Katrs, kas iegādājies datoru vēlas pārliecību, ka savu naudu ir iztērējis lietderīgi, iegūstot pretī uzticamu darba zirdziņu, kas neliks kaunēties un kalpos vismaz 5 gadus. Informācijas tehnoloģiju jaunumu apskates resursi internetā parasti ir pilni ar sajūsmas pilniem komentāriem par jaunākajām procesoru paaudzēm un tie nebūt nav radušies velti. Tā kā šādi portāli no mārketinga viedokļa ir iespēja veicināt jaunākās, un lielākoties arī dārgākās produkcijas noietu, tad uzņēmumu sabiedrisko attiecību daļas nereti gatavo globālas relīzes, ar mērķi iekārdināt potenciālos pircējus un likt sajusties mazvērtīgiem pieticīgākas jaudas un jau daudzus gadus nokalpojuša datora īpašniekiem.
Bet kā tad īsti noteikt, vai datora galvenā komponente – procesors – ir labs? Kopš pirmo personālo datoru parādīšanās un x86 procesoru kļūšanas par standartu, procesoru izstrādātāji savstarpējā cīņā ir demonstrējuši apbrīnojamu fantāziju, piedāvājot dažādas veiktspējas mērījumu metodes, kas izceļ sava ražojuma produkciju, bet pazemo sāncenšus. Ieskatīsimies vēsturē:
Megahercu mīts ir apzīmējums, kas atspoguļo kļūdainu priekšstatu (kuru stimulēja Intel) par to, ka lielāks procesora takts frekvences ātrums automātiski nozīmē ražīgāku veiktspēju. Savukārt megahercu mīta apzīmējumam “kājas aug” no Apple reklāmas komunkācijas – tā kā cīņā par pircēja naudas maku visi līdzekļi ir labi, Apple nekautrējās salīdzināt cik ātri vienus un tos pašus uzdevumus ir iespējams veikt uz 867MHz ātra PowerPC G4 procesora un cik ātri uz procesora, kas pēc takts frekvences ir 2 reizes ātrāks – uz 1.7 GHz Pentium 4 procesora. Izrādījās, ka pēc herciem divreiz lēnākais G4 tiek galā ar uzdotajiem uzdevumiem divreiz ātrāk nekā skaitļošanas platjoslas saimnieks P4. Izsmejot x86 PC lietotājus un neiedomājoties, ka pēc pieciem gadiem, paši savos datoros liks iekšā apņirgto x86 procesoru, Apple komentārs bija sevišķi ass: “Vārds, kādu mēs tam (priekšstatam, ka lielāki herci = lielāka jauda – Autora komentārs) ir megahercu mītsâ€. Lai gan šajā skrējiena aplī Apple svinēja pilnīgu uzvaru, sāncenši gluži pamatoti aizrādīja, ka godīgi salīdzināt būtu vienādas arhitektūras procesorus. Š is disputs noslēdzās ar AMD piedāvājumu turpmāk procesoru veiktspēju noteikt nevis pēc gigahercu daudzuma, bet gan pēc formulas:
Procesora veiktspēja ir vienāda ar vienas takts laikā izpildāmo instrukciju skaita reizinājumu ar procesora takts frekvenci.
Š o veiktspējas analoģiju var labi iztēloties, ja procesoru iedomājas kā platjoslas šoseju, kurā, lai nokļūtu no punkta A līdz B, vairākas automašīnas (instrukcijas) spēj braukt paralēlās braukšanas joslās. Neveiktspējīgākā, bet ātraka procesora darbības principa izskaidrošanai var piesaukt šādu analoģiju – ir garš tilts, uz kura nav ātruma ierobežojuma, taču vienlaicīgi uz tilta var kustēties tikai viena mašīna. Realitātē mašīnas, kas pārvietojas lēnāk, taču paralēli un uz platjoslas ceļa, sasniegs savu mērķi kopējā laika izteiksmē ātrāk nekā tās, kas brauks ātri, taču vienlaicīgi visa ceļa garumā tikai pa vienai.
Uzziņai: PowerPC G4 paaudzes procesors spēja vienlaicīgi izpildīt 16 instrukcijas – tas arī skaidro Intel Pentium 4 pieticīgo sniegumu, jo “penis” spēja izpildīt vien 3 instrukcijas.
Elementāra aritmētika parāda, ka 867*16=13872 (veiktspējas indekss G4 gadījumā), bet 1700*3=5100 (veiktspējas indekss P4 gadījumā). Godīgākie interneta apskatnieki, recenzējot Intel Pentium 4 atzīmēja, ka viņiem radies iespaids, ka lielais ātrums ir panākts uz samazināta vienā taktī izpildāmo instrukciju skaita. Kas arī lielā mērā izrādījās patiesība. Laikam jau ne velti atsevišķi procesoru ražotāji informāciju par to, cik instrukcijas procesors spēj izpildīt vienā taktī, nobēdzina dziļi dokumetācijas PDF failos. Tā teikt, ja nav ar ko lepoties, tad klientam nerādīsim vispār.
Parādoties divu un vairākkodolu procesoriem AMD ierosinātā formula tika papildināta ar vēl vienu reizinātāju – kodolu skaitu. Taču arī šī formula nespēj pietiekami izsmeļoši aprakstīt procesora varēšanu.
Uz procesora korpusa lepni uzdrukātais gigahercu apjoms ne vienmēr spēj liecināt par procesora patieso veiktspēju. Tas ir līdzīgi, kā ar augstas klases automobiļiem – to ātrumam jāiet rokrokā ar borta datora spēju stabilizēt spēkratu sānslīdes gadījumā, ar spēju samērot degvielas patēriņu ar braukšanas ātrumu un simtiem citiem mazu tehnoloģiju, kas pirmajā mirklī šķiet nebūtiskas, taču, ja to nebūtu vispār, mēs uzreiz pamanītu, ka automašīna, pie kuras stūres mēs sēžam, ir maigi izsakoties tehnoloģiski nesabalansēts veidojums, kurš nekādā veidā neatbilst mūsu kā patērētāju gaidām. Ar procesoriem ir līdzīgi – nemanāmais apmierinājums, ko gūstam to izmantojot, ir tieši saistīts ar tehnoloģijām, kas procesorā ir realizētas. Līdztekus tādiem rādītājiem, kā takts frekvences ātrumam, pirmā, otrā un trešā līmeņa starpuzglabāšanas atmiņas apjomiem un sistēmas kopnes ātrumam, ne to mazāko lomu spēlē instrukcijas, kas realizētas procesorā.
Kas tad ir instrukcijas?
Vienkāršotā valodā runājot, tās ir tehnoloģijas, kā procesors mijiedarbosies ar datiem, mašīnkodu, reģistriem un pārējo komandu un datu plūsmu, kas programmas darbības laikā tiek nodota procesoram skaitļošanas darbību veikšanai, proti, apstrādei.
Kāpēc instrukcijas ir svarīgas?
Vai esat pamanījis, ka nereti uz viena un tā paša ātruma datoriem, piemēram, atšķiras laiks, kādā tiek iekš Adobe PhotoShop atvērti lielizmēra attēli, vai, piemēram, konvērtēts mp3 fails? Nereti, tas ir saistīts ar to, ka programma šo darbību veikšanai var izmantot instrukcijas, kas ir realizētas procesorā, un tādējādi paveikt uzdoto daudz ātrāk.
Jaunu instrukciju radīšanas Intel vai AMD inženieru smadzeņu fermās pamatā parasti ir datorpasaules mainīšanās. Piemēram, līdz interneta laikmeta sākumam 1995. gadā, datorlietotāji uz datora pārsvarā darbināja biroja programmatūru, taču pēc 1995. gada tiem kļuva pieejams internets, kas iesākumā bija dizaina ziņā ļoti pieticīgs, taču drīz vien tika “izdaiļots†ar bagātīgu multimediju saturu, kuru procesori nespēja vairs pietiekami ātri apstrādāt. Milzīgu artavu procesora instrukciju attīstībā arī deva datorspēles.
Tieši tāpēc procesora prasmes tika papildināts ar speciālām SSE instrukcijām, labākai multimediju satura demonstrēšanas veiktspējai. Tā kā internets, filmu un spēļu industrija ar katru gadu attīstās ar vien straujāk, radot arvien “smagākas†un interaktīvākas mājas lapas, arvien augstākas izšķirtspējas filmas un arvien resursprasīgākas spēles, arī procesoriem ir jāspēj turēt šai izaugsmei līdzi, tālabad ik pēc diviem gadiem tiek izstrādāta jauna SSE instrukciju paaudze (šobrīd beidzamā paaudze ir Intel AVX instrukcijas, kas debiju piedzīvos nākamā gada Intel un AMD procesoros).
Ja no instrukciju viedokļa mēs salīdzinām, piemēram, ātruma ziņā identus procesorus – Taivānas ražotāja DM&P Electronics Vortex86MX un Intel Atom – tad izrādās, ka Atom ir galvastiesu pārāks, jo uztur veselu virkni multimediju instrukciju MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, kamēr Vortex86MX tikai vienu vienīgu interneta paša pirmsākuma instrukciju – MMX. Minēt, ar kuru procesoru aprīkota sistēma sagādās lielāku gandarījumu interneta pārlūkošanā nav vajadzības…
* Autors atvainojas visiem BMW vadītājiem, kuru pašcieņu tas varētu būt aizskāris.
Savā laikā Intel meklējot katru iespēju, kā palielināt savu procesoru popularitāti, ieviesa jaunu kritēriju procesoru mērīšanā – veiktspēja attiecībā pret patērēto vatu (Performance per watt). Pēc pusgada gan Intel pārtrauca savā mārketinga komunikācijā izmantot šādu mērījumu metodi, jo izrādījās, ka pēc šādiem kritērijiem Intel procesori nav tie labākie, tos pārspēja teju vai viss AMD un VIA Technologies piedāvājums (salīdzinājamās kategorijās).
Š ī tehnoloģija paredz procesora mērījumus ikdienas noslodzes un pilnas noslodzes apstākļos. Ar ikdienas noslodzi tiek saprasta rutīnas interneta pārlūkošana, mūzikas klausīšanās, darbs ar ofisa programmatūru, savukārt pilna noslodze ir procesora kalpināšana stresa apstākļos – video atskaņošana, 3D spēļu spēlēšana, konvertēšana u.t.t. Tā kā šī mērīšanas metode ir cieši saistīta ar to datoru segmentu, kur ir svarīgs katrs santīms par elektrību (piem., serveri vai datorizmantošana valstīs, ar dārgu / vienmēr trūkstošu elektrību) vai baterijas darbības laiks, tai pēc taisnības vajadzētu piesaistīt vēl vienu kategoriju – procesora dīkstāves energopatēriņš (kurš parasti Intel procesoriem ir diezgan augsts, kas arī ir iemesls, kāpēc šo rādītāju diez vai atradīsiet specifikācijās).
Metodes pamatā ir ļoti lietišķa pieeja, ko uzņēmumu grāmatvedība pazīst, kā izdevumu – ieņēmumu salīdzināšanu.
Ieskatam par dažādu procesoru indeksiem, izmantojot šo veiktspējas mērījumu metodi, var aplūkot šo holandiešu klēpjdatoru apskates saitu: https://notebookspot.nl/charts/cpu/0/ (Tabulā atspoguļotā informācija ir nepilnvērtīga, jo AMD ražojuma procesori tajā ir ļoti minimāli pārstāvēti).
Kā viena no visobjektīvākajām veiktspējas mērījumu metodēm ir specializētu programmu izmantošana, kas sistematizēti un kompleksi spēj notestēt procesora veiktspējas dažādus aspektus un atsevišķos gadījumos salīdzināt ar citiem procesoriem, izmantojot tiešsaistes datu bāzi. Tā kā šie uzdevumi ir visai standartizēti, šķiet, ka to izpildīšanas iespējām uz visiem procesoriem vajadzētu būt vienādām. Diemžēl tā nav.
Tas ir saistīts ar diviem visai vienkāršiem faktoriem.
1) Standarta instrukciju realizējuma atšķirības – Problēmu sagādā tas, ka Intel konkurentiem nav iespējas piekļūt pie detalizētas dokumentācijas, kā Intel -industrijas standartu noteicēja – ir izstrādājusi vienu vai otru instrukciju. Konkurents (AMD, VIA) ir spiests rakstīt savu instrukciju, kas nodrošina to pašu funkcionalitāti, bet nereti tā ir citādāk realizēta. Savukārt veiktspējas uzdevumu izstrādātāji visupirms orientējas pēc Intel izsniegtās dokumentācijas par instrukcijām, tādējādi nereti optimizējot testus par labu Intel procesoriem.
2) Konkurentu riteņos bāzti sprunguļi – Izgājušogad datorpētnieks Ä€gners Fogs atklātībai nodeva faktu, ka ar Intel kompilatoru kompilētājās programmās ir iestrādāts speciāls kods, kas, konstatējot, ka procesors, uz kura tiek darbināta programma, nav Intel ražojuma, automātiski atslēdz to instrukciju lietošanu, kas programmas darbību paātrinātu. Tā kā daudzas veiktspējas programmas optimizētākai multimediju satura atskaņošanai ir kompilētas, izmantojot Intel kompilatoru, rezultāti neizbrīna. Foga mērījumi atklāja, ka Intel kompilators AMD procesorus apdala par 20-25%, bet VIA procesorus par 25-35%. Cik vēl programmu pasaulē ir kompilētas ar Intel procesoru atliek vien minēt…
Kā jau vienmēr tas dzīvē notiek ar strīdīgām situācijām, tad taisnība ir kaut kur pa vidu. Žēl, ka neviens īsti nezina, kur ir šis “vidsâ€. Kā noteikt, vai procesors ir labs vai slikts, lai paliek katra paša ziņā. Varbūt Jums ir kāda sava īpaša metode? Vai pieredze? Nekautrējaties par to izstāstīt komentāros.
.
