-looks-beyond-silicon-for-processors-past-2017.htm

• потери тепла H равная 4-я степень частоты f.

  H ~ f^4

  так, незначительное увеличение частоты приводит к высоким тепловым потерям.

• дальше миниатюризации

  более высокая частота приводит к дальнейшей минимизации кристалла. На данный момент у нас нет технологий для эффективной работы с нанометровыми материалами и нанометрами предел.

Как указано в нескольких других ответах, производители процессоров хотят сохранить тактовые частоты для контроля энергопотребления и рассеивания тепла. Для того, чтобы сделать больше работы на той же тактовой частоте, несколько стратегий используются.

большие кэши памяти на чипе могут хранить больше данных "близко" к процессору, доступных для обработки с минимальной задержкой, в отличие от основной памяти, которая намного медленнее для доставки данных на процессор.

различные инструкции процессора принимают различное количество тактов для завершения. Во многих случаях можно использовать простую схему для реализации операции в течение нескольких тактов, или более сложную схему, чтобы сделать так в меньшем количестве.

наиболее ярким примером этого в эволюции Intel является Pentium 4, который был большим выбросом в тактовой частоте, но не работал пропорционально хорошо. Инструкции по сдвигу битов, которые в предыдущих микросхемах могли сдвигать 32 бита за один цикл, использовали гораздо более простую схему в Pentium 4, которая требовала одиночный цикл для каждого битового сдвига. Ожидалось, что архитектура Pentium 4 будет масштабироваться до гораздо более высоких тактовых частот из-за своей простоты, но это не сработало, и быстрая, сложная схема сдвига вернулась в ядре и более поздних архитектурах.