कोर की तुलना में एटम कब तेज होता है?

200 किमी / घंटा से अधिक की गति तक पहुंचने में सक्षम कार के पहिया के पीछे एक ट्रैफ़िक जाम में कसकर फंसना, और यह देखना कि साइकिल चालकों ने मुझे ट्राई साइकिल पर कैसे पार किया, मुझे लगा ... नहीं, कैसे हर किसी को साइकिल पर स्थानांतरित करना है, और परिवहन समस्याओं को हल करने के बारे में नहीं। टेलीपोर्टेशन के माध्यम से मानवता, और इंटेल कोर और इंटेल एटम प्रोसेसर के बारे में। अर्थात् - कोर की तुलना में परमाणु - यह वास्तव में, कार की तुलना में स्कूटर है। इससे ईंधन कम खर्च होता है और लागत काफी कम आती है। लेकिन तब स्कूटर की गति कार के समान ही कमतर होती है (कारखाने की सेटिंग्स के ऊपर स्कूटर को "फैलाने" के तरीके के बावजूद)। लेकिन, फिर भी, ट्रैफिक जाम या संकीर्ण सड़कों में स्कूटर तेज है। कोई आश्चर्य नहीं कि स्कूटर को अंग्रेजी से " टू स्कूटर " का नाम मिला - भागने के लिए, क्योंकि इसे सफलतापूर्वक अंग्रेजी किशोरों द्वारा पुलिस से बचाव के लिए इस्तेमाल किया गया था।
अब वापस सीपीयू पर। "ईंधन" को "बिजली" और "गति" को "प्रदर्शन" से बदलें और इनेल एटम और इंटेल कोर के व्यवहार का पूरा सादृश्य प्राप्त करें। लेकिन तब यह मान लेना उचित है कि ऐसे "ट्रैफिक जाम" और "नुक्कड़ और क्रैनियाँ" हैं जिनमें एटम कोर से आगे निकल जाएगा। आइए उनकी तलाश करें।


इसलिए, सभी आम तौर पर स्वीकार किए गए प्रदर्शन मापों के लिए, इंटेल कोर काफी एटम से बेहतर प्रदर्शन करता है। विकिपीडिया पर इंटेल एटम लेख का "प्रदर्शन" खंड एक कठोर वाक्य पढ़ता है: " एक ही आवृत्ति के पेंटियम एम प्रोसेसर के लगभग आधे प्रदर्शन "
अगर हम Atom की तुलना Core से करते हैं, तो tomshardware Intel Core i3-530 के अनुसार, Intel Atom D510 पेराई स्कोर के साथ जीतता है:

3DS MAX 2010 (प्रतिपादन)	कोर i3 तेजी से 4.36 गुना
Adobe Acrobat 9 (pdf बनाएँ)।	कोर i3 4.55 गुना तेज
फ़ोटोशॉप CS4 (कई फ़िल्टर लागू करना)	कोर i3 तेजी से 3.8 गुना

इसी समय, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि टोम्सवेयरवेयर स्पष्ट रूप से एटम के प्रति पक्षपाती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, यदि कोर-आई 3 पर किसी कार्य का रनिंग टाइम 1:38 है, तो ठीक यही बताया गया है - "एक मिनट, 38 सेकंड"। और अगर परमाणु 7:26 के लिए कुछ करता है, तो यह, लेखकों के अनुसार, "लगभग आठ मिनट।" लेकिन मुख्य बात विभिन्न घड़ी की गति (2.93 गीगाहर्ट्ज कोर i3 और 1.66 गीगाहर्ट्ज एटम) के साथ प्रोसेसर की तुलना करना है और हवा में सुधार नहीं करना सांकेतिक नहीं है। यही है, कोर के परिणाम को 2.93 / 1.66 ~ 1.76 से विभाजित किया जाना चाहिए, जो एटम को 2.15 से 2.6 गुना तक खोने का अंतिम परिणाम देता है।

एटम धीमा क्यों है?

त्वरित उत्तर: क्योंकि यह सस्ता और अधिक ऊर्जा कुशल है, जो उच्च प्रदर्शन के साथ असंगत है।
सही उत्तर: सबसे पहले, क्योंकि एटम में अभी भी एफएसबी है, जबकि कोर आई 3 में सीपीयू में एकीकृत एक मेमोरी कंट्रोलर है, जो डेटा एक्सेस को गति देता है। इसके अलावा, एटम में चार गुना कम कैश आकार होता है, और यदि डेटा कैश में फिट नहीं होता है, तो धीमी मेमोरी एक्सेस पूरे कार्यक्रम के प्रदर्शन को प्रभावित करती है।
और दूसरी बात, एटम माइक्रोआर्किटेक्चर Core2 नहीं है, जिसका उपयोग Core i3 में किया जाता है, लेकिन बॉननेल। संक्षेप में, बोननेल पेंटियम के विचारों की एक निरंतरता है, इसमें केवल 2 पूर्णांक ALUs (बनाम कोर में तीन) हैं, और सबसे महत्वपूर्ण बात, कोई कोर पुन: निर्धारण, रजिस्टर नामकरण , या सट्टा निष्पादन नहीं हैं )।
यह कैसे स्पष्ट है कि एटम को आगे निकलने में मदद करने के लिए, आपको आवश्यकता है:

1. एक नैनो- एक छोटा डेटा सेट लें, ताकि यह कैश में फिट हो।
2. ALU नहीं, बल्कि FPU लोड करने के लिए फ्लोट डेटा का उपयोग करने का प्रयास करें
3. जब भी संभव हो, अव्यवस्थित निष्पादन के लाभों से वंचित कोर।

चूंकि पहले दो बिंदुओं के साथ सब कुछ स्पष्ट है, आप पहले परीक्षण चला सकते हैं।
वे मेरे मौजूदा इंटेल कोर i5 2.53 गीगाहर्ट्ज और पहले से उल्लेख किए गए एटम D510 पर किए गए थे, और एक अंतर्निहित प्रदर्शन रेटिंग "प्रति सेकंड फ़ंक्शन की संख्या", यानी के साथ फ्लोट डेटा के लिए गणितीय कार्यों के लिए कॉल का एक सेट का प्रतिनिधित्व करते थे, अधिक, बेहतर।
टेस्ट में सीधे दोनों त्रिकोणमितीय कार्यों की गणना शामिल थी (सी रनटाइम, परीक्षण "x87"), और एक पंक्ति में विस्तार; गणितीय पुस्तकालय Cephes के कोड का उपयोग करना; और SSE आंतरिक कार्यों (_ps के अंत के साथ परीक्षण) के माध्यम से वेक्टर कार्यान्वयन भी। इसके अलावा, घड़ी की आवृत्तियों में अंतर को ध्यान में रखते हुए, परिणाम 2.53 / 1.66 ~ 1.524 हो गए
Microsoft Visual Studio 2008 द्वारा डिफ़ॉल्ट रूप से रिलीज़ में अनुकूलन के साथ परीक्षण संकलित किए गए थे।

प्राप्त डेटा अंत से इंटेल एटम के पहले स्थान की पूरी तरह से पुष्टि करता है। यही है, लक्ष्य प्राप्त नहीं हुआ है, अगले बिंदु पर जाएं - हम आउट-ऑफ-ऑर्डर सीपीयू के काम को जटिल करते हैं।

हम कार्य को जटिल करते हैं

हम एक कृत्रिम परीक्षण बनाएंगे जिसमें अप्रत्याशित रूप से भारी कार्यों वाले अप्रत्याशित शाखाएं होंगी, ताकि कोर के सट्टा गणनाओं का परिणाम लगातार खारिज हो जाए, अर्थात्। अनावश्यक काम हो गया।
कुछ इस तरह:

int rnd= rand()/(RAND_MAX + 1.) * 3; if (rnd%3==0) fn0(); if (rnd%3==1) fn1(); if (rnd%3==2) fn2(); 

इसके अलावा, फ़ंक्शंस में चेन गणना शामिल होगी, ताकि कोर निर्देशों को फिर से दर्ज करने और रजिस्टर का नाम बदलकर, इनमें से किसी भी अभिव्यक्ति को अग्रिम रूप से न गिनें, "आउट ऑफ टर्न"। इस तरह के कोड का सबसे सरल उदाहरण यहां दिया गया है

  for (i=0; i < N; ++i) { y+=((x[i]*x[i]+ A)/B[i]*x[i]+C[i])*D[i]; } 

वैसे, उपरोक्त cephes_logf और cephes_expf परीक्षणों में समान कार्यों का उपयोग किया गया था, जहां कोर लाभ न्यूनतम है।
लेकिन, सभी बाधाओं के बावजूद, कोर अभी भी तेज था। परमाणु से कोर का न्यूनतम पृथक्करण, जिसे मैं गणना और यादृच्छिकता के विभिन्न संयोजनों के साथ प्राप्त करने में कामयाब रहा, दो बार जितना है! यानी एटम अभी भी पिछड़ रहा है।

लेकिन अगर मैं इस पर रुक गया, तो आप बस इसके बारे में नहीं जानते होंगे - पोस्ट नहीं होगा।
अगला कदम इंटेल कंपाइलर का उपयोग करके परीक्षणों को संकलित करना था। हमने Microsoft कंपाइलर के समान डिफ़ॉल्ट रिलीज़ ऑप्टिमाइज़ेशन सेटिंग्स के साथ संगीतकार XE 2011 अपडेट 9 (12.1) के संस्करण का उपयोग किया।

नीचे दिया गया ग्राफ़ उपरोक्त परीक्षणों के परिणामों को दिखाता है, जिसमें शामिल है रैंड, जिसे VS2008 और इंटेल कंपाइलर द्वारा संकलित किया गया है।

ध्यान से देखो। यह एक ऑप्टिकल भ्रम नहीं है। चार परीक्षणों के लिए, इंटेल कंपाइलर द्वारा संकलित परीक्षणों के लिए एटम परिणाम दिखाने वाली ग्रीन लाइन बिंदु बरगंडी बिंदुओं की तुलना में अधिक हैं - i5 परिणाम VS2008 द्वारा संकलित परीक्षणों के लिए। यही है, एटम वास्तविक रूप से दो बार की तुलना में अधिक समान कोर_5 के समान कोड_ पर तेजी से निकलता है।

सोचें कि यह इंटेल कंपाइलर का विज्ञापन है?
बिल्कुल नहीं। मैं विज्ञापन विभाग या संकलक समूह में काम नहीं करता।
यह केवल एक बयान है कि आपका अनुकूलित कोड कोर पर गैर-अनुकूलित की तुलना में एटम पर बहुत तेजी से चल सकता है। या - कोर पर गैर-अनुकूलित एटम पर अनुकूलित की तुलना में धीमा होगा।
ये सिर्फ बहुत धक्कों और नुक्कड़ हैं जो कार को तेज करने से रोकते हैं।
आप अपने निष्कर्ष निकाल सकते हैं।