зачем нужен турбо буст

Как работает автоматическое повышение частот у процессоров Intel и AMD

Содержание

Содержание

За производительность компьютера отвечают не только ядра и потоки. В современных чипах производители управляют частотой и вычислительной мощностью при помощи технологий Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost. Но у каждой из них есть свои нюансы и особенности. Чтобы разобраться, как они работают, нужно понять, что такое частота, почему она тактовая, и как это влияет на мощность процессора.

Почему частота «тактовая»?

Если говорить просто, частота — это повторяющиеся действия. Частота указывает только быстроту объекта, но не его производительность. Например, двигатель внутреннего сгорания вращает маховик со скоростью 2000 оборотов в минуту. При этом он может выдавать разную полезную мощность.

С помощью тактов обозначают производительность — количество выполненной полезной работы за одно движение. Чтобы разобраться в значении тактов и частоты, можно обратиться к математике. Например, перед нами находятся два колеса, у одного из них радиус 10 дюймов, у другого — 20 дюймов, поэтому, несмотря на одинаковую частоту вращения, колеса будут иметь разную скорость. В этом случае обороты можно принять за такты, а километраж, который колесо проезжает за один оборот — тактовой частотой или производительностью. Отсюда следует, что просто частота — это не качественное, а количественное обозначение. А частота с указанием такта — это уже показатель производительности. Именно тактовая частота указывает на производительность процессоров.

Регулируемая частота

Процессоры — это микросхемы, которые включают миллиарды транзисторов. Высокая плотность компоновки позволяет уместить в одном квадратном сантиметре электрическую схему размером с футбольное поле. Такая конструктивная особенность ставит жесткие условия для работы электроники.

Так, для эффективной работы процессору приходится динамически управлять тактовой частотой. Это полезно для производительности или, наоборот, для снижения нагрева и потребления, поскольку система балансирует на идеальном соотношении мощности и эффективности.

Фирменные технологии, включая Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost, лишь частично отвечают за работу алгоритмов управления частотой, их основная цель — повышение частоты сверх базового значения (разгон). Однако динамическая частота берет начало далеко за пределами процессорных технологий — отправной точкой в формировании частоты процессора является тактовый генератор.

Тактовый генератор

Это микросхема, которая синхронизирует работу компьютерных комплектующих. Другими словами, это точные часы, которые независимо и равномерно отбивают такт за тактом. Основываясь на времени между тактами, остальная электроника понимает, когда и как нужно работать.

В современных системах частота тактового генератора зафиксирована на отметке 100 МГц, хотя и может варьироваться в пределах нескольких процентов, чтобы избежать интерференции собственного излучения с высокочастотным излучением других компонентов.

Множитель

Процессор управляет частотой ядер с помощью множителя. Чтобы получить необходимую частоту ядер, система умножает постоянное значение частоты генератора на необходимое значение множителя. В таком случае динамическая частота касается только процессора, тогда как остальные компоненты подчиняются собственным правилам формирования частоты.

До появления новых процессоров, множитель оставался постоянной величиной, потому что его блокировали на заводе аппаратно. Пользователи довольствовались ручной регулировкой частоты через шину: чем выше частота тактового генератора, тем выше частота ядер. В прошлом комплектующие не требовали предельно стабильной частоты BCLK, а в современных платформах ей уделяют особое внимание.

Например, разгоняя систему через шину, мы не только поднимаем частоту процессора, но и увеличиваем частоту оперативной памяти, графического ядра и даже накопителей. К перепадам частоты чувствителен контроллер твердотельного накопителя: он может сыпать ошибками даже при колебаниях шины на 2-3 МГц от заводского значения. Чтобы избежать этого, производители сделали множитель динамическим.

Как работает автоматическая регулировка частоты

Высокая тактовая частота просто необходима для вычислительной мощности ядер. Однако, лишние мегагерцы не только повышают производительность чипа, но также влияют на энергопотребление, нагрев, стабильность и даже безопасность системы. С появлением мощных процессоров появилась необходимость управлять частотой так, чтобы компьютер работал сбалансированно. Есть нагрузка — есть частота, нет нагрузки — процессор отдыхает и не греет воздух в корпусе.

Сначала динамическая частота использовалась для экономии энергии, позже процессоры научились автоматически разгоняться. Производители процессоров догадались, насколько выгодно выпускать чипы, разогнанные с завода. Поэтому тонкое управление частотой и другими параметрами теперь берут на себя фирменные технологии, такие как Intel Turbo Boost и AMD Precision Boost.

Intel Turbo Boost

История фирменной технологии начинается с процессоров i7 серии 9xx. Это семейство Bloomfield, в модельном ряду которого появились чипы с поддержкой технологии Hyper Threading и, конечно, Intel Turbo Boost.

Первая версия позволяла разгонять процессор всего на 200-300 МГц выше базовой частоты. Это было физическим ограничением: кремний того времени тяжело переваривал разгон, и без существенного повышения температуры и напряжения было сложно взять рекордные цифры в полной нагрузке на все ядра.

Но вместе с развитием полупроводников и техпроцессов процессоры приобрели врожденную способность к хорошему разгону. Теперь поднять частоту на 1 ГГц от базовой не составляет труда даже автоматике, особенно после того, как в Intel доработали фирменную технологию и представили несколько дополнительных алгоритмов. Вторая версия Intel Turbo Boost появилась в процессорах еще в 2010 году и по сей день работает даже в самых совершенных и актуальных чипах семейства Rocket Lake.

Как это работает

С помощью технологии Turbo Boost 2.0 процессор управляет тактовой частотой так, чтобы ядра оставались производительными во всех нагрузках без перегрева и выхода за рамки заводского теплопакета. Правда, есть несколько нюансов. Рассмотрим работу Turbo Boost на процессорах Coffee Lake.

Например, TDP процессора составляет 95 ватт, но при этом система буста позволяет процессору в течение некоторого времени работать с большим энергопотреблением. Эти параметры настраиваются автоматически, а материнские платы на базе Z-чипсетов даже позволяют регулировать их вручную:

Настройки, выделенные красным блоком на скриншоте, относятся к технологии Turbo Boost. Это основные параметры, которые влияют на работу автоматического разгона и задают максимумы для разгона процессора. Параметр «Long Duration Package Power Limit» инженеры Intel называют PL1 — это заводской уровень энергопотребления (TDP), который является опорным для работы Turbo Boost. Для Core i7 9700K значение PL1 составляет 95 ватт.

Для работы буста производитель предусмотрел второе значение — Short Duration Package Power Limit или PL2. Этот параметр влияет на абсолютный предел энергопотребления процессора в нагрузке и бусте на все ядра. Стандартная формула для подсчета этого параметра следующая: PL2 = PL1*1.25

В таком случае «вторая скорость» восьмиядерного 9700K может достигать 120 ватт. По замыслу инженеров, именно столько энергии потребляет процессор в заводском разгоне, чтобы оставаться в безопасных значениях по напряжению и нагреву. Правда, чтобы защитить процессор, режим PL2 может работать только ограниченный промежуток времени, после чего откатывается к потреблению по правилам PL1. Это время обозначается как «Package Power Time Window» или «Tau».

Основываясь на этих лимитах, процессоры Intel регулируют частоту. Например, если теплопакет процессора остается в рамках PL1, то частота будет достигать максимума. Если же процессор нагружен так, что его энергопотребление превышает режим PL1 и достигает PL2, то повышенная частота продержится на высоких значениях только заявленное время Tau, а затем вернется на безопасные значения. Intel неохотно раскрывает подробные параметры, однако энтузиасты смогли раздобыть немного интересной информации о семействе Coffee Lake:

Частота процессора в режиме Turbo Boost подчиняется опорной частоте (тактовый генератор) и значению множителя, а также зависит от параметров энергопотребления процессора. Стоит сказать, что настоящие значения PL2 и Tau не всегда соответствуют тем, которые можно рассчитать или найти в открытых источниках. Например, тот же Core i7 9700K может с лихвой перевалить за 140 ватт и работать, если позволяют система охлаждения и подсистема питания.

А можно еще быстрее?

Новые процессоры Intel поддерживают не только Turbo Boost 2.0, но и несколько «надстроек». Это Turbo Boost Max 3.0, Intel Velocity Boost и Intel Adaptive Boost, которые не заменяют основной алгоритм повышения частоты, а расширяют его функционал.

Intel Turbo Boost Max 3.0 — дополнение к основному бусту. Технология сочетает аппаратные алгоритмы Turbo Boost 2.0 и программные, которые определяют самые быстрые ядра процессора и делегируют им однопоточные задачи. В результате частота удачных ядер может подниматься на 15% выше пределов по Turbo Boost. Кроме хорошего охлаждения и питания, для работы технологии необходим соответствующий процессор, а также Windows 10 последней версии.

Intel Velocity Boost — надстройка над заводским разгоном, а также над Turbo Boost 3.0. Алгоритм следит за температурой и позволяет работать всем ядрам процессора с более высокой частотой, если температура не превышает условного значения. Например, для процессоров Comet Lake это значение соответствует 70 °C. Таким образом, десятиядерный процессор может достигать 4.9 ГГц по всем ядрам, тогда как стандартный буст разгонит процессор всего до 4.8 ГГц.

Intel Adaptive Boost — новая технология, она еще не изучена вдоль и поперек, как остальные, но некоторые подробности уже известны. Первыми поддержку получили процессоры Core i9 11900K и Core i9 11900KF семейства Rocket Lake. Принцип работы нового алгоритма заключается в отслеживании температуры ядер и лимитов энергопотребления. Если все данные сходятся в допустимых пределах, то технология разгоняет ядра еще сильнее, чем обычный Turbo Boost и Velocity Boost, позволяя всем потокам одновременно достигать 5.1 ГГц, вместо 4.7 ГГц в стандартном бусте.

Поддержка технологий регулировки частоты зависит от модели процессора, а также его поколения. Например, Velocity Boost, как и новейший Adaptive Boost, поддерживается только топовыми Core i9, тогда как Turbo Boost 2.0 можно встретить даже в моделях Intel Core i3.

AMD Precision Boost

У красного лагеря свое понимание заводского разгона, которое несколько отличается от конкурентов. Например, AMD не привязывает частоту к целым значениям от шины и может регулировать ее вплоть до 25 МГц, тогда как буст Intel всегда кратен 100 МГц. Отсюда и название Precision Boost — «точный разгон». В то же время, принцип регулировки завязан на лимиты потребления, температуры и частоты почти так же, как и Core.

Двое из ларца

В жизни процессоров AMD было несколько технологий настройки частоты. Прошлые поколения использовали алгоритмы Turbo Core, а с появлением ядер Zen и процессоров Ryzen инженеры придумали технологию Precision Boost, которая позже превратилась в версию 2.0. Принцип работы обеих версий турбобуста идентичен. Разгон ядер подчиняется трем ограничениям: температура, мощность и частота. Если представить их в виде равнобедренного треугольника, как это делают инженеры AMD, то получится так:

Синий треугольник обозначает максимумы для каждого из трех пределов процессора. Сиреневый треугольник показывает, каким образом параметры влияют друг на друга при достижении одного из лимитов. Если проще, то, как только процессор упрется в энергопотребление, частота перестанет повышаться и зафиксируется в пределах 25 МГц от лимита частоты (отмечено черным цветом).

Если же процессор быстрее достигнет максимальной температуры, а не лимита потребления, то частота также остановится на определенном, но не максимальном значении. В то же время, если процессор эффективно охлаждается и не ограничен по питанию, то лимит частоты будет пройден, а максимальная тактовая частота процессора достигнет заводского предела — вершины синего треугольника.

Так работает Precision Boost обеих версий. Единственный минус первой версии PB — жесткое снижение частоты при загрузке более двух ядер. Обратимся к наглядному графику:

Сиреневым цветом обозначена работа Precision Boost первой версии, которая работает следующим образом: когда система нагружает одно или два ядра, алгоритм разгона поднимает частоту на максимум, заложенный в процессор с завода.

В случае, если система нагрузит больше двух потоков, буст резко снизит частоту. Получается, что в таком режиме процессор остается производительным только в однопоточных заданиях, а при одновременной нагрузке хотя бы трех ядер резко теряет вычислительную мощность.

Вторая версия алгоритма Precision Boost 2 меняет подход к управлению частотой в зависимости от нагрузки. Во-первых, новая технология позволяет процессорам работать с более высокими частотами. Во-вторых, при нагрузке на все ядра система не сбрасывает частоту резко, а делает это плавно, от ядра к ядру. На графике это обозначено оранжевой линией.

Впрочем, автоматическая регулировка частоты не ограничена физическими лимитами процессора. AMD заявляет, что алгоритмы Precision Boost 2 стали хитрее, поэтому максимальная частота ядер достигается не только в пределах температуры, напряжения и энергопотребления, но также зависит от задач. Например, в приложениях с невысокой нагрузкой на процессор, ядра будут работать на повышенных частотах, даже если это нагрузка сразу на все потоки. В то же время процессор будет немного снижать частоту в рендеринге и других трудоемких заданиях.

Заводской Boost лучше ручного разгона

Производителям удалось сделать то, к чему пользователи стремились в течение многих лет: современные процессоры работают намного эффективнее предшественников благодаря автоматической частоте. Если раньше энтузиасты настраивали частоту ядер через аппаратные модификации материнских плат и процессоров, то сегодня для настройки достаточно нажать кнопку «Включить» на системном блоке. Остальное за нас сделает автоматика.

Порой она работает эффективнее, чем ручная настройка. Когда мануальный разгон заставляет все ядра работать с одинаковой частотой, турбобуст позволяет разгонять отдельные ядра выше, чем это возможно в ручном режиме. Поэтому однопоточная производительность актуальных чипов показывает неплохие цифры, которых не всегда можно добиться настройками в BIOS.

Более того, заводские алгоритмы повышения частоты следят за состоянием процессора и подсистемы питания, они не позволят электронике работать на пределе стабильности и безопасности. Неопытный пользователь вряд ли обеспечит системе такой уровень качества, настраивая частоту и напряжение на ядрах самостоятельно.

Огромный плюс заводского буста — высокая тактовая частота даже на процессорах с заблокированным разгоном. Поэтому даже бюджетный шестиядерный процессор все еще эффективен в играх и там, где важен показатель IPC — однопоточной производительности.

Источник

Влияние различных характеристик на быстродействие процессоров современных архитектур. Часть 3: Intel Core i7, технологии Turbo Boost и Hyper-Threading

Закончив в предыдущей части исследовать особенности функционирования AMD Phenom II, мы переходим к самой новой платформе от Intel: Core i7. Нужно сказать, что с точки зрения исследователя Core i7 будет даже поинтереснее: понятно, что мы, как и в случае с Phenom II, «поиграемся» с количеством ядер, однако если у Phenom II из «игрушек для взрослых мальчиков» мы наблюдаем лишь переключение режимов работы контроллера памяти, то у Core i7 таких игрушек целых две: технология Turbo Boost и технология Hyper-Threading. Напомним вкратце, что они собой представляют (более подробно об архитектуре Core i7 рассказывается в материале, который был посвящён анонсу данной линейки процессоров).

Turbo Boost

Эта технология позволяет переводить некоторые ядра на более высокую частоту работы (выше номинальной), если текущее энергопотребление процессора свидетельствует о том, что он «недогружен» работой. Таким образом, по идее, Turbo Boost должен оказывать положительное влияние на скорость работы в основном старого, однопоточного ПО: именно в этом случае велика вероятность простоя «лишних» ядер. Более подробно механизм функционирования Turbo Boost описан в статье «Процессоры Core i7 в конструктиве LGA1366».

Hyper-Threading

Эта технология нам известна ещё со времён Pentium 4. Правда, в вышедших позднее Core 2 Duo/Quad и Pentium Dual Core, о ней благополучно «забыли» — ну а вот в Core i7 снова вернули в строй. Hyper-Threading (далее просто HT) позволяет эмулировать два логических (видимых операционной системой) ядра на базе одного физического за счёт отправки на исполнение физическому ядру команд из двух параллельно исполняемых потоков. Основная идея состоит в том, что некоторое количество исполнительных устройств в ядре почти всегда простаивает т.к. для них «не находится» нужных команд. Если же мы будем на одном ядре исполнять сразу два потока — шансы на то, что все исполнительные устройства будут загружены работой, увеличатся, и общая производительность системы возрастёт. Вот только есть одно маленькое «но»: при практической реализации этой весьма гладко выглядящей на бумаге идеи, Intel пришлось кое-чем пожертвовать — не все блоки удалось сделать распределяемыми между двумя виртуальными ядрами динамически. В частности, load/store/reorder буферы при включении HT просто делятся между двумя виртуальными ядрами пополам. Таким образом, технические характеристики виртуального ядра, даже при полностью простаивающем «соседе» — всё-таки хуже, чем у одиночного физического ядра при выключенной HT, и производительность его по совершенно объективным причинам в некоторых случаях может быть меньше. Intel оптимистично утверждает, что таких случаев достаточно мало. Что ж, у нас есть прекрасный шанс убедиться в этом на практике!Тестирование

Имеет смысл напомнить нашим читателям, что аналогичное по смыслу тестирование нами уже проводилось, только там использовались процессор Intel Core i7 920 и предыдущая версия методики тестирования процессоров (образца 2008 года). Скажем сразу: решение провести тесты ещё раз на базе обновлённой методики оказалось по факту очень правильным: результаты получились совершенно непохожие на предыдущие.

Конфигурация тестового стенда

Все тесты проводились на одном тестовом стенде, изменению подвергались только установки BIOS системной платы: сначала мы отключили и Turbo Boost, и Hyper-Threading, потом включили Turbo Boost, потом отключили Turbo Boost и включили Hyper-Threading, и, наконец-таки, включили поддержку обеих технологий. Как и в прошлых сериях, в данном материале мы используем одновременно диаграммы со средним баллом по подгруппе и таблицы с результатами конкретных приложений. Такая тяга к подробностям вполне объяснима: мы исследуем технологии, которые могут очень по-разному отражаться на скорости работы реального ПО, и, собственно, именно ради выяснения этих подробностей и затевался весь «сериал».

Также, традиционно, мы даём любознательным читателям ссылку на таблицу в формате Microsoft Excel, в которой приведены все результаты тестов в самом подробном виде, а также, для удобства их анализа, присутствует дополнительная закладка — «Compare». На ней, как и в таблицах, присутствующих в статье, произведено сравнение четырёх рассматриваемых ситуация в процентном отношении. В таблицах все системы сравниваются с одной и той же конфигурацией — с выключенными Turbo Boost и Hyper-Threading (крайний левый столбец). Раскраска таблиц в статье традиционна: ярко-голубой цвет фона означает некое выдающееся положительное достижение (в данном случае мы считали таким достижением прирост производительности в 10 и более процентов), красный цвет фона сигнализирует о недостатках: там, где должен был быть прирост (ну или хотя бы ничего) — наблюдается падение производительности.

3D-визуализация

* — здесь и далее в таблицах стрелочкой вверх (↑) помечены те тесты, где лучшим является больший результат, стрелочкой вниз (↓) — тесты, где лучшим является меньший результат.

Визуализация и на физические-то ядра не очень бодро реагирует, поэтому результат от включения HT даже радует: ну, хоть что-то… Правда, огорчает поведение инженерного пакета SolidWorks: получив внушительную 15-процентную прибавку от TB, он отрицательно отреагировал на включение HT, в результате чего при штатном режиме работы процессора (когда включены и TB, и HT), пакет «недополучит» прибавку производительности: без HT она бы равнялась 15%, а так будет только 9. А вот на примере 3ds max, мы видим образцовое сотрудничество технологий: +9% от TB и +7% от HT в сумме дают +17% к скорости (видимо, на единицу больше получилось в результате округления). В целом же, достаточно слабо многопоточно оптимизированная группа 3D-визуализации, больше пользы получает от Turbo Boost. Это вполне соответствует нашим изначальным предположениям.

Трёхмерный рендеринг

Как и следовало ожидать, такой образцово параллелящийся процесс, как рендеринг, с наибольшим энтузиазмом встретил технологию Hyper-Threading. С другой стороны: именно хорошей распараллеленностью наверняка объясняются не очень впечатляющие результаты от включения Turbo Boost: когда все 4 ядра загружены работой, тепловыделение близко к максимальному, и повышать частоту нецелесообразно. Чемпионом по выжимке всех соков из процессора, является пакет для работы с трёхмерной графикой Lightwave. Не знаем, читают ли нас программисты, работающие над этим пакетом, но хочется искренне их поблагодарить: ну просто-таки образцово оптимизированное ПО, можно в пример приводить.

Научные и инженерные расчёты

Растровая графика

Платформа Microsoft.NET снова подверждает своё положительное отношение ко всевозможным «ускорялкам» (в лице своего представителя Paint.NET), однако в целом в группе растровой графики картинка не очень радостная: ACDSee ведёт себя попросту странно, PaitShop Pro, PhotoImpact и Photoshop на включение HT реагируют отрицательно. Один только Photoshop умудрился воспользоваться потенциалом TB как следует — несмотря на то, что он же является весьма неплохо многопоточно оптимизированным приложением. И опять мы наблюдаем результаты, совершенно лишённые логики и здравого смысла: два минуса у ACDSee при «сложении» дают плюс, да и у Photoshop арифметика весьма занимательная: 13 минус 1 почему-то равно 18. 🙂

Сжатие данных без потерь

Картина вполне логичная: больше двух потоков ни один архиватор при сжатии в собственный формат использовать не умеет, поэтому пользы от Turbo Boost намного больше, чем от Hyper-Threading. Правда, последняя опять приподнесла нам сюрприз: совершенно необъяснимо выглядит прирост от включения HT у WinRAR — хотя мы точно знаем, что этот архиватор и четыре-то ядра использовать не умеет, не то что 8.

Вообще, вы, наверное, уже заметили, что изучение особенностей взаимодействия HT и TB с реальным ПО чем-то напоминает езду на норовистой лошади: что у неё в мозгах, и куда она поскачет в следующую секунду — никому не ведомо, поэтому иногда остаётся лишь расслабиться и осматривать окрестности, пытаясь при этом остаться в седле. 🙂

Компиляция

Новый тест компиляции вполне неплохо умеет задействовать 4 физических ядра, не погнушался он и 8-ю виртуальными: прирост от включения Hyper-Threading составляет 23%.

Кодирование аудио

Параллельно запускаемые по числу процессорных ядер аудиокодеки должны были являться идеальной средой для проявления всех положительных черт Hyper-Threading: как мы уже выяснили по косвенным признакам, их вычислительное ядро, скорее всего, помещается в кэш, а используемые алгоритмы должны очень хорошо ложиться на концепцию HT. Резльтаты тестирования подтверждают наши предположения: прирост от включения HT составляет 28%. Turbo Boost даёт несколько меньший прирост, но тоже неплохой. Но, конечно, особенно удачным у этих технологий получился результат совместной деятельности: 45% прироста производительности! Рекорд данного тестирования, между прочим…

Кодирование видео

Скромные результаты TB объяснимы, т.к. в данной группе собралось в основном довольно неплохо многопоточно опимизированное ПО. Вот только реакция на HT оказалась очень разной, и если достаточно старенькому Canopus ProCoder его негатив ещё можно простить (в те времена, когда разрабатывалась эта версия, про HT на Pentium 4 уже успели забыть, а про HT на Core i7 ещё не начали говорить), то реакция вполне современного кодека DivX по меньшей мере странная. За честь группы пришлось воевать x264: этот прекрасно многопоточно оптимизированный кодек и от Hyper-Threading умудрился получить довольно весомую прибавку к производительности. Приятно порадовал и XviD — а ведь в тестировании с изменением количества физических ядер он, скажем прямо, не блистал.

В данном тесте всё очевидно и лежит на поверхности: SPECjvm очень хорошо относится к наращиванию количества физических ядер, это мы знаем по прошлым тестам — как видите, ядра виртуальные ему тоже вполне по вкусу. Малый эффект от TB, по сути, именно вышенаписанным и объясняется (мы уже говорили об этом, когда обсуждали результаты в группе рендеринга и кодирования аудио).

Трёхмерные игры

При взгляде что на диаграмму, что на табличку, в голове возникает одно довольно-таки простонародное, но зато очень меткое определение: «облом по всем позициям». Ни чудесно многопоточно оптимизированная World in Conflict, ни спорная, но всё же реагирующая на увеличенние количества ядер Grand Theft Auto 4 — никакого оптимизма по поводу HT не обнаруживают. Более того: Turbo Boost, зачастую оказывающаяся весьма эффективной там, где пасует Hyper-Threading — в данном случае тоже совершенно не впечатляет. Пожалуй, если назначать места, то игровая подгруппа может быть названа «самой индифферентной» по отношению к обеим технологиям повышения производительности. Так сказать, «первое место снизу». :)Заключение

Итак, в среднем всё ровно, как по линеечке: Turbo Boost даёт в 7% прироста производительности, Hyper-Threading — 10%, а обе технологии вместе — 18%. То есть в целом получается, что технологии полезные: согласитесь, при взгляде на финальную диаграмму, достаточно трудно было бы убедить кого-либо считать «вредными» технологии, которые в сумме способны увеличить среднее быстродействие процессора на 18%.

Однако ознакомление с нюансами (тем, кто сразу пролистал статью до заключения, мы всё же настоятельно рекомендуем это сделать) создаёт несколько иное впечатление: даже в неплохо многопоточно оптимизированных приложениях, на физических ядрах ведущих себя вполне прилично, технология Hyper-Threading иногда вызывает достаточно сильные «взбрыки», и в этих случаях возникает впечатление, что основная задача работающей по соседству Turbo Boost состоит уже не столько в ускорении системы, сколько в компенсации, по возможности, этих самых взбрыков, чтобы производительность хотя бы в минус не ушла (кстати — иногда всё равно уходит, и не так уж редко). Конечно, очень трогательно, что Intel подобрала для HT «стабилизирующую компаньонку», однако, помнится, в презентациях Core i7 нам роль Turbo Boost объясняли несколько иначе. 😉

Впрочем, практические рекомендации от этого не изменятся: совместное применение HT и TB следует считать вполне оправданным, т.к. мы не раз имели возможность убедиться, что Turbo Boost оказывается весьма кстати именно тогда, когда Hyper-Threading ничего не даёт или начинает «шалить». Можно, конечно, помечтать о некой интеллектуальной схеме, которая бы переключалась между TB и HT «на лету», в зависимости от того, какая технология в данный момент приносит больший эффект, однако на сегодняшний день это скорее из области фантастики (например, вполне логично предположить, что от частого включения/выключения HT может «сойти с ума» планировщик операционной системы). Поэтому в целом разумным решением Intel является держать обе технологии включёнными — авось какая-то из двух да пригодится.

С точки зрения количества создаваемых проблем — чемпионом, безусловно, является технология Hyper-Threading. Она получила намного больше «красных карточек», свидетельствующих о падении производительности при её включении, чем Turbo Boost (собственно, у TB красная карточка всего одна, да и то на 1%, что вполне может быть объяснено погрешностью измерений). С другой стороны — от HT и пользы намного больше (когда она есть). Вот такое вот единство и борьба противоположностей: в среднем более полезная HT, в то же время чаще оказывается вредной. Впрочем, мы уже объяснили, почему: при включении HT ресурсы одного физического ядра начинают разделяться между двумя виртуальными (иногда ещё и не динамически, а строго пополам) — в результате чего производительность одного «виртуального» ядра в некоторых случаях оказывается объективно меньше, чем если бы это ядро было физическим.

Однако даже с учётом всех вышеприведенных «рассуждалок», всё равно следует констатировать тот факт, что некоторые результаты нашего сегодняшнего эксперимента никаким логическим объяснениям не поддаются в принципе. Это, разумеется, не означает, что внутрь Core i7 встроен генератор случайных чисел, управляющий производительностью*. 🙂 Просто современный процессор — и так довольно сложная штука. А когда ему на каждое физическое ядро вешают по два виртуальных, доведя общее количество до восьми, да ещё при этом динамически управляют частотой каждой пары по отдельности — даже вообразить трудно, сколько «презабавнейших» ситуаций может возникать. Вычислить их, конечно же, можно — но времени на вычисление всех понадобится столько, что успеем как раз к снятию процессорной линейки с производства. Так что, по всей видимости, и к такому понятию как «плавающая производительность», нам тоже придётся постепенно привыкать.

* — На самом деле, есть сведения из секретных источников, что имеет место хитрый биодатчик, который подстраивает частоту шины в зависимости от пульса ближайшего человека. Но это Страшная Тайна, и рассказывать её никому нельзя, иначе Core i7 тут же превратится в тыкву.

В целом же, у Intel всё-таки скорее «получилось», чем нет. Обе технологии пусть и сыроваты местами, но причин забросить их в дальний угол не наблюдается — наоборот, нужно совершенствовать и устранять выявленные недостатки. Несомненно и то, что избавиться от них совсем, видимо, не удастся — реализация HT совсем без потерь, по сложности вплотную приблизится к обычным двум физическим ядрам. Однако если рассматривать ситуацию с высоты птичьего полёта, не особенно отвлекаясь на досадные мелочи, то можно констатировать, что, как говорил герой одного старого преферансного анекдота: «…И так неплохо вышло». 🙂

Следующая серия будет посвящена ещё одному, более подробному исследованию особенностей функционирования технологии Hyper-Threading, в котором мы постараемся смоделировать максимально прозрачную по условиям ситуацию, и посмотрим, как она себя в ней поведёт.

Источник