Что такое TFLOP: характеристики, использование и значение в консолях
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.
Инфляция временных единиц
Для большинства программистов прикладного уровня время, которым измеряется производительность программ, останавливается на масштабе миллисекунд: ну какая разница, будет ли элемент в браузере рендериться 50 или 200 микросекунд, если это всё равно ничтожно малое значение? Какая разница, выполняется ли запрос в базу данных за 200 или за 500 микросекунд, если сетевые издержки на порядок больше? Безусловно, есть области программирования, где приходится спуститься на уровень наносекунд и единичных тактов, но в большей своей части программисты не думают такими временными понятиями. Я предлагаю подумать.
Я предлагаю подумать, как выглядела бы работа современного компьютера, если бы каждому такту процессора соответствовала одна секунда в субъективном мироощущении каких-нибудь существ, которые, как мы знаем, и управляют всей техникой («гарантийные человечки» или, на современный лад, «фиксики»). Для таких человечков частота процессора будет равно ровно 1 Hz.
Я пишу эту статью на ноутбуке с восьмиядерным процессором базовой частотой в 2.4 GHz, то есть один такт раз в ~0,4 наносекунды (округление очень грубое). Это значение и будет нашей «компьютерной секундой».
Что же происходит за время, равное такой секунде?
Восемь ядер процессора успевают выполнить несколько элементарных операций вроде сложения чисел.
Свет проходит около 12 сантиметров (в вакууме).
За пять секунд процессор может получить данные из кэша первого уровня.
Логика микропроцессора
Чтобы понять, как работает микропроцессор, следует изучить логику, на которой он основан, а также познакомиться с языком ассемблера. Это родной язык микропроцессора.
Микропроцессор способен выполнять определенный набор машинных инструкций (команд). Оперируя этими командами, процессор выполняет три основные задачи:
- C помощью своего арифметико-логического устройства, процессор выполняет математические действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Современные микропроцессоры полностью поддерживают операции с плавающей точкой (с помощью специального арифметического процессора операций с плавающей точкой)
- Микропроцессор способен перемещать данные из одного типа памяти в другой
- Микропроцессор обладает способностью принимать решение и, на основании принятого им решения, «перепрыгивать», то есть переключаться на выполнение нового набора команд
- Address bus (адресную шину). Ширина этой шины может составлять 8, 16 или 32 бита. Она занимается отправкой адреса в память
- Data bus (шину данных): шириной 8, 16, 32 или 64 бита. Эта шина может отправлять данные в память или принимать их из памяти. Когда говорят о «битности» процессора, речь идет о ширине шины данных
- Каналы RD (read, чтения) и WR (write, записи), обеспечивающие взаимодействие с памятью
- Clock line (шина синхронизирующих импульсов), обеспечивающая такты процессора
- Reset line (шина стирания, шина сброса), обнуляющая значение счетчика команд и перезапускающая выполнение инструкций
Поскольку информация достаточно сложна, будем исходить из того, что ширина обеих шин — и адресной и шины данных — составляет всего 8 бит. И кратко рассмотрим компоненты этого сравнительно простого микропроцессора:
- Регистры A, B и C являются логическими микросхемами, используемыми для промежуточного хранения данных
- Address latch (защелка адреса) подобна регистрам A, B и C
- Счетчик команд является логической микросхемой (защелкой), способной приращивать значение на единицу за один шаг (если им получена соответствующая команда) и обнулять значение (при условии получения соответствующей команды)
- ALU (арифметико-логическое устройство) может осуществлять между 8-битными числами действия сложения, вычитания, умножения и деления или выступать в роли обычного сумматора
- Test register (тестовый регистр) является специальной защелкой, которая хранит результаты операций сравнения, производимых АЛУ. Обычно АЛУ сравнивает два числа и определяет, равны ли они или одно из них больше другого. Тестовый регистр способен также хранить бит переноса последнего действия сумматора. Он хранит эти значения в триггерной схеме. В дальнейшем эти значения могут использоваться дешифратором команд для принятия решений
- Шесть блоков на диаграмме отмечены, как «3-State». Это буферы сортировки. Множество источников вывода могут быть соединены с проводом, но буфер сортировки позволяет только одному из них (в один момент времени) передавать значение: «0» или «1». Таким образом буфер сортировки умеет пропускать значения или перекрывать источнику вывода возможность передавать данные
- Регистр команд (instruction register) и дешифратор команд (instruction decoder) держат все вышеперечисленные компоненты под контролем
На данной диаграмме не отображены линии управления дешифратора команд, которые можно выразить в виде следующих «приказов»:
- «Регистру A принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
- «Регистру B принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
- «Регистру C принять значение, поступающее в настоящий момент от арифметико-логического устройства»
- «Регистру счетчика команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
- «Адресному регистру принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
- «Регистру команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
- «Счетчику команд увеличить значение [на единицу]»
- «Счетчику команд обнулиться»
- «Активировать один из из шести буферов сортировки» (шесть отдельных линий управления)
- «Сообщить арифметико-логическому устройству, какую операцию ему выполнять»
- «Тестовому регистру принять тестовые биты из АЛУ»
- «Активировать RD (канал чтения)»
- «Активировать WR (канал записи)»
В дешифратор команд поступают биты данных из тестового регистра, канала синхронизации, а также из регистра команд. Если максимально упростить описание задач дешифратора инструкций, то можно сказать, что именно этот модуль «подсказывает» процессору, что необходимо сделать в данный момент.
Что еще влияет на быстродействие ЦП
Будет ошибкой, если при выборе компьютера или ноутбука ставку делать, только лишь на величину тактовой частоты CPU. Хоть она и считается основой быстродействия любого современного устройства, но не стоит забывать и про другие, не менее важные показатели, которые способны комплексно добавить производительности вашему ПК в играх и прочих тяжелых приложениях.
Речь идет о таких характеристиках, как кэш второго и третьего уровней. Они представляют собой сверхоперативную память с быстрым доступом, призванную хранить наиболее часто используемую информацию. Благодаря им значительно сокращается время обработки информации, и ускоряется работа компьютера в целом. Как вы уже, наверное, догадались, тут, как и в случае с оперативной памятью, работает простое правило – чем больше, тем лучше.
Повышение тактовой частоты (разгон ЦП)
Величина тактовой частоты ЦП пропорциональна произведению частоты его шины и множителя, закладываемый проектировщиками. Причем встречаются модели с блокированным и разблокированным множителем. Исходя из этого, модели второго типа поддаются разгону, что позволяет ускорить работу компьютера.
Обратите внимание: любой разгон CPU влечет за собой его повышенный нагрев. Поэтому, перед тем как приступить к разгону ЦП, убедитесь в эффективности его системы охлаждения и системного блока в целом. Как мониторить температуру CPU в автоматическом режиме мы писали здесь
.
Вся процедура разгона производится через настройки BIOS, поэтому у вас должен быть достаточный опыт работы с ним и знание английского языка для чтения инструкций. Вкратце, суть разгона заключается в постепенном, те есть поэтапном, увеличении частоты шины CPU, посредством изменением, вышеупомянутого множителя.
Как узнать частоту процессора – штатную и действующую
Неважно, задумались ли вы разгоном CPU, или нет, информация о том, как узнать частоту процессора вам будет полезна. Это можно сделать непосредственно из инструкции по применению к CPU, через BIOS и через специализированное программное обеспечение.
Итак, самый простой вариант, того как узнать частоту процессора, это нажать комбинацию клавиш Windows+Pause/Break.
Откроется окно «Свойства системы» с кратким ее описанием, где и отображена искомая характеристика вашего CPU. К сожалению, данный способ позволит лишь узнать его штатную тактовую частоту.
А как быть, если нужна информация о действующей частоте CPU, допустим в момент максимальной нагрузки или после попытки его разгона? Тут вам поможет бесплатная утилита CPU-Z, предоставляющая полную информацию о вашем процессоре.
Оцените статью:
К чему все это
Увлеченные презентациями новых iPhone и iPad, в постоянных сравнениях Apple и Samsung, в череде анонсов Xiaomi и Meizu мы просто перестали обращать внимание на простые вещи. Всего за 10-20 лет технологии шагнули вперед настолько, что гаджеты, помещающиеся в кармане джинсов, можно сравнивать с компьютерами, которые не поместились бы в нашей квартире.
5 лет назад Стив Джобс показал iPhone, который превосходил суперкомпьютеры 80-х, а в сентябре 2016-го Тим Кук представил смартфон, который мощнее любого домашнего компьютера из нашего детства.
Очень интересно, как будут развиваться технологии дальше. Увидим ли мы еще больший скачок в производительности или пик роста мощности мы наблюдали в последние годы? Сможет ли условный iPhone 10 сравниться с представленным недавно MacBook Pro?
(5.00 из 5, оценили: 2)
я не говорю про рекорды вычисления а простые цыфры к примеру процов
AMD Athlon X2 Dual-Core 7850 и Intel® Core™ i7 (на соответствующим ему железе и ОС)
я не говорю про кеш и другие тех данные, но предположим что они +/- одинаковые
Самые мощные суперкомпьютеры
Суперкомпьютер Cray 1
Вычислительная машина Cray 1, которая одной из первых заслужила титул «суперкомпьютера», была создана в 1974 году. Её производительность оценивалась в 180 миллионов операций в секунду.
Суперкомпьютеры NEC SX-2 (слева) и М-13 (справа)
Порог в 1 миллиард флопс (1 Гигафлопс) был преодолен уже в 1983 году. На тот момент рекордсменами считались суперкомпьютеры NEC SX-2 (производительность 1.3 Гфлопс) и М-13 академика Карцева (2.4 Гфлопс).
Суперкомпьютер ASCI Red
В середине 90-х вычислительная мощность суперкомпьютеров вычислялась уже триллионами флопс. Граница 1 Тфлопс была впервые преодолена в 1996-ом компьютером ASCI Red.
Суперкомпьютер IBM Roadrunner
1 квадриллион флопс (1 Петафлопс) покорился суперкомпьютеру IBM Roadrunner в 2008 году, аналитики полагают, что к 2020 году появятся экзафлопсные компьютеры, способных выполнять 1 квинтиллион операций с плавающей точкой в секунду.
Суперкомпьютер Sunway TaihuLight
C 1993 ведется международный рейтинг Top500 для оценки и сравнения производительности суперкомпьютеров. Сейчас топ возглавляет китайская разработка Sunway TaihuLight с вычислительной мощностью 93 петафлопс, запущенная в июне 2016 года.
Факторы, влияющие на мощность процессора
Разрядность процессора
Чем выше разрядность процессора, тем быстрее он может обрабатывать данные. Первые процессоры были 4-х битные. В настоящее время существуют 64-х разрядные ЦП и все операционные системы поддерживают их.
Количество ядер процессора
Чем больше ядер процессора задействовано в какой-то момент времени, тем больше его быстродействие, поскольку фактически работает не один процессор, а несколько. Соответственно, теоретически производительность возрастает в разы по сравнению с однопроцессорной системой.
Многопоточность
Каждое физическое ядро благодаря дополнительному набору регистров и достаточному количеству кэш-памяти может быть представлено в виде двух ЦП, каждый из которых выполняет минимальную задачу ОС – так называемый поток. Поток является самой маленькой неделимой единицей кода, за которой «следит» ОС. Собственно, разбитие на задачи – это фактически разбитие на потоки. Использование много поточности в некоторых случаях может дать выигрыш в производительности не хуже, чем даёт удвоение числа ядер.
Энергопотребление и охлаждение
В рамках одной технологии производства, чем выше быстродействие ЦП, тем больше он выделяет тепла, поэтому следует заранее подумать о том, что увеличение производительности должно сопровождаться увеличением эффективности системы охлаждения.
Встроенное графическое ядро
Этот модуль, по сути, является разновидностью математического сопроцессора, поскольку вся работа с графикой – это на 99% вычисления. Поэтому, если программа может использовать графическое ядро и задействовать его для своих нужд, мощность ЦП только увеличится.
Зависимость частоты процессора от количества ядер
Первые многоядерные ЦП работали на частотах существенно ниже топовых одноядерных ЦП, однако, превышали их по быстродействию. Естественно, своё давала оптимизация кода, однако, эффект был заметен уже тогда.
В настоящее время нет прямой зависимости между частотами ЦП и количеством ядер на нём в одном кристалле. Современные ЦП могут обладать как 12 ядрами с частотой 4 ГГц, так и 8 ядрами с частотами в 3 ГГц и 4.5 ГГц.
Влияние тактовой частоты процессора на производительность
Тактовая частота ЦП влияет на его производительность, однако, до какого-то значения. Дальнейший рост частоты приводит к существенному увеличению энергопотребления ЦП и её увеличение нецелесообразно. В настоящее время редко встречаются ЦП, работающие с частотами выше 5.0-5.5 ГГц.
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.
