В каких единицах измеряется производительность компьютеров
Быстродействие процессора — это одна из важнейших его характеристик, определяющая эффективность работы всей микропроцессорной системы в целом. Быстродействие процессора зависит от множества факторов, что затрудняет сравнение быстродействия даже разных процессоров внутри одного семейства, не говоря уже о процессорах разных фирм и разного назначения.
Выделим важнейшие факторы, влияющие на быстродействие процессора.
Прежде всего, быстродействие зависит от тактовой частоты процессора. Все операции внутри процессора выполняются синхронно, тактируются единым тактовым сигналом. Понятно, что чем больше тактовая частота , тем быстрее работает процессор , причем, например, двукратное увеличение тактовой частоты какого-то процессора снижает вдвое время выполнения команд этим процессором.
Однако надо учитывать, что разные процессоры выполняют одинаковые команды за разное количество тактов, причем количество тактов, затрачиваемых на команду, может изменяться от одного такта до десятков или даже сотен. В некоторых процессорах за счет распараллеливания микроопераций на команду тратится даже меньше одного такта.
Количество тактов, затрачиваемых на выполнение команды, зависит от сложности этой команды и от методов адресации операндов. Например, быстрее всего (за меньшее число тактов) выполняются команды пересылки данных между внутренними регистрами процессора. Медленнее всего (за большое число тактов) выполняются сложные арифметические команды с плавающей запятой , операнды которых хранятся в памяти.
Первоначально для количественной оценки производительности процессоров применялась единица измерения MIPS (Mega Instruction Per Second ), соответствовавшая количеству миллионов выполняемых инструкций (команд) за секунду. Естественно, изготовители микропроцессоров старались ориентироваться на самые быстрые команды. Понятно, что подобный показатель не слишком удачен. Для измерения производительности при выполнении вычислений с плавающей запятой (точкой) чуть позже была предложена единица FLOPS ( Floating point Operations Per Second ), но она по определению узкоспециальная, так как в некоторых системах операции с плавающей запятой просто не используются.
Время выполнения команд — важный, но далеко не единственный фактор, определяющий быстродействие . Большое значение имеет также структура системы команд процессора. Например, некоторым процессорам для выполнения какой-то операции понадобится одна команда , а другим процессорам — несколько команд. Какие-то процессоры имеют систему команд, позволяющую быстро решать задачи одного типа, а какие-то — задачи другого типа. Важны и методы адресации , разрешенные в данном процессоре, и наличие сегментирования памяти, и способы взаимодействия процессора с устройствами ввода/вывода и т.д.
Существенно влияет на быстродействие системы в целом и то, как процессор "общается" с памятью команд и памятью данных, применяется ли совмещение выборки команд из памяти с выполнением ранее выбранных команд.
При высокой сложности решаемых задач быстродействие системы зависит и от общего объема системной памяти. Ведь если системной памяти мало, системе приходится сохранять данные во внешней памяти (например, на магнитном диске), а это очень сильно (на несколько порядков) замедляет работу. Так что разрядность шины адреса процессора тоже важна.
Поэтому количественные показатели производительности процессоров очень условны, они лишь косвенно характеризуют быстродействие системы на базе этого процессора. Тем не менее, некоторые производители предлагают количественные показатели для своих процессоров, которые характеризуют время выполнения специально составленных тестовых программ , содержащих самые различные команды в тех или иных соотношениях.
Так, для сравнения производительности 32-разрядных процессоров фирма Intel, производящая процессоры для персональных компьютеров, в 1992 году предложила свою единицу измерения iCOMP Index (Intel COmparative Microprocessor Performance ). Для вычисления этого показателя используется смесь 16- и 32-битных целочисленных команд, команд с плавающей точкой, команд обработки графики и видео. В качестве базового взят процессор i486SX-25, чей индекс принят равным 100. В Таблице 3.2 приведены индексы iCOMP для некоторых процессоров фирмы Intel. Как видно из таблицы, за счет более развитой архитектуры процессоры семейства 486 всегда быстрее процессоров семейства 386, а любой Pentium быстрее любого процессора из семейства 486. Тактовая частота (указана в таблице через черточку) определяет производительность только в пределах одного семейства. В 1996 году разработчиками Intel был предложен другой показатель — iCOMP Index 2.0, для вычисления которого не используются 16-разрядные команды, зато введен мультимедийный тест, а за базу взят Pentium-120, чей индекс принят равным 100. В таблице 3.3 представлены эти показатели для некоторых типов процессоров Intel.
При этом надо учитывать, что измерения проводятся в составе системы, настроенной на максимальное быстродействие именно данных процессоров, и только самой фирмой Intel.
Ценность этих показателей и всех им подобных не слишком велика. Для конкретного компьютера и разных процессоров величина показателя может предоставить вполне объективные данные, позволяющие оценить, например, целесообразность замены процессора на более мощный. Но усредненность показателей iCOMP не позволяет точно сказать, как будет себя вести процессор в различных задачах, которые ориентированы на преимущественное использование разных типов команд .
Точная оценка быстродействия процессора возможна только в составе конкретной системы при решении определенной задачи. Но все перечисленные здесь факторы можно и нужно учитывать при выборе процессора. А количественные показатели помогают сделать выбор.
Sony и Microsoft представили точные спецификации новых консолей, и можно начать дискуссию о том, что нас ждёт в нашей любимой индустрии в ближайшие 5 лет. Производительность Xbox Series X – 12 терафлопс, а PlayStation 5 может похвастать «всего лишь» 10,28 терафлопсами. И это значит, что в следующем поколении японцы в теории слабее американцев на 14%.
Триллионы
Так что же это за терафлопс? Термин FLOPS - это сокращение от «floating point operations per second». То есть, количество операций с плавающей запятой, которые машина может обработать за одну секунду. Эта мера чрезвычайно важна для компьютеров и суперкомпьютеров. Благодаря последним проводятся сложнейшие вычисления, которые двигают науку вперёд. На данный момент самое быстрое в мире устройство имеет производительность в 148,6 петафлопс, то есть, 148,6 тысячи терафлопс, и это около 148 квадриллионов операций в секунду.
Терафлопс - это меньшая единица, чем петафлопс, и означает 1 триллион операций в секунду. PS5 сможет выполнять 10,28 триллиона таких вычислений, а Xbox Series X - до 12 триллионов. Разница в производительности обеих консолей составляет около 1,72 терафлопс, то есть в 1,72 миллиарда операций. Это значит, что консоль от Microsoft следующего поколения сможет показать, к примеру, более сложные объекты, больше спецэффектов или разместит на арене нескольких дополнительных противников.
Лирическое отступление и наблюдение. Разница между PS4 Pro производительностью в 4,2 терафлопса и Xbox One X с 6 терафлопсами практически такая же, как и в новых консолях.
Больше – значит лучше?
Теперь мы должны ответить на один очень и очень важный вопрос. Будет ли для нас иметь какое-то значение, если персонаж PS5 будет состоять, например, из 150 000 полигонов, а Xbox Series X - из 170 000 полигонов? Или тот факт, что на PS5 будет на 10 фейерверков меньше, чем на Xbox Series X? Или, к примеру, разница в 70 и 80 кадров в секунду? Или, возможно, малозаметная на глаз разница в разрешении? Это зависит от множества факторов: чего мы ждём от игры, жанр игры, какой у вас телевизор и так далее. Но если главное требование - лучшее качество, то вы в любом случае выберете PC.
Здесь уместным будет вспомнить слова двух руководителей Microsoft в недавнем прошлом.
В 2013 году топ-менеджер Microsoft Фил Харрисон (сейчас руководит проектом Google Stadia) уверял, что, если у одной платформы больше гигафлопс или терафлопс – это не имеет большого значения, так как важны «лучшие игры». Xbox One не удалось стать доминирующей платформой, в том числе и из-за меньшего количества терафлопс на старте. Однако это лишь одна из переменных.
Глава Xbox Фил Спенсер в июне 2017 года говорил в интервью журналисту GameCentral:
«Зачем вам 60 кадров в секунду? Единственное, что влияет на игровой процесс – это игры. Не все понимают, что означает 60 к/с против 30 к/c. Не все технически подкованы».
В случае с консолями вся дилемма выбора зависит от одного главного фактора – какие из игр будут работать лучше, более стабильно и без существенных просадок частоты кадров. И это зависит не только от количества терафлопс, но и от архитектуры консоли.
Многие люди жаловались, что для обычного человека презентация Sony была скучной и неинформативной. Потребителю всё равно, как быстро смогут передаваться данные между GPU, CPU, RAM, SRAM и другими компонентами. Мы хотим игр! Того, чего Марк Церни нам не показал. Но следует помнить, что это выступление должно было состояться на конференции GDC для разработчиков. Именно они будут создавать игры для PS5 в будущем.
Что происходит сейчас, или пара слов о SSD
Почему люди с богатым опытом в индустрии как мантру повторяют, что SSD изменит облик видеоигр?
Данный тип носителей существовал на рынке уже нескольких лет, и владельцы PC активно его используют, чтобы быстрей загружать систему, программы и игры. Однако, к сожалению, выдающегося развлекательного проекта, который использовал бы все возможности SSD на 100% мы так и не получили. Разработчики могут рекомендовать игрокам использовать SSD в системных требованиях, но не пишут, что он является необходимостью. С большой долей вероятности ситуация изменится, когда SSD-диски по умолчанию будут стоять в каждой новой консоли. Большинство разработчиков, в том числе и ведущих, при создании игры в первую очередь думают о консольном варианте.
В прессе появлялись заявления, восхваляющие новое поколение и защищающие более слабую спецификацию PS5. В основном, от сотрудников Naughty Dog, Ready At Dawn, а также от бывшего программиста Crytek Мэтта Филлипса. Последний написал следующие слова:
«Как программист с 15-летним опытом и 24 изданными ААА-играми на всех возможных платформах от Nintendo, Microsoft и PlayStation, ни я, ни мои друзья никогда не использовали терафлопс в качестве единицы измерения для чего-либо. Просто перестаньте использовать это слово, оно не имеет значения. Что важно для качества наших игр на новых устройствах: хорошие девкиты, новейший C++, компилятор шейдеров, отличный пакет инструментов профилирования CPU и GPU, быстрое время отклика и никаких лишних трюков».
Получается, что с точки зрения программиста ключом к комфортной работе с консолью является набор инструментов и языков, благодаря которым из неё можно извлечь гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд.
Другие разработчики отмечали, что твердотельные накопители SSD оценят лишь через год, и их реализация позволит создать новый подход к игровому дизайну. В особенности, эксклюзивов.
Ранее все игры разрабатывались так, чтобы мы не видели, каким образом формируется мир, так как пропускная способность не позволяла плавно переходить из одной большой локации в другую. Приходилось показывать полосу загрузки, либо создавать узкий длинный коридор, лифт или прибегать к другим уловкам.
Церни говорил об этом на презентации, потому что это было одной из самых больших проблем современной разработки игр. У нас есть огромные вычислительные мощности, но мы не можем использовать их на 100% так, как хочется. Что же изменится в ближайшие несколько лет?
Больше, больше, больше!
Может получиться так, что разработчики начнут создавать полные контента миры и игроки будут прыгать из одного гигантского города в другой без экрана загрузки и ожиданий. В играх про полёты мы сможем эффектным образом попадать в новый большой регион. В файтингах вроде Dragon Ball или Naruto персонаж после удара будет мгновенно улетать в другой город, а локации сражений будут быстрей сменяться и увеличатся. Мировой Змей в последнем God of War без подвисаний совершит путешествие по девяти мирам скандинавской мифологии. Уровень масштаба увеличится не только в ААА-играх. До сих пор всё это было невозможно или не использовалось.
Игроку неважно, какая консоль победит в новой войне. Каждый для себя сделает правильный выбор: Xbox Series X, PlayStation 5, останется на старых консолях или соберёт дорогой PC. А может это будет Nintendo Switch с массой эксклюзивов c оценками выше 90% на Metacritic и производительностью всего в 1 терафлопс?
Количество терафлопс имеет значение. Но самым важным для игрока всё равно останутся убеждения, предпочтения, выбор друзей и, естественно, игры, которые предложат гиганты.
Вычислительная мощность компьютера (производительность компьютера) — это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Чаще всего вычислительная мощность измеряется в флопсах (количество операций с плавающей точкой в секунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 Терафлопс (10*10 12 или десять триллионов флопс; для сравнения среднестатистический современный настольный компьютер имеет производительность порядка 0.1 Терафлопс). Одна из наиболее мощных на тесте Linpack компьютерных систем — японский K computer — имеет производительность, превышающую 10,5 Петафлопс [1] .
Содержание
Неоднозначность определения
Существует несколько сложностей при определении вычислительной мощности суперкомпьютера. Во-первых, следует иметь в виду, что производительность системы может сильно зависеть от типа выполняемой задачи. В частности, отрицательно сказывается на вычислительной мощности необходимость частого обмена данных между составляющими компьютерной системы, а также частое обращение к памяти. В связи с этим выделяют пиковую вычислительную мощность — гипотетически максимально возможное количество операций над числами с плавающей запятой в секунду, которое способен произвести данный суперкомпьютер.
Важную роль играет также разрядность значений, обрабатываемых программой (обычно имеется в виду формат чисел с плавающей запятой). Так, например, у графических процессоров NVIDIA Tesla первых двух поколений максимальная производительность в режиме одинарной точности (32 бит) составляет порядка 1 Терафлопс, однако при проведении вычислений с двойной точностью (64 бит) она в 10 раз ниже. (Так, в чипах серии GF200 в 10 раз меньше блоков с поддержкой FP64 [2] ).
Измерение производительности
Наиболее популярным тестом производительности является Linpack benchmark. В частности, HPL (альтернативная реализация Linpack) [3] используется при составлении списка TOP500 суперкомпьютеров в мире [4] .
Другими популярными программами для проведения тестирования являются NAMD [5] (решение задач молекулярной динамики), HPCC (HPC Challenge Benchmark), NAS Parallel Benchmarks [3] .
Наиболее мощные суперкомпьютеры
По состоянию на июнь 2011 года наиболее мощными суперкомпьютерами являются [1] :
Мы все чаще видим термин TFLOP, относящийся к компьютерам или консолям. Наряду с процессором, его емкостью памяти, его видеокартой и другими аспектами, которые мы уже знали при разборе технических характеристик устройства, сейчас очень часто мы видим эту аббревиатуру, TFLOPS. Вы можете не знать, что это значит или почему оно появляется в функциях, это может быть аббревиатура, о которой вы, вероятно, никогда не слышали, и вы не представляете, что это значит и если ее число влияет на производительность вашей консоли и как.
Если вы сомневаетесь, какую консоль нового поколения купить, и вы все еще плохо понимаете эти TFLOP, для чего они нужны или что они измеряют, и если это повлияет на общую производительность вашего игрового устройства, мы постараемся решить некоторые из этих сомнений. . Что это значит, если вам нужно посмотреть эти данные, чтобы выбрать консоль, и какие спецификации имеют выпуски нового поколения от Sony и Microsoft, PS5 и Xbox Серия X.
Что такое Флопс?
FLOPS происходит от английского «операций с плавающей запятой в секунду», что на испанском языке переводится как « операций с плавающей запятой в секунду ». Операция с плавающей запятой в секунду - это показатель производительности компьютера с точки зрения его способности решать численные вычисления. До недавнего времени способность выполнять эти операции измерялась в Gigas, в GFLOP, но благодаря прогрессу мы уже говорили о превосходной технологии, которая увеличивает эту емкость в процессорах до достижения следующей единицы измерения: терафлопс.
Что означает TFLOP?
TFLOP - это не что иное, как соединение двух разных терминов: терафлопс. T соответствует Tera, префиксу измерения Международной системы, к которому мы уже привыкли видеть его на запоминающих устройствах: Tera равняется одному миллиарду, Giga равняется одному миллиарду, Mega равняется одному миллиону, а Kilo равняется одной тысяче. То есть один терафлопс составляет 1,000 гигафлопс, один гигафлопс - 1,000 мегафлопс, а один мегафлопс - 1,000 флопс.
Это не максимальная единица, которую мы можем найти сегодня, поскольку в некоторых частях мира есть суперкомпьютеры, которые уже прошли фазу TFLOPS и начинают измерять свою производительность в PetaFLOPS. Но мы сосредоточимся на TFLOP и их применении на консолях.
Что измеряют TFLOP?
Если вы поняли предыдущие абзацы, вы уже знаете, что чем больше TFLOP мы видим в спецификациях устройства, тем больше его возможностей для выполнения этого типа операций с плавающей запятой в секунду. Как мы уже объяснили, FLOPS это аббревиатура мера производительности компьютера, в этом случае он измеряет способность численных расчетов. И какие приложения у него есть или как это повлияет на производительность моего компьютера с более или менее TFLOP? А также, почему так много говорят о TFLOP применительно к игровым консолям?
Устройство с наибольшей способностью выполнять больше операций с плавающей запятой в секунду - это видеокарта, поэтому оно уже дает нам представление о том, насколько важно это измерение для консоли, поскольку с первого взгляда позволяет нам узнать графическую производительность консоль, мобильный или компьютер. Также, Обработка трехмерной графики почти полностью полагается на этот тип операции с плавающей запятой в секунду, FLOPS. Следовательно, чем больше TFLOP, тем лучше качество графики. Чем больше FLOP, тем больше полигонов вы можете визуализировать. Другими словами, эта единица измерения так сильно связана с консолями, поскольку, хотя и не совсем, ее мощность можно рассчитать с помощью этих TFLOP, которые так распространены в текущих дебатах.
Зная FLOP устройства, мы сможем мгновенно узнать его производительность по сравнению с другими устройствами, не тратя время на тестирование, особенно если речь идет о разных платформах. Например, мы можем сравнить графическую производительность нашей портативной консоли с нашим мобильным или нашим компьютером. Зная, что такое наша видеокарта, и с помощью простого поиска в Интернете мы можем проверить, сколько у нее FLOPS, и провести сравнение между устройствами. Хотя мобильный будет Потенциометр меньше I в это ощущение, что консоль следующего поколения, прогресс в смартфонах позволяет нам запускать эмулятор старой консоли как PSP или Nintendo DS, у которого было не так много ФЛОПОВ, как сейчас.TFLOP на консолях
Будет ли консоль с большим количеством TFLOP лучше?
Где этот новый термин слышат больше всего, пока он не станет стандартом производительности, находится на консолях нового поколения. Между Sony и Microsoft существует конкуренция за предоставление лучшего продукта для потребителей консолей для следующего поколения, и в этой войне TFLOPS может многое сказать.
Но, как и во всем, Вы должны не только смотреть на TFLOP машины, чтобы определить, является ли ее производительность хорошей или лучшей, чем у конкурентов. Сам Фил Спенсер, глава Xbox, сказал это, говоря о TFLOP на своей консоли и хвастаясь двенадцатью, которые он будет включать: «Это как в машине, вы бы не описали, как быстро она использует только одну функцию. Давайте представим, что терафлоп подобен лошадиной силе, мы все знаем, что может сделать 100 или 200 лошадиных сил, но это намного больше, чем это. Коробка передач, вес… все это влияет на конечную скорость машины ».
То есть, хотя количество терафлопов, которые мы видим на Xbox Series X или PS5, отличается, мы должны рассмотреть все функции консоли, прежде чем решить, лучше ли одно, другое, быстрее или мощнее.
Сколько TFLOPS у Xbox Series X и PS5?
Судя по уже известным нам данным о двух консолях нового поколения, которые представили Microsoft и Sony, Xbox Series X может похвастаться большей мощностью до PlayStation 5. Sony объявила, что ее консоль имеет общую мощность 10.3 терафлопс в расчетах FP32, хотя некоторые тесты показывают, что это пиковая мощность, которой она может достичь, в то время как устойчивая мощность составит 9.2 терафлопс. Консоль Microsoft в этом отношении была бы более мощной - 12.1 терафлопс.
Означает ли это, что Xbox Series X лучше PS5? Не обязательно, хотя общие данные о мощности есть и явно превосходят консоль Microsoft, есть и другие аспекты, в которых машина Sony превосходит своего конкурента, например, SSD с кастомным контроллером аудиочип, который так сильно разгрузит работу. ЦП так же как и сигнал GPU / ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР и технология SmartShift, с помощью которой неиспользованная мощность будет передаваться от центрального процессора к графическому процессору. Это факт, который вы должны принять во внимание, но он несправедливо, что ты не обращаешь внимания на остальные детали и технические характеристики.
PS5 против PS4
Новые поколения не только увеличивают количество FLOPS, но и использование одного и того же количества не будет таким же, как в другом. Графический процессор PS5 или Xbox Series X позволяет использовать преимущества лучшей или более высокой производительности этих TFLOPS. В гипотетическом случае, когда они имели одинаковое количество, они были бы лучше использованы в новых поколениях благодаря этому улучшению в GPU. Но, кроме того, их больше.
В случае PlayStation 5 его характеристики явно улучшаются по сравнению с PS4, а также в отношении TFLOPS. В этом случае помогает эволюция в графическом процессоре консоли Sony последнего поколения, которая будет выпущена в ближайшие месяцы. В то время как графический процессор PlayStation 4 достиг 1.84 TFLOPS с 18 CU (вычислительными единицами) на частоте 800 МГц, графический процессор PS5 достигнет 10.28 TFLOPS благодаря 36 CU на частоте 2.23 ГГц.
Кроме того, графический процессор PS4 был установлен на архитектуре GCN, в то время как графический процессор PS5 был на RDNA 2. Вычислительный блок RDNA 2 на 62% лучше, чем у блока PS4, что означает, что матрица GRP составляет 36 CU в PlayStation. 5 будет эквивалентно одному из 58 CU в PlayStation 4. И это с учетом того, что, кроме того, это более чем вдвое превышает скорость. То есть это еще один гораздо более продвинутый уровень и, следовательно, скачок с 1.84 TFLOPS на PS4 до 10.28 TFLOPS на новой консоли Sony.
А остальные консоли?
Хотя этот термин стал модным в этой битве приставок нового поколения, FLOPS не являются чем-то новым и существуют уже много лет. Хотя xbox или Sony могут похвастаться этим устройством в своих новых спецификациях, консоли предыдущих поколений также измеряют свою производительность в этой единице измерения. Конечно, далеко от текущих цифр. Например, Sony PlayStation 4 Pro имеет 4.2 терафлопс, а PS4 - около 1.8 тфлопс. Или что то же самое, 1840 GFLOPS. Мера, которая растет и умножается из поколения в поколение:
- Xbox Series X: 12 терафлопс
- PS5: 10.2 терафлопс
- Google Stadia: 10.7 терафлопс
- Xbox One X: 6.0 терафлопс
- PS4 Pro: 4.2 терафлопс
- PS4: 1.8 терафлопс
- Переключатель Nintendo: 1.02 терафлопс
Полные спецификации Xbox Series X и PS5
Помимо TFLOPS, мы должны управлять полной информацией о производительности двух консолей при принятии решения о покупке одной или другой. Здесь мы оставляем вам спецификации, которые мы уже знаем о двух машинах нового поколения, которые Microsoft и Sony запустят в ближайшем будущем.
Читайте также: