Современная электроника: пропорциональна ли частота производительности?

«Качество важнее количества». Эти слова являются девизом войск специального назначения Польши, но применимы они ко многим сферам нашей жизни. И к электронике также. Недавно стал свидетелем яростного спора на одном из форумов. Предметом обсуждения был вопрос: может ли из двух разных процессоров быть более производительным тот, тактовая частота которого ниже?

Толчок к возникновению этой дискуссии дал обзор сравнительно нового двухсимочного смартфона Highscreen Yommy Duo. В статье говорилось, что процессор этого телефона (MediaTek MTK6573 с тактовой частотой 650 MГц) не уступает Qualcomm MSM7227T с частотой 800 MГц. Так может ли это быть правдой? Сперва разберемся в определениях

Порой дополнительную неразбериху вносит невнимательность. Прочел человек абзац, кое-что из него не понял или понял не так, сделал ошибочные выводы, а затем доказывает собственную правоту с пеной у рта. Ну не понял человек, что речь в обзоре идет о производительности!

Тактовая частота — одна из технических характеристик процессора. Она показывает с какой частотой поступают синхронизирующие импульсы на вход схемы за одну секунду. Обычно термин употребляется применительно к компонентам компьютерных систем. В самом первом приближении тактовая частота характеризует производительность подсистемы (процессора, памяти и пр.), то есть количество выполняемых операций в секунду.

Частота системной шины — частота системной шины, обеспечивающей соединение между центральным процессором и внутренними устройствами.

Совсем другое дело — производительность. Существует несколько подходов к определению производительности процессора. Наиболее распространенным и поэтому общепринятым способом является определение способности процессора производить вычисления с плавающей точкой. Измеряется эта величина в FLOPS (Floating Point Operations Per Second).

Безусловно, повышение частоты способно увеличить производительность, но для всего есть предел. Препятствуют повышению частот явления, которые при работе на высоких частотах и при более точном техпроцессе негативно влияют на работу «камня». Это и повышенное энергопотребление (как следствие — большая теплоотдача), и паразитная емкость, и эффект тоннеля в транзисторах.

А значит повышать производительность нужно другими методами — схемотехническими и микропрограммными. Первые предполагают создание дополнительных вычислительных конвейеров, увеличение объема и скорости работы кеш-памяти данных и команд. Вторые — оптимизацию микрокода процессора, реализацию поддержки различных наборов инструкций и технологий для ускорения вычислений. Примеры из новейшей истории

Первый яркий пример — разработка корпорацией Intel технологии Hyper Threading, которая стала применяться в серверных процессорах Xeon, а затем в ПК-шных Pentium 4. Это технология многопоточной обработки команд, превращающая одноядерный процессор Intel Pentium 4 в псевдодвуядерный, позволяя выполнять некоторые команды параллельно и увеличивая, тем самым, производительность в отдельных приложениях. Этим инженеры добились эмуляции двухпотоковых вычислений — операционная система видит вместо процессора два.

Ответ от AMD — процессоры серии Athlon XP с «рейтинговой частотой». Например, Athlon XP 3000+ работал с тактовой частотой 2167 Мгц, а цифра «3000+» в названии говорила о том, что по производительности этот процессор сравним с Pentium-ами, с частотой 3 Ггц.

Затем появись первые двуядерные процессоры, за ними процессоры с четырьмя, шестью и более ядрами. И это для настольных ПК (о серверных системах не говорим).

Процессор не умеет думать, он может только считать. На оптимизацию вычислений и направлены все эти уловки.

Все приемы, применяемые для компьютерных процессоров, в полной мере актуальны и для процессоров мобильных устройств.

Возвращаясь к дискуссии, о которой упоминалось в первых абзацах, замечу, что MTK6573 хоть и «китаец», но очень «свежий». И, судя по отзывам и видеообзорам Highscreen Yommy Duo, со всей аппаратной начинкой, а она включает в себя и большой WVGA экран с емкостным сенсором, и GPS, и Wi-Fi и две симки, одна из которых может работать в 3G сетях, он справляется на «пять». И это со своими 650 Мгц — цифра, характерная для смартфонов среднего класса и не с такой богатой начинкой. Так может ли это быть правдой?

Признаюсь, не раскопал в Сети все характеристики MTK6573 и Qualcomm MSM7227T, не скажу точно, за счет чего MediaTek может выигрывать. Наверняка знаю одно — при грамотном подходе разработчиков и должной оптимизации основных компонентов 650 Мгц могут быть производительнее 800. Подводя итоги

Не пою хвалебные оды обсуждаемому телефону. Пусть о том, насколько эта модель удачна, через какое-то время расскажут пользователи. Безусловно, разные процессоры могут показывать разные результаты в зависимости от тестов или видов работы. Одним лучше удается кодирование видео, другим — работа с огромными архивами данных или математические тесты. Да и общая производительность системы зависит от многих факторов. Я рассматривал процессоры, а ведь очень важна частота системной шины и ее тип, скорость работы памяти, соотношение этих двух величин, количество устройств, прерывания которых процессор должен обрабатывать…

Речь о том, что нельзя яростно отстаивать свою точку зрения и убеждать в своей правоте других, не зная даже азов. А сколько таких «специалистов», которые, как назло, часто становятся начальниками благодаря иным, не профессиональным умениям, и портят нам жизнь?