Hinweis: Diese Antwort wurde unter der Annahme verfasst, dass die verglichenen CPUs aus handelsüblichen Intel-, AMD- und ARM-basierten SoCs von etwa 2006 bis 2015 bestehen. Alle Vergleichsmessungen sind ungültig, wenn ein ausreichender Umfang vorliegt. Ich wollte hier eine sehr spezifische und "greifbare" Antwort geben und gleichzeitig die beiden am häufigsten verwendeten Prozessortypen abdecken. Daher habe ich eine Reihe von Annahmen getroffen, die im absolut allgemeinen Fall des CPU-Designs möglicherweise nicht gültig sind. Wenn Sie Nitpicks haben, denken Sie bitte daran, bevor Sie sie teilen. Vielen Dank!
Lassen Sie uns eines klarstellen: MHz / GHz und die Anzahl der Kerne sind kein verlässlicher Indikator für die relative Leistung von zwei beliebigen Prozessoren.
Das waren bestenfalls in der Vergangenheit zweifelhafte Zahlen, aber jetzt, wo wir mobile Geräte haben, sind sie absolut schreckliche Indikatoren. Ich werde später in meiner Antwort erklären, wo sie verwendet werden können, aber lassen Sie uns jetzt über andere Faktoren sprechen.
Heutzutage sind beim Vergleich von Prozessoren die Werte für Thermal Design Power (TDP) und Feature Fabrication Size (auch als "Fab Size" bezeichnet) (in Nanometern - nm ) die besten zu berücksichtigenden Werte .
Grundsätzlich gilt: Mit zunehmender Thermal Design Power steigt der "Maßstab" der CPU. Denken Sie an die "Skala" zwischen einem Fahrrad, einem Auto, einem Lastwagen, einem Zug und einem C-17-Frachtflugzeug. Eine höhere TDP bedeutet einen größeren Maßstab. Der MHz kann höher sein oder auch nicht , aber andere Faktoren wie die Komplexität der Mikroarchitektur, die Anzahl der Kerne, die Leistung des Verzweigungsprädiktors, die Größe des Caches, die Anzahl der Ausführungspipelines usw. sind in der Regel höher. Prozessoren skalieren.
Mit abnehmender Baugröße steigt nun die "Effizienz" der CPU. Wenn wir also zwei Prozessoren annehmen, die genau gleich konstruiert sind, mit der Ausnahme, dass einer auf 14 nm verkleinert ist, während der andere auf 28 nm skaliert ist, kann der 14-nm-Prozessor:
- Führen Sie mindestens so schnell wie die höhere fab Größe CPU;
- Verwenden Sie dazu weniger Strom.
- Tun Sie dies, während Sie weniger Wärme abführen.
- Verwenden Sie dazu ein kleineres Volumen im Hinblick auf die physische Größe des Chips.
Wenn Unternehmen wie Intel und die ARM-basierten Chiphersteller (Samsung, Qualcomm usw.) die Fab-Größe verringern, tendieren sie im Allgemeinen auch dazu, die Leistung ein wenig zu steigern. Dies beeinträchtigt genau, wie viel Energieeffizienz sie erzielen können, aber jeder möchte, dass seine Produkte schneller laufen. Daher gestalten sie ihre Chips "ausgewogen", sodass Sie einige Energieeffizienzgewinne und einige Leistungsgewinne erzielen. Auf der anderen Extremen, könnten sie den Prozessor halten genau so leistungshungrige wie die vorherige Generation, aber die Leistung hochzufahren viel ; oder sie könnten den Prozessor exakt auf der gleichen Geschwindigkeit halten wie die vorherige Generation, aber den Stromverbrauch um ein Vielfaches reduzieren .
Das Wichtigste ist, dass die aktuelle Generation von Tablet- und Smartphone-CPUs eine TDP von 2 bis 4 Watt und eine Fab-Größe von 28 nm aufweist. Ein Low-End- Desktop-Prozessor aus dem Jahr 2012 hat eine TDP von mindestens 45 Watt und eine Fab-Größe von 22 nm. Selbst wenn das System On Chip (SoC) des Tablets an eine A / C-Netzstromquelle angeschlossen wäre, muss es sich nicht um einen Stromausfall kümmern (um Batterie zu sparen), würde ein Quad-Core-Tablet-SoC jeden einzelnen CPU-Benchmark vollständig verlieren auf einen 2012er Low-End "Core i3", Dual-Core-Prozessor mit möglicherweise niedrigerem GHz.
Die Gründe:
- Die Core i3 / i5 / i7-Chips sind VIEL größer (in Bezug auf Anzahl der Transistoren, physische Chipfläche, Stromverbrauch usw.) als ein Tablet-Chip.
- Chips, die in Desktops eingehen, kümmern sich VIEL weniger um Energieeinsparungen. Software, Hardware und Firmware reduzieren die Leistung mobiler SoCs erheblich , um eine lange Akkulaufzeit zu gewährleisten. Auf Desktops werden diese Funktionen nur implementiert, wenn sie die Top-End-Leistung nicht wesentlich beeinträchtigen, und wenn die Top-End-Leistung von einer Anwendung angefordert wird, kann sie konsistent angegeben werden. Auf einem mobilen Prozessor implementieren sie oft viele kleine "Tricks", um hier und da Frames usw. abzulegen (zum Beispiel in Spielen), die für das Auge meist nicht wahrnehmbar sind, aber die Batterielebensdauer verlängern.
Eine nette Analogie, an die ich gerade gedacht habe: Sie könnten sich das "MHz" eines Prozessors vorstellen, wie das "RPM" -Zeichen des Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs. Wenn ich den Motor meines Motorrads auf 6000 U / min hochdrehe, bedeutet das, dass es bei 1000 U / min mehr Last ziehen kann als die 16-Zylinder-Antriebsmaschine eines Zuges? Nein natürlich nicht. Eine Kraftmaschine leistet etwa 2000 bis 4000 PS ( Beispiel hier ), während ein Motorradmotor etwa 100 bis 200 PS leistet ( Beispiel hier für den stärksten Motorradmotor aller Zeiten, der nur 200 PS leistet).
TDP ist näher an der Leistung als MHz, aber nicht genau.
Ein Gegenbeispiel ist der Vergleich eines Intel Core i5-Prozessors des Modells "Haswell" (4. Generation) von 2014 mit einem AMD-High-End-Prozessor. Diese beiden CPUs haben eine ähnliche Leistung, aber der Intel-Prozessor verbraucht 50% weniger Energie! In der Tat kann ein 55 Watt Core i5 eine 105 Watt AMD "Piledriver" -CPU oft übertreffen. Der Hauptgrund hierfür ist, dass Intel eine viel fortschrittlichere Mikroarchitektur hat, die sich seit dem Start der Marke "Core" von AMD abhebt. Intel hat auch ihre Fab-Größe viel schneller als AMD gesteigert und AMD im Staub gelassen.
Desktop- / Laptop-Prozessoren sind in Bezug auf die Leistung etwas ähnlich, bis Sie auf winzige Intel-Tablets kommen, die aufgrund von Leistungsbeschränkungen eine ähnliche Leistung wie mobile ARM-SoCs aufweisen. Aber solange Desktop- und "Full-Scale" -Laptop-Prozessoren Jahr für Jahr innovativ bleiben, was wahrscheinlich auch der Fall sein wird, werden Tablet-Prozessoren sie nicht überholen.
Abschließend möchte ich sagen, dass MHz und die Anzahl der Kerne keine völlig nutzlosen Metriken sind. Sie können diese Metriken verwenden, wenn Sie CPUs vergleichen, die:
- Im selben Marktsegment sind (Smartphone / Tablet / Laptop / Desktop);
- In derselben CPU- Generation sind (dh die Nummern sind nur dann aussagekräftig, wenn die CPUs auf derselben Architektur basieren, was normalerweise bedeutet, dass sie ungefähr zur selben Zeit freigegeben werden);
- Haben die gleiche Fabrikgröße und ähnliche oder identische TDP;
- Beim Vergleich aller Spezifikationen unterscheiden sie sich hauptsächlich oder ausschließlich in der MHz (Taktrate) oder der Anzahl der Kerne.
Wenn diese Aussagen für zwei CPUs zutreffen, z. B. für den Intel Xeon E3-1270v3 im Vergleich zum Intel Xeon E3-1275v3, können Sie einen Hinweis auf den Unterschied erhalten, wenn Sie sie einfach nach MHz und / oder Anzahl der Kerne vergleichen Bei der Leistung ist der Unterschied jedoch viel geringer als bei den meisten Workloads.
Hier ist ein kleines Diagramm, das ich in Excel erstellt habe, um die relative Bedeutung einiger gängiger CPU-Spezifikationen zu demonstrieren (Hinweis: "MHz" bezieht sich eigentlich auf "Taktrate", aber ich hatte es eilig; "ISA" bezieht sich auf "Befehlssatz") Architektur ", dh das tatsächliche Design der CPU)
Hinweis: Bei diesen Zahlen handelt es sich um ungefähre Werte / Standardwerte, die auf meinen Erfahrungen beruhen und nicht auf wissenschaftlichen Untersuchungen.
