Lưu ý: Câu trả lời này được viết với giả định rằng các CPU được so sánh bao gồm các SoC dựa trên Intel, AMD và ARM có sẵn trên thị trường từ khoảng năm 2006 đến 2015. Mọi bộ đo lường so sánh sẽ không hợp lệ trong phạm vi đủ rộng; Tôi muốn cung cấp một câu trả lời rất cụ thể và "hữu hình" ở đây đồng thời đề cập đến hai loại bộ xử lý được sử dụng rộng rãi nhất, vì vậy tôi đã đưa ra một loạt các giả định có thể không hợp lệ trong trường hợp hoàn toàn chung về thiết kế CPU. Nếu bạn có nitpicks, hãy ghi nhớ điều này trước khi bạn chia sẻ chúng. Cảm ơn!
Hãy nói thẳng một điều: MHz / GHz và số lõi không còn là chỉ số đáng tin cậy về hiệu suất tương đối của bất kỳ hai bộ xử lý tùy ý nào.
Chúng là những con số đáng ngờ ở mức tốt nhất ngay cả trong quá khứ, nhưng bây giờ chúng ta có thiết bị di động, chúng là những chỉ số hoàn toàn khủng khiếp. Tôi sẽ giải thích nơi chúng có thể được sử dụng sau này trong câu trả lời của tôi, nhưng bây giờ, hãy nói về các yếu tố khác.
Ngày nay, những con số tốt nhất để xem xét khi so sánh các bộ xử lý là Công suất thiết kế nhiệt (TDP) và Kích thước chế tạo tính năng , còn gọi là "kích thước fab" (tính bằng nanomet - nm ).
Về cơ bản: khi Công suất thiết kế nhiệt tăng, "tỷ lệ" của CPU tăng. Hãy nghĩ về "quy mô" giữa xe đạp, xe hơi, xe tải, xe lửa và máy bay chở hàng C-17. TDP cao hơn có nghĩa là quy mô lớn hơn. MHz có thể cao hơn hoặc không cao hơn, nhưng các yếu tố khác như độ phức tạp của vi kiến trúc, số lượng lõi, hiệu suất của bộ dự báo nhánh, số lượng bộ đệm, số lượng đường ống thực thi, v.v ... đều có xu hướng cao hơn trên lớn hơn- bộ xử lý quy mô.
Bây giờ, khi kích thước fab giảm , "hiệu quả" của CPU tăng lên. Vì vậy, nếu chúng ta giả sử hai bộ xử lý được thiết kế giống hệt nhau ngoại trừ một trong số chúng được thu nhỏ xuống 14nm trong khi bộ kia ở mức 28nm, bộ xử lý 14nm sẽ có thể:
- Thực hiện ít nhất là nhanh như CPU kích thước fab cao hơn;
- Làm như vậy sử dụng ít năng lượng hơn;
- Làm như vậy trong khi tản nhiệt ít hơn;
- Làm như vậy bằng cách sử dụng một khối lượng nhỏ hơn về kích thước vật lý của chip.
Nói chung, khi các công ty như Intel và các nhà sản xuất chip dựa trên ARM (Samsung, Qualcomm, v.v.) giảm kích thước fab, họ cũng có xu hướng tăng hiệu năng lên một chút. Điều này đặt một giỏ trên chính xác có bao nhiêu năng lượng hiệu quả họ có thể đạt được, nhưng ai cũng thích những thứ của họ để chạy nhanh hơn, vì vậy họ thiết kế chip của họ theo một cách "cân bằng", do đó bạn sẽ có được một số lợi nhuận hiệu quả năng lượng, và một số tăng hiệu suất. Ở các thái cực khác, họ có thể giữ bộ xử lý chính xác như ngốn điện như thế hệ trước, nhưng tăng hiệu năng lên rất nhiều ; hoặc, họ có thể giữ bộ xử lý chính xác ở cùng tốc độ với thế hệ trước, nhưng giảm rất nhiều mức tiêu thụ điện năng .
Điểm chính cần xem xét là thế hệ CPU máy tính bảng và điện thoại thông minh hiện tại có TDP khoảng 2 đến 4 Watts và kích thước fab là 28nm. Một bộ xử lý máy tính để bàn cấp thấp từ năm 2012 có TDP ít nhất 45 Watts và kích thước fab là 22 nm. Ngay cả khi System On Chip (SoC) của máy tính bảng được kết nối với nguồn điện chính A / C để nó không phải lo lắng về việc nhấm điện (để tiết kiệm pin), SoC, máy tính bảng lõi tứ sẽ mất hoàn toàn mọi điểm chuẩn CPU đơn đến "Core i3" cấp thấp 2012, bộ xử lý lõi kép chạy ở tốc độ GHz thấp hơn.
Những lý do:
- Các chip Core i3 / i5 / i7 lớn hơn NHIỀU (về số lượng bóng bán dẫn, diện tích vật lý, mức tiêu thụ điện, v.v.) so với chip máy tính bảng;
- Chip mà đi vào desktop chăm sóc NHIÊU ít về tiết kiệm năng lượng. Phần mềm, phần cứng và phần mềm kết hợp với nhau nặng cắt giảm tới hiệu suất trên SoC di động để cung cấp cho bạn tuổi thọ pin dài. Trên máy tính để bàn, các tính năng này chỉ được triển khai khi chúng không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất cao nhất và khi ứng dụng yêu cầu hiệu năng cao nhất, nó có thể được cung cấp một cách nhất quán. Trên một bộ xử lý di động, họ thường thực hiện nhiều "thủ thuật" nhỏ để bỏ khung hình ở đây và đó, v.v. (ví dụ như trong các trò chơi) mà hầu hết không thể nhìn thấy bằng mắt nhưng tiết kiệm pin.
Một sự tương tự gọn gàng mà tôi vừa nghĩ đến: bạn có thể nghĩ về "MHz" của bộ xử lý như máy đo "RPM" trên động cơ đốt trong của xe. Nếu tôi tăng động cơ xe máy của tôi lên 6000 vòng / phút, điều đó có nghĩa là nó có thể kéo được nhiều tải hơn động cơ nguyên tố 16 xi-lanh của tàu ở tốc độ 1000 vòng / phút? Tất nhiên là không rồi. Một động cơ chính có khoảng 2000 đến 4000 mã lực ( ví dụ ở đây ), trong khi động cơ xe máy có khoảng 100 đến 200 mã lực ( ví dụ ở đây là động cơ xe máy mã lực cao nhất từng đạt tới 200 mã lực).
TDP gần với mã lực hơn MHz, nhưng không chính xác.
Một ví dụ điển hình là khi so sánh một cái gì đó giống như bộ xử lý Intel Core i5 mô hình 2014 "Haswell" (thế hệ thứ 4) với một bộ xử lý AMD cao cấp. Hai CPU này sẽ có hiệu năng gần, nhưng bộ xử lý Intel sẽ sử dụng ít năng lượng hơn 50%! Thật vậy, Core i5 55 watt thường có thể vượt trội so với CPU AMD "Piledriver" 105 watt. Lý do chính ở đây là Intel có một kiến trúc vi mô tiên tiến hơn nhiều đã rút khỏi AMD về hiệu năng kể từ khi thương hiệu "Core" bắt đầu. Intel cũng đã tiến bộ kích thước fab của họ nhanh hơn nhiều so với AMD, khiến AMD rơi vào tình trạng khó khăn.
Bộ xử lý máy tính để bàn / máy tính xách tay có phần giống nhau về hiệu năng, cho đến khi bạn xuống các máy tính bảng Intel nhỏ, có hiệu năng tương tự SoC di động ARM do hạn chế về năng lượng. Nhưng miễn là bộ xử lý máy tính để bàn và máy tính xách tay "quy mô đầy đủ" tiếp tục đổi mới qua từng năm, điều đó có vẻ như họ sẽ làm, bộ xử lý máy tính bảng sẽ không vượt qua chúng.
Tôi sẽ kết luận bằng cách nói rằng MHz và # of Cores không hoàn toàn là số liệu vô dụng. Bạn có thể sử dụng các số liệu này khi bạn so sánh các CPU:
- Có cùng phân khúc thị trường (điện thoại thông minh / máy tính bảng / máy tính xách tay / máy tính để bàn);
- Có cùng một thế hệ CPU (tức là các con số chỉ có ý nghĩa nếu các CPU dựa trên cùng một kiến trúc, điều này thường có nghĩa là chúng sẽ được phát hành cùng một lúc);
- Có cùng kích thước fab và TDP tương tự hoặc giống hệt nhau;
- Khi so sánh tất cả các thông số kỹ thuật của chúng, chúng khác nhau chủ yếu hoặc duy nhất ở MHz (tốc độ xung nhịp) hoặc số lõi.
Nếu những tuyên bố này đúng với bất kỳ hai CPU nào - ví dụ, Intel Xeon E3-1270v3 so với Intel Xeon E3-1275v3 - thì việc so sánh chúng đơn giản bằng MHz và / hoặc # của Cores có thể cung cấp cho bạn manh mối về sự khác biệt trong hiệu suất, nhưng sự khác biệt sẽ nhỏ hơn nhiều so với bạn mong đợi trên hầu hết các khối lượng công việc.
Đây là một biểu đồ nhỏ tôi đã làm trong Excel để chứng minh tầm quan trọng tương đối của một số thông số CPU phổ biến (lưu ý: "MHz" thực sự đề cập đến "tốc độ xung nhịp", nhưng tôi đã vội vàng; "ISA" đề cập đến "Tập lệnh Architecture ", tức là thiết kế thực tế của CPU)
Lưu ý: Những con số này là con số gần đúng / sân bóng dựa trên kinh nghiệm của tôi, không phải bất kỳ nghiên cứu khoa học nào.
