Quais outros fatores além da velocidade do clock influenciam o desempenho de uma CPU? [duplicado]

Question

Tendo visto várias pessoas testando emuladores poderosos em seus computadores, cheguei a surpreender ao ouvir sobre como uma CPU pode ter o triplo da velocidade do clock, mas ainda tem um pior desempenho single-threaded; ou como uma CPU pode usar 16 threads, mas uma forçada a usar um single-thread pode limpar o chão usando 1 thread e toneladas de troca rápida de contexto, mesmo assumindo um aplicativo multi-thread.

Alguns dos melhores processadores da Intel podem ser tão subclados quanto possível e ainda executar programas muito exigentes perfeitamente, e alguns desses processadores Atom podem ter overclock o máximo possível e ainda não executá-los sem cortar / atrasar, etc. Aqui está o que eu notei:

Um Intel i7 5960x de 1,5 GHz pode executar os últimos Photoshop e Adobe After Effects, incluindo emuladores PS2 / GameCube / Wii e jogos em alta velocidade; um Celeron 450 a 3,3 GHz com overclock quase não consegue fazer o mesmo, e é tecnicamente mais que o dobro da velocidade do clock.

Além disso, um Atom N270 de 4 GHz parece ter um desempenho pior do que um i7 5960x de 1 GHz. Por que isso acontece?

Com esses realmente novos e caros processadores Intel, a velocidade do clock parece significar muito pouco, já que eles podem ser de 1,9 GHz e rodar tudo, enquanto alguns processadores de 3/4/5 + GHz de antigamente não conseguem.

Tão rápido que até mesmo forçado a usar um único núcleo enquanto outra CPU usa vários núcleos, eles podem fazer melhor.

    

Answer 1

A velocidade do clock da CPU é apenas um dos fatores muitos em "velocidade". Velocidade do barramento, velocidade da memória, velocidade do disco, conjuntos de instruções, cache, design do aplicativo, etc, etc. Todos esses fatores desempenham um papel na velocidade geral.

As CPUs Intel Atom não são projetadas para cálculos intensos. Eles são projetados para computação de baixa potência. É por isso que muitas vezes eles não têm ventiladores ou dissipadores de calor.

A ferramenta certa para o trabalho, como eles dizem.

    

Answer 2

A velocidade de clock fornecida pelas especificações é a velocidade do clock externo ou a taxa de transferência de dados de e para a CPU. Nos processadores Celeron e Atom, esta também é a velocidade do clock interno. Para o i3, i5 e i7, o relógio é multiplicado para dar um relógio interno mais rápido. O i7, com múltiplos núcleos, irá pré-formatar uma CPU Atom com o mesmo clock interno.

    

Answer 3

Existem duas coisas que podem limitar o desempenho entre as CPUs: os fatores internos e os fatores externos.

Basicamente, os fatores internos são o que é intrínseco à arquitetura interna do núcleo da CPU. A primeira coisa a notar é o número de ciclos por instrução que sua CPU requer. Por exemplo, em operações de ponto flutuante, passou de 50 ou 60 ciclos nas CPUs antigas para algo como 3 ou 4 agora. Isso também é sem considerar novas instruções que podem, por exemplo, realizar 4 multiplicações ao mesmo tempo em um núcleo.

Depois vem a segunda grande diferença entre muitas arquiteturas é o pipelining. Como uma instrução leva tempo para ser executada, as arquiteturas modernas tentam executar mais de uma instrução ao mesmo tempo, se forem independentes e usarem partes diferentes da CPU. As CPUs mais inteligentes também podem solicitar o acesso à memória antecipadamente e obter menos atrasos. O Atom é, por design e fora dos últimos designs, bastante ruim, porque um pipeline complexo usa muita energia. Você pode se lembrar da arquitetura do Netburst como um exemplo terrível do que acontece quando você tenta fazer um pipeline muito grande.

Nos fatores externos, a memória e o tamanho e a arquitetura dos caches afetam muito o desempenho, dependendo do código. Se eu assumir que meu código de teste de benchmark se encaixa no cache do i7, mas não no Atom, você pode imaginar que o Atom perderá muito por causa disso. O Atom usa caches menores e tem uma latência maior quando requer acesso à memória. É por isso que ele terá um desempenho muito ruim comparado a um i7 quando há muitos acessos à memória: as CPUs precisam buscar a memória principal o tempo todo e isso é lento.