Τετραπύρηνος ή Διπύρηνος; Ποιος επεξεργαστής είναι καλύτερος και γιατί!

 Αν έχετε χαθεί μέσα στις συνεχείς αλλαγές των επεξεργαστών για κινητά και tablets δεν είστε οι μόνοι. Οι απορίες σας πάντως πρόκειται να λυθούν διαβάζοντας το παρακάτω άρθρο, αφού συγκεντρώσαμε για εσάς όλες τις πληροφορίες και όσα στοιχεία χρειάζονται για να συγκρίνουμε διπύρηνους, τετραπύρηνους, νέους και παλιούς επεξεργαστές.

Ποιος επεξεργαστής είναι καλύτερος; Πως γίνεται κάποιος διπύρηνος να είναι πιο γρήγορος από έναν τετραπύρηνο; Ποιες και πόσες είναι οι διαφορετικές αρχιτεκτονικές και ποιες εταιρείες είναι περισσότερο αξιόπιστες; Αυτές είναι μερικές από τις ερωτήσεις που θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε μέσα από το παρακάτω άρθρο.

Ένας τετραπύρηνος επεξεργαστής με ταχύτητα 1.4GHz έχει συνολική ταχύτητα (4×1.4=) 5.6GHz;
Η απάντηση είναι φυσικά και όχι. Αν κάτι τέτοιο ίσχυε, τότε θα είχαμε λύσει τα προβλήματα μας εδώ και δεκαετίες.

Φανταστείτε έναν εργάτη που προσπαθεί να σκάψει ένα λάκκο και εργάζεται 8 ημέρες. Αν στη θέση του βάζαμε τέσσερις εργάτες, τότε το έργο θα τελείωνε σε μόλις 2 ημέρες. Λογικό;

Ωραία, τώρα πρέπει να ξεχάσετε αυτό το παράδειγμα, γιατί δεν έχει καμία σχέση με τον παράλληλο προγραμματισμό και τους πολυπύρηνους επεξεργαστές. Είναι πρακτικά ΑΔΥΝΑΤΟ να διαχωρίσει ο εκάστοτε προγραμματιστής την εφαρμογή του σε τέσσερα ίσα κομμάτια, τα οποία θα λειτουργούν ταυτόχρονα και θα απαιτούν πολύ συγκεκριμένους πόρους ώστε να κατανεμηθούν αντίστοιχα στους πυρήνες. Προσοχή, αναφέρομαι σε εκτέλεση μίας εφαρμογής και όχι στην περίπτωση που τρέχουμε ταυτόχρονα περισσότερες.

Γενικότερα, ο παράλληλος προγραμματισμός μέχρι τη δεκαετία του 2000 έβρισκε εφαρμογή μόνο σε πολύ ακριβά συστήματα (servers) ή στην επεξεργασία γραφικών. Στη μία περίπτωση το κόστος του προγραμματισμού ήταν τεράστιο και στην άλλη, τα γραφικά από τη φύση τους ήταν και είναι πιο εύκολο να κατανεμηθούν σε πολλούς πυρήνες.

Τετραπύρηνος ή διπύρηνος;
Η ερώτηση θα μπορούσε πολύ εύκολα να είναι διπύρηνος ή μονοπύρηνος και η απάντηση θα ήταν ακριβώς η ίδια. Ο αριθμός των πυρήνων δεν μπορεί να αποδώσει ξεκάθαρα τη δυναμική του επεξεργαστή. Με απλά λόγια, είναι δυνατό και μάλιστα συμβαίνει καθημερινά εδώ και χρόνια, ένας διπύρηνος επεξεργαστής να είναι πιο γρήγορος από έναν τετραπύρηνο, ιδιαίτερα όταν συγκρίνουμε chips διαφορετικών γενεών.

Σε αντίθεση με την πρώτη ερώτηση, οι πολυπύρηνοι επεξεργαστές μπορούν να ανεβάσουν κάθετα την απόδοση τους όταν εκτελούν παράλληλα παραπάνω από μία εφαρμογές. Στην περίπτωση του ενός πυρήνα, το multitasking είναι δυνατό να συμβεί, αλλά αυτό γίνεται με την χρήση πολλών threads που σταματούν και ξεκινούν τόσο γρήγορα που δημιουργούν την ψευδαίσθηση της παραλληλίας.

Παρ’ όλα αυτά, υπάρχουν περιπτώσεις που ακόμα και κατά την ταυτόχρονη εκτέλεση τεσσάρων εφαρμογών, μπορεί ένας διπύρηνος επεξεργαστής να είναι ταχύτερος από έναν τετραπύρηνο. Το ίδιο το λειτουργικό παίζει σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία, αλλά το αποτέλεσμα εξαρτάται κυρίως από την αρχιτεκτονική κάθε επεξεργαστή. Μόνο αν συγκρίνετε δύο όμοιους επεξεργαστές με δύο έναντι τεσσάρων πυρήνων, κατά την εκτέλεση πολλαπλών εφαρμογών ο τετραπύρηνος θα είναι με βεβαιότητα πιο γρήγορος.

Γιατί οι εταιρείες δεν κατασκευάζουν επεξεργαστές με μεγαλύτερες ταχύτητες (συχνότητες) λειτουργίας;

Το παιχνίδι της διαρκούς αύξησης της συχνότητας ενός επεξεργαστή (τα GHz με απλά λόγια), το έπαιξαν οι AMD και Intel για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. Η τεχνολογία των πολλών πυρήνων είχε μπει στο ράφι, στο βωμό του χαμηλού κόστους και της πεποίθησης ότι οι ταχύτητες θα μπορούν να αυξάνονται αέναα.

Όμως όπως όλα τα ωραία, έτσι και αυτή η εύκολη διαδικασία σταμάτησε στις αρχές της πρώτης δεκαετίας του 21ου αιώνα, βάζοντας και πάλι τους πολυπύρηνους επεξεργαστές στο κάδρο. Ο λόγος ήταν ότι η αύξηση της συχνότητας ενός επεξεργαστή αυξάνει ταυτόχρονα την θερμοκρασία του και φυσικά την ενεργειακή του κατανάλωση. Τα chip έφτασαν σε ένα σημείο που μια περαιτέρω αύξηση ταχύτητας (με ταυτόχρονη μείωση του μεγέθους) θα προκαλούσε αστάθεια και θα οδηγούσε σε πιθανοκρατικά αποτελέσματα και σε κβαντικά φαινόμενα.

Μέχρι λοιπόν να ανακαλυφθούν νέα υλικά που επιτρέπουν υψηλότερες ταχύτητες σε έναν πυρήνα, οι πολυπύρηνοι επεξεργαστές θα είναι στο επίκεντρο και θα έχουν καλύτερη απόδοση ακόμα και με λιγότερα GHz, ενώ ήδη οι 3D αρχιτεκτονικές άρχισαν να καταφθάνουν.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ SoC και CPU;
Τα SoC έγιναν της “μόδας” με την άνθιση της αγοράς των smartphones. Ουσιαστικά σε ένα μόνο chip ενσωματώνονται όλα τα περιφερειακά συστήματα που απαιτούνται. Η CPU είναι κομμάτι του System-On-Chip, όπως επίσης η κάρτα γραφικών (GPU), η μνήμη RAM, οι controllers των θυρών εξόδου/εισόδου, η διαχείριση ενέργειας και ο ίδιος ο πομποδέκτης τηλεφωνίας συν τα Wi-Fi, Bluetooth, GPS κλπ.

---

Ας περάσουμε όμως από το γενικό στο ειδικό, μιλώντας συγκεκριμένα για τους σύγχρονους επεξεργαστές που βρίσκουμε καθημερινά μπροστά μας στα smartphones και τα tablets της εποχής.

Ποιες εταιρείες δραστηριοποιούνται στον χώρο;
ARM

Πρώτη από όλες, η ARM. Πρόκειται ίσως για την σημαντικότερη εταιρεία στον χώρο της κατασκευής επεξεργαστών μετά την Intel, με την ιστορία της να ξεκινά πριν από σχεδόν 30 χρόνια. Σε αντίθεση με την Intel, προτίμησε να επενδύσει στους RISC και όχι τους CISC επεξεργαστές, δημιουργώντας έτσι σύνολα που βρίσκουν μεγαλύτερη εφαρμογή σε συσκευές χαμηλών απαιτήσεων και μικρού μεγέθους (σας θυμίζει κάτι;). Αρκεί να αναφέρουμε ότι το 2009 περισσότερα από ένα δισεκατομμύριο κινητά τηλέφωνα χρησιμοποιούσαν επεξεργαστές ARM. Παρ’ όλα αυτά, η ίδια η ARM δεν κατασκευάζει CPU για τα σύγχρονα smartphones, αλλά αδειοδοτεί τρίτους κατασκευαστές επιτρέποντας τους να χρησιμοποιούν τα σχέδια της και να τα τροποποιούν κατά το δοκούν.

Qualcomm

Μια από τις εταιρείες που έχουν άδεια χρήσης των αρχιτεκτονικών ARM είναι η Qualcomm. Σε αντίθεση με τις περισσότερες εταιρείες, η Qualcomm δεν χρησιμοποιεί αυτούσια τα σχέδια των ARM, αλλά δημιουργεί δικές της αρχιτεκτονικές πάνω στις οποίες βασίζει τους επεξεργαστές που κατασκευάζει και πουλάει.

Τέτοιο παράδειγμα είναι η αρχιτεκτονική Scorpion και ο επεξεργαστής Qualcomm Snapdragon (Scorpion), ο οποίος βασίστηκε στο “πάτωμα” του ARM Cortex-A9, αλλά διέφερε σημαντικά από αυτόν ως προς την απόδοση και την κατανάλωση. Πρόσφατα η Qualcomm κυκλοφόρησε την επόμενη γενιά επεξεργαστών της με το όνομα Krait. Οι Krait βασίζονται στο νέο πρότυπο ARM Cortex-A15, γεγονός που τους μετατρέπει ταυτόχρονα σε πολύ πιο ισχυρούς και λιγότερο ενεργοβόρους. Σύμφωνα με τις αναλύσεις των “ειδικών”, η απόδοση τους δεν είναι τόσο καλή όσο των Cortex-A15, όμως κατάφεραν και κυκλοφόρησαν σχεδόν έξι μήνες νωρίτερα κερδίζοντας ήδη μεγάλο κομμάτι της αγοράς.

Σε κάθε περίπτωση, οι τετραπύρηνοι Qualcomm Snapdragon S4 Pro είναι αυτή τη στιγμή οι ισχυρότεροι επεξεργαστές της αγοράς, με τους διπύρηνους Snapdragon S4 να ακολουθούν κατά πόδας, κερδίζοντας σε απόδοση ακόμα και τετραπύρηνους της προηγούμενης γενιάς (Exynos 4…, TI Omap 44..)

Texas Instruments

H TI αποτελεί μια παραδοσιακή δύναμη, η οποία κατάφερε πέρυσι με την γενιά TI Omap 4460 να εντυπωσιάσει. Σε αντίθεση με την Qualcomm, η TI αργεί χαρακτηριστικά να παρουσιάσει νέα μοντέλα επεξεργαστών, αλλά όταν πλέον το κάνει, αυτά είναι τα αποδοτικότερα της αγοράς. Μέχρι στιγμής δεν έχει να επιδείξει κάποιο σύνολο με αρχιτεκτονική νέας γενιάς, όμως αρκετές εταιρείες την εμπιστεύονται για συσκευές χαμηλότερου κόστος. Χαρακτηριστική είναι η χρησιμοποίηση του διπύρηνου TI Omap 4470 από το νέο Kindle Fire HD.

Ο TI Omap 5 αναμένεται να κυκλοφορήσει τους προσεχείς μήνες, προσφέροντας εξαιρετικές επιδόσεις, καλή κατανάλωση και χαρακτηριστικά όπως διασύνδεση μέσω USB 3.0. Θα βασίζεται σε δύο πυρήνες Cortex-A15 και σύμφωνα με τα πρώτα benchmarks θα ανταγωνίζεται στα ίσα τους τετραπύρηνους Snapdragon S4 Pro.

Update: Σύμφωνα με τις τελευταίες πληροφορίες, η Texas Instruments παρατάει την αγορά των smartphones και των tablets.

NVIDIA

H NVIDIA μπήκε σχετικά πρόσφατα στο χορό των επεξεργαστών για φορητά συστήματα. Το ενδιαφέρον προέκυψε λόγω της μεγάλης εμπειρίας της εταιρείας σε κατασκευή πολυπύρηνων GPUs και της ανάγκης για επέκταση σε νέες αγορές.

Ο πρώτος επεξεργαστής της εταιρείας ήταν ο Tegra 2, ο οποίος χρησιμοποιήθηκε σε αρκετά smartphones της εποχής όπως το LG Optimus 2Χ, αλλά η σημαντικότερη επιτυχία προέκυψε με τον NVIDIA Tegra 3. Βασιζόμενης στην αρχιτεκτονική ARM Cortex-A9, ο Tegra 3 έγινε ο πρώτος τετραπύρηνος επεξεργαστής για mobile συσκευές και κέρδισε τεράστιο μερίδιο της αγοράς. Με την χρήση ενός πέμπτου ανεξάρτητου και αργού πυρήνα, ο Tegra 3 κατάφερε να κρατάει σχετικά χαμηλά την κατανάλωση ισχύος χωρίς να χάνει σε απόδοση.

Ο NVIDIA Tegra 4 αναμένεται να παρουσιαστεί στο πρώτο τρίμηνο του 2013, κάνοντας χρήση τεσσάρων πυρήνων ARM Cortex-A15 και ενός ακόμα πέμπτου βοηθητικού Αξίζει να αναφέρουμε ότι τα ονόματα των επεξεργαστών της NVIDIA προέρχονται από γνωστούς υπερήρωες (Superman (Kal-El), Batman (Wayne), Jean Grey (Grey), Wolverine (Logan), and Iron Man (Stark)).

Samsung

Παρά το γεγονός ότι η Samsung μπήκε πρόσφατα στην διαδικασία να σχεδιάσει τον δικό της custom επεξεργαστή, τα αποτελέσματα είναι εξ’ αρχής εξαιρετικά. Ο Samsung Exynos χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στο Samsung Galaxy S του 2010 και πλέον αποτελεί την βασική επιλογή της κορεάτικης εταιρείας για τα δικά της flagship κινητά. Ο σημερινός Exynos 4412 βασίζεται σε τέσσερις πυρήνες ARM Cortex-A9 και καταφέρνει να κερδίζει τον ανταγωνισμό σε επιδόσεις, ενώ ο επόμενης γενιάς Exynos 5250 θα βασίζεται σε δύο πυρήνες ARM Cortex-A15.

Εκτός από την ίδια τη Samsung, η Meizu είναι η μόνη εταιρεία που χρησιμοποιεί τους συγκεκριμένους επεξεργαστές, όμως μέχρι στιγμής δραστηριοποιείται στην αγορά της Κίνας αποκλειστικά.

Apple

Μέχρι πρότινος η Apple σχεδίαζε τους δικούς της επεξεργαστές, αλλά βασιζόταν στην αρχιτεκτονική της ARM. Με τον Α6 τα πράγματα άλλαξαν και η Apple έγινε η πρώτη εταιρεία μετά την Qualcomm, που σχεδίασε δική της παραλλαγή του Cortex-A15, θέλοντας να προλάβει τον ανταγωνισμό και να δημιουργήσει ένα πλήρως παραμετροποιήσιμο σύστημα.

Οι πρώτες μετρήσεις δικαιώνουν την επιλογή της, αφού ο Apple A6 τα καταφέρνει περίφημα και σε επιδόσεις και σε κατανάλωση.

Intel

Πρωτάρα στην αγορά των mobile επεξεργαστών, αλλά με τεράστια εμπειρία στα desktop/laptop μηχανήματα, η Intel μοιάζει έτοιμη να κάνει σύντομα το μεγάλο βήμα προς τους πολυπύρηνους επεξεργαστές. Μπορεί μόλις πρόσφατα να παρουσίασε μαζί με την Motorola το RAZR i με δικό της μονοπύρηνο επεξεργαστή στα 2GHz, αλλά σύντομα θα τη δούμε να επανέρχεται με περισσότερα μοντέλα δύο και παραπάνω πυρήνων.

---

Η σημερινή εικόνα της αγοράς

Αυτή τη στιγμή βρισκόμαστε στο μεταίχμιο ανάμεσα στην παλαιά και την καινούργια εποχή. Οι επεξεργαστές που βασίζονταν στο προηγούμενο πρότυπο ARM Cortex-A9 μας αποχαιρετούν και όλο και περισσότεροι που βασίζονται στο ARM Cortex-A15 θα παρουσιάζονται.

Μέχρι στιγμής στη νέα γενιά βασίζονται ο Apple A6 και οι Qualcomm Snapdragon S4 (dual-core) και S4 Pro (quad-core), γεγονός που αποδεικνύεται και μέσα από τα benchmarks μεταξύ των νέων συσκευών που παρουσιάστηκαν πρόσφατα. Τα αποτελέσματα των iPhone 5 και LG Optimus G σε αυτά είναι κορυφαία, με το πρώτο να δείχνει τις αρετές του iOS στο θέμα της διαχείρισης του browsing και της JavaScript και το δεύτερο να κερδίζει με κάτω τα χέρια σε τομείς όπως η επεξεργαστική ισχύς και τα γραφικά. Θα πρέπει εδώ να λάβουμε υπόψη μας, ότι οι συγκρίσεις των benchmarks ανάμεσα σε διαφορετικά λειτουργικά συστήματα δεν είναι πάντα αξιόπιστες, αφού το ίδιο το σύστημα διαχειρίζεται διαφορετικά παρόμοιες καταστάσεις.

Σε κάθε περίπτωση πάντως, είναι γεγονός ότι η νέα γενιά Cortex-A15 και οι παραλλαγές της (Krait) προσφέρουν τόσο μεγαλύτερες επιδόσεις σε σχέση με το παρελθόν, που ακόμα και διπύρηνα σύνολα όπως το Sony Xperia T μπορούν να ξεπερνούν σε συγκεκριμένα benchmarks τετραπύρηνα όπως τα HTC One X και Samsung Galaxy S III.

H έλευση του Android 4.1 Jelly Bean τέλος, αναμένεται να αυξήσει την επίδοση των πολυπύρηνων επεξεργαστών, καθώς το ίδιο το λειτουργικό έχει παραμετροποιηθεί με τρόπο που ευνοεί την παράλληλη χρήση τους. Κάτι αντίστοιχο ευελπιστεί να κάνει και η Microsoft με τα νέα Windows Phone 8 και την υποστήριξη τους σε πολυπύρηνες επεξεργαστές.

Όπως και να’ χει πάντως, τα σκορ στα benchmarks δεν λένε πάντα την αλήθεια και αυτό που θα πρέπει να εξετάζει κάθε υποψήφιος αγοραστής είναι η ταχύτητα σε καθημερινές εργασίες όπως το browsing και η γενικότερη εμπειρία χρήσης.

 πηγή:goodbyte.gr