Nota: questa risposta è scritta partendo dal presupposto che le CPU confrontate sono costituite da SoC basati su Intel, AMD e ARM disponibili in commercio dal 2006 al 2015 circa. Qualsiasi serie di misurazioni di confronto non sarà valida dato un ambito sufficientemente ampio; Volevo fornire una risposta molto specifica e "tangibile" qui, coprendo anche i due tipi di processore più utilizzati, quindi ho formulato una serie di ipotesi che potrebbero non essere valide nel caso assolutamente generale della progettazione della CPU. Se hai i nitpick, tienilo a mente prima di condividerli. Grazie!
Diamo una cosa chiara: MHz / GHz e il numero di core non sono più un indicatore affidabile delle prestazioni relative di due processori arbitrari.
Nel migliore dei casi erano numeri discutibili anche in passato, ma ora che abbiamo dispositivi mobili, sono indicatori assolutamente terribili. Spiegherò dove possono essere utilizzati più avanti nella mia risposta, ma per ora, parliamo di altri fattori.
Oggi, i numeri migliori da considerare quando si confrontano i processori sono la Thermal Design Power (TDP) e la Feature Fabrication Size , nota anche come "fab size" (in nanometri - nm ).
Fondamentalmente: all'aumentare della Potenza di progettazione termica, aumenta la "scala" della CPU. Pensa alla "scala" tra una bicicletta, un'auto, un camion, un treno e un aereo cargo C-17. TDP più elevato significa scala più ampia. Il MHz può essere o meno superiore, ma altri fattori come la complessità della microarchitettura, il numero di core, le prestazioni del predittore di diramazione, la quantità di cache, il numero di pipeline di esecuzione, ecc. Tendono tutti ad essere più elevati con processori di scala.
Ora, al diminuire delle dimensioni del fab , aumenta l '"efficienza" della CPU. Quindi, se assumiamo due processori progettati esattamente allo stesso modo, tranne per il fatto che uno di essi è ridimensionato a 14 nm mentre l'altro è a 28 nm, il processore a 14 nm sarà in grado di:
- Esegui almeno la stessa velocità della CPU di dimensioni superiori;
- Fallo usando meno energia;
- Fallo dissipando meno calore;
- Fallo utilizzando un volume più piccolo in termini di dimensioni fisiche del chip.
Generalmente, quando aziende come Intel e i produttori di chip basati su ARM (Samsung, Qualcomm, ecc.) Riducono le dimensioni del fab, tendono anche ad aumentare un po 'le prestazioni. Ciò ostacola esattamente quanta efficienza energetica possono ottenere, ma a tutti piace che le loro cose funzionino più velocemente, quindi progettano i loro chip in modo "bilanciato", in modo da ottenere alcuni guadagni di efficienza energetica e alcuni miglioramenti delle prestazioni. D'altra parte, potrebbero mantenere il processore esattamente affamato di potenza rispetto alla generazione precedente, ma aumentare notevolmente le prestazioni ; o, che potevano tenere il processore esattamente alla stessa velocità della generazione precedente, ma ridurre il consumo energetico molto .
Il punto principale da considerare è che l'attuale generazione di CPU per tablet e smartphone ha un TDP da 2 a 4 Watt e una dimensione favolosa di 28 nm. Un processore desktop di fascia bassa del 2012 ha un TDP di almeno 45 Watt e una dimensione favolosa di 22 nm. Anche se il System On Chip (SoC) del tablet fosse collegato a una fonte di alimentazione di rete A / C, quindi non deve preoccuparsi del consumo di energia (per risparmiare la batteria), un SoC per tablet quad-core perderebbe completamente ogni singolo benchmark della CPU a un processore dual-core "Core i3" di fascia bassa del 2012 funzionante a GHz forse inferiore.
Le ragioni:
- I chip Core i3 / i5 / i7 sono MOLTO più grandi (in termini di numero di transistor, area della matrice fisica, consumo di energia, ecc.) Rispetto a un chip tablet;
- I chip che vanno sui desktop si preoccupano MOLTO meno del risparmio energetico. Software, hardware e firmware si combinano per ridurre drasticamente le prestazioni sui SoC mobili al fine di garantire una lunga durata della batteria. Sui desktop, queste funzionalità sono implementate solo quando non incidono in modo significativo sulle prestazioni di fascia alta e quando un'applicazione richiede prestazioni di fascia alta, queste possono essere fornite in modo coerente. Su un processore mobile, spesso implementano molti piccoli "trucchi" per far cadere fotogrammi qua e là, ecc. (Nei giochi, ad esempio) che sono per lo più impercettibili alla vista ma risparmiano la durata della batteria.
Un'analogia chiara a cui ho appena pensato: potresti pensare a un "MHz" di un processore come il misuratore "RPM" sul motore a combustione interna di un veicolo. Se accendo il motore della mia moto a 6000 RPM, ciò significa che può tirare più carico rispetto al motore principale a 16 cilindri di un treno a 1000 RPM? No certo che no. Un motore primo ha circa 2000 a 4000 cavalli ( esempio qui ), mentre un motore motociclistico ha circa 100 a 200 cavalli ( esempio qui del motore motociclistico più alto mai mai superato 200 CV).
TDP è più vicino alla potenza di MHz, ma non esattamente.
Un controesempio è quando si confronta qualcosa come un processore Intel Core i5 "Haswell" (4a generazione) modello 2014 con qualcosa come un processore AMD di fascia alta. Queste due CPU avranno prestazioni vicine, ma il processore Intel utilizzerà il 50% in meno di energia! In effetti, un Core i5 da 55 Watt può sovraperformare una CPU "Piledriver" AMD da 105 Watt. Il motivo principale qui è che Intel ha una microarchitettura molto più avanzata che si è allontanata da AMD in termini di prestazioni dall'inizio del marchio "Core". Intel ha anche fatto avanzare le sue dimensioni favolose molto più velocemente di AMD, lasciando AMD nella polvere.
I processori desktop / laptop sono in qualche modo simili in termini di prestazioni, fino a quando non si arriva a piccoli tablet Intel, che hanno prestazioni simili ai SoC mobili ARM a causa dei limiti di potenza. Ma fino a quando i processori desktop e "full scale" per laptop continueranno a innovare anno dopo anno, il che sembra probabile, i processori per tablet non li supereranno.
Concluderò dicendo che MHz e # di core non sono metriche completamente inutili. È possibile utilizzare queste metriche quando si confrontano CPU che:
- Sono nello stesso segmento di mercato (smartphone / tablet / laptop / desktop);
- Sono nella stessa generazione di CPU (ovvero i numeri sono significativi solo se le CPU si basano sulla stessa architettura, il che significa che sarebbero state rilasciate nello stesso periodo);
- Hanno le stesse dimensioni favolose e TDP simile o identico;
- Quando si confrontano tutte le loro specifiche, differiscono principalmente o unicamente in MHz (velocità di clock) o numero di core.
Se queste affermazioni sono vere su due CPU, ad esempio Intel Xeon E3-1270v3 e Intel Xeon E3-1275v3, confrontarle semplicemente con MHz e / o # di core può fornire un indizio della differenza in termini di prestazioni, ma la differenza sarà molto più piccola di quanto ci si aspetti sulla maggior parte dei carichi di lavoro.
Ecco un piccolo grafico che ho creato in Excel per dimostrare l'importanza relativa di alcune delle comuni specifiche della CPU (nota: "MHz" in realtà si riferisce alla "velocità di clock", ma ero di fretta; "ISA" si riferisce a "Set di istruzioni Architecture ", ovvero la progettazione effettiva della CPU)
Nota: questi numeri sono cifre approssimative / a sfera basate sulla mia esperienza, non su alcuna ricerca scientifica.
