Architektura Intel procesorů dlouhodobě používá malá jádra a to hlavně u notebooků kvůli snížení spotřeby a tím delší výdrži akumulátoru, naproti tomu AMD malá jádra nepoužívá kdo má pravdu? Architektura procesorů Intel a AMD se liší ve svém přístupu k návrhu jader, což má vliv na spotřebu energie a výkon. Intel u svých novějších procesorů začal používat architekturu známou jako „hybridní architektura“. Tento přístup kombinuje výkonná (big) jádra s energeticky úspornými (little) jádry. Výkonná jádra (big): Jsou navržena pro maximální výkon a jsou používána při náročných úlohách, jako jsou hry, rendering nebo multitasking. Úsporná jádra (little): Jsou optimalizována pro nízkou spotřebu energie a jsou používána při méně náročných úlohách, jako je prohlížení webu, e-maily nebo sledování videa.
Tento přístup pomáhá snížit celkovou spotřebu energie a prodloužit výdrž baterie v notebookech, protože úsporná jádra mohou vykonávat mnoho běžných úloh efektivněji a s nižší spotřebou energie. AMD ve svých procesorech používá homogenní architekturu, což znamená, že všechna jádra jsou stejná. Všechna jádra mají stejný výkon a energetickou účinnost, což znamená, že se chovají stejně při jakékoliv zátěži. AMD se místo toho soustředí na optimalizaci výkonu a energetické účinnosti svých jader jako celku. Technologie jako „Precision Boost“ a „Eco Mode“ pomáhají efektivně řídit spotřebu energie a výkon podle aktuální zátěže, což může také přinést výhody v podobě delší výdrže baterie. Kdo má pravdu?
Obě společnosti mají své vlastní přístupy, které mají své výhody a nevýhody. Intel. Hybridní architektura s malými a velkými jádry umožňuje flexibilnější správu spotřeby energie, což může být výhodné pro zařízení, kde je klíčová výdrž baterie, jako jsou notebooky. AMD. Homogenní architektura s vysoce optimalizovanými jádry nabízí konzistentní výkon a jednoduchost v návrhu, což může být výhodné pro desktopové aplikace a uživatele, kteří vyžadují maximální výkon bez kompromisů. Výběr mezi těmito přístupy závisí na specifických potřebách uživatele. Pokud je hlavním cílem dlouhá výdrž baterie a flexibilita, může být Intel s hybridní architekturou lepší volbou. Pokud je hlavní prioritou konzistentní vysoký výkon, může být AMD vhodnější.
Napadá mě přirovnání se spalovacími motory kdy zde jsou motory se 4 válci a motory s 8 válci, výrobci aut preferují motory se 4 válci protože jsou levnější a spolehlivější. To je zajímavé přirovnání, které dobře ilustruje rozdíly mezi přístupy Intelu a AMD. Motory se 4 válci vs. motory s 8 válci. Motory se 4 válci. Efektivita. Tyto motory jsou obecně efektivnější, co se týče spotřeby paliva. Cena. Jsou levnější na výrobu a údržbu. Spolehlivost: Méně složitých součástí znamená méně potenciálních problémů. Výkon. I když nemají tak vysoký výkon jako 8-válcové motory, mohou poskytovat dostatečný výkon pro běžné použití a zajišťovat solidní výkon v širokém spektru podmínek. Motory s 8 válci. Výkon. Mají vyšší výkon, což je výhodné pro sportovní auta a situace, kdy je potřeba velká akcelerace nebo vysoká tažná síla. Spotřeba paliva. Obecně vyšší spotřeba paliva kvůli většímu objemu a počtu válců. Cena.
Vyšší náklady na výrobu a údržbu. Spolehlivost. Složitější konstrukce může znamenat více potenciálních problémů. Přirovnání k procesorům Intel a AMD. Intel (Hybridní architektura). Malá jádra (jako 4-válcové motory): Jsou efektivní a energeticky úsporná, ideální pro běžné úlohy a prodlužování výdrže baterie. Velká jádra (jako 8-válcové motory). Nabízejí vysoký výkon pro náročné úlohy, ale s vyšší spotřebou energie. Flexibilita. Hybridní přístup umožňuje dynamicky přepínat mezi výkonnými a úspornými jádry podle potřeby, což zajišťuje efektivní správu energie a výkonu. AMD (Homogenní architektura). Konzistentní jádra (jako motory s fixním počtem válců): Všechna jádra jsou navržena tak, aby poskytovala konzistentní výkon a energetickou účinnost.
Optimalizace. AMD se soustředí na optimalizaci každého jádra pro dosažení nejlepšího výkonu a efektivity, podobně jako optimalizovaný 4-válcový motor může poskytnout vyvážený výkon a spolehlivost. Jednoduchost. Homogenní architektura znamená jednodušší návrh a méně komplikací, což může zlepšit spolehlivost a snižovat náklady. Přirovnání k automobilovým motorům je užitečné pro pochopení rozdílů mezi přístupy Intelu a AMD. Intel s hybridní architekturou nabízí flexibilitu a efektivitu při různých zátěžích, zatímco AMD s homogenní architekturou poskytuje konzistentní výkon a jednoduchost. Výběr mezi těmito přístupy závisí na konkrétních potřebách uživatele, podobně jako volba mezi různými typy motorů závisí na preferencích a požadavcích řidiče.
Dalším problémem je třeba to že procesor má 6 jader ale 12 logických jader, jak fungují logická jádra pokud si je představíme jako motory u aut. Představa logických jader v kontextu automobilových motorů je zajímavá a může pomoci objasnit, jak funguje technologie vícevláknového zpracování (hyper-threading nebo SMT – Simultaneous Multi-Threading). Fyzická jádra. Toto jsou skutečná hardwarová jádra procesoru, která mohou nezávisle vykonávat instrukce. Například procesor se 6 fyzickými jádry má 6 skutečných jednotek schopných vykonávat úlohy. Logická jádra. Tato jádra jsou výsledkem technologie vícevláknového zpracování (hyper-threading u Intelu nebo SMT u AMD). Každé fyzické jádro je rozděleno na dvě logická jádra, což umožňuje paralelní zpracování dvou vláken (threadů) v rámci jednoho fyzického jádra.
To znamená, že 6 fyzických jader může efektivně zpracovávat 12 vláken, a tedy má 12 logických jader. Představme si fyzické jádro jako motor v autě. Tento motor je schopný vykonávat svou práci nezávisle, jako například pohánět auto nebo generovat energii. Logická jádra jako dvě pracovní jednotky v rámci jednoho motoru. Motor se dvěma pracovními jednotkami. Představme si, že motor může vykonávat dvě různé úlohy současně, například pohánět přední kola a zároveň generovat elektrickou energii pro baterii. Každá úloha (nebo vlákno) je jako logické jádro, které využívá výkon jednoho fyzického jádra (motoru). Efektivnější využití: Díky tomu, že motor může vykonávat dvě úlohy najednou, je jeho výkon efektivněji využitý.
Podobně procesor s hyper-threadingem nebo SMT může efektivněji využívat své fyzické zdroje tím, že zpracovává dvě vlákna současně. Jak fungují logická jádra (hyper-threading/SMT). Rozdělení úloh. Fyzické jádro je navrženo tak, aby mohlo vykonávat více vlákem současně. Každé vlákno je jako samostatná úloha nebo proces. Sdílení zdrojů. Logická jádra sdílí určité zdroje fyzického jádra (např. cache, ALU jednotky), ale jsou spravována tak, aby minimalizovala kolize a maximalizovala efektivitu. Zvýšení propustnosti. Když jedno vlákno čeká na data nebo výsledek operace, druhé vlákno může využít volné zdroje fyzického jádra, čímž se zvyšuje celková propustnost procesoru. Výkonnostní přínos. V praxi to znamená, že vícevláknové úlohy mohou být zpracovány rychleji, protože je méně nevyužitého času, kdy by fyzické jádro čekalo na dokončení určité operace. Shrnutí. Fyzická jádra jsou jako motory v autě, které vykonávají hlavní úlohy.
Logická jádra, vytvořená technologií hyper-threadingu nebo SMT, jsou jako schopnost motoru vykonávat dvě různé úlohy najednou, což umožňuje efektivnější využití výkonu fyzických jader. Tento přístup zvyšuje celkovou výkonnost procesoru, podobně jako by schopnost motoru vykonávat více úloh najednou zvýšila jeho celkovou efektivitu a výkon. Tak má ten motor 6 válců nebo 12 válců. V rámci analogie motorů a procesorů bychom mohli říci, že motor (procesor) má 6 fyzických válců (fyzických jader), ale každý z těchto válců je schopen fungovat jako dva samostatné válce (logická jádra) díky technologii hyper-threadingu nebo SMT (Simultaneous Multi-Threading). To znamená, že procesor s 6 fyzickými jádry a 12 logickými jádry se chová jako motor s 6 válců, kde každý válec může zpracovávat dvě samostatné úlohy současně. Jak to funguje v praxi? 6 fyzických jader (válců).
Procesor má 6 skutečných hardwarových jednotek (fyzických jader), které mohou vykonávat instrukce. 12 logických jader (válců): Díky hyper-threadingu nebo SMT je každé fyzické jádro schopno zpracovávat dvě vlákna (threads) najednou, což znamená, že procesor může současně zpracovávat 12 různých vlákem. Představme si motor s 6 válci. Každý válec může samostatně pohánět motor. Logická jádra: Každý válec je vybaven technologií, která mu umožňuje vykonávat dvě úlohy současně. Například jeden válec může současně pohánět motor a zároveň generovat elektrickou energii pro další systémy. Hyper-threading (Intel). Tato technologie umožňuje jednomu fyzickému jádru zpracovávat dvě vlákna najednou, čímž se zdvojnásobuje počet logických jader.
To vede k lepšímu využití zdrojů procesoru a zvyšuje celkovou výkonnost při vícevláknových úlohách. SMT (AMD). Podobná technologie jako hyper-threading, která umožňuje efektivnější využití fyzických jader procesoru zpracováním více vláken současně. Analogicky tedy procesor s 6 fyzickými jádry a 12 logickými jádry je jako motor s 6 válci, kde každý válec má schopnost vykonávat dvě úlohy současně. Tento přístup umožňuje efektivnější využití výkonu a zdrojů procesoru, podobně jako by motor s 6 válci vykonávajícími dvě úlohy současně zvyšoval celkovou efektivitu a výkon automobilu. Není to jako když jeden zaměsnanec může pracovat za dva zaměsnance? Představa, že jedno fyzické jádro (zaměstnanec) může díky technologii hyper-threadingu nebo SMT vykonávat práci dvou logických jader (dvou zaměstnanců), je velmi výstižná.
Fyzické jádro (zaměstnanec). Toto je skutečný hardware, který vykonává výpočetní úlohy. Každé fyzické jádro je jako jeden zaměstnanec, který má své vlastní zdroje a kapacitu vykonávat práci. Logické jádro (virtuální zaměstnanec): Díky technologii hyper-threadingu nebo SMT může jedno fyzické jádro vykonávat dvě vlákna (práce) současně, což je jako jeden zaměstnanec, který dokáže efektivně pracovat na dvou úlohách najednou. Jak to funguje? Rozdělení práce: Představte si, že každý zaměstnanec (fyzické jádro) má schopnost pracovat na dvou různých úlohách najednou (logická jádra). Například, jeden zaměstnanec může současně odpovídat na e-maily a pracovat na prezentaci. Efektivní využití času. Pokud zaměstnanec čeká na odpověď na e-mail (čekání na data), může mezitím pokračovat v práci na prezentaci.
Tím se minimalizují nevyužité časové mezery a zvyšuje se celková produktivita. Zvýšená propustnost. Schopnost zaměstnance vykonávat dvě úlohy současně znamená, že může být více práce vykonáno za stejný čas, podobně jako procesor může zpracovávat více vláken najednou, což vede k lepšímu využití jeho zdrojů a vyšší celkové výkonnosti. Efektivnější využití fyzických jader díky zpracování více vláken současně. Zvýšení celkové výkonnosti procesoru při vícevláknových úlohách. Schopnost rychle přepínat mezi úlohami a efektivně spravovat pracovní zátěž. Logická jádra sdílejí zdroje fyzického jádra, což může vést k omezení výkonu při vysokém zatížení. Ne všechny úlohy jsou stejně vhodné pro vícevláknové zpracování, což může ovlivnit efektivitu. Ano, analogy s jedním zaměstnancem, který může pracovat za dva, je velmi přiléhavá.
Fyzické jádro procesoru je jako jeden zaměstnanec, zatímco logická jádra představují jeho schopnost vykonávat dvě úlohy současně. Tento přístup zvyšuje efektivitu a výkon procesoru podobně, jako by schopnost zaměstnance vykonávat dvě úlohy současně zvyšovala jeho produktivitu. A co přijít s novější technologií kdy bude moci jeden zaměsnanec pracovat za 4 zaměsnance? Představa, že jeden zaměstnanec by mohl efektivně pracovat za čtyři, je zajímavá a teoreticky by to mohla být analogie k dalšímu rozvoji v oblasti procesorů a vícevláknového zpracování. V kontextu procesorů by to mohlo znamenat zlepšení v technologiích, které umožňují ještě větší paralelismus a efektivitu. Nové generace procesorů by mohly využívat pokročilejší verze vícevláknového zpracování, které by umožnily efektivnější zpracování více vláken na každém fyzickém jádru.
Dynamické přidělování zdrojů. Technologie, které lépe spravují přidělování a sdílení zdrojů mezi více vlákny, mohou zlepšit efektivitu a výkon. Nové architektury by mohly mít jádra navržená pro optimalizaci práce s více vlákny, přičemž každé jádro bude schopné vykonávat více úloh s vyšší efektivitou než současné technologie. Technologie pro lepší predikci a správu vláken, které by mohly zvyšovat výkon tím, že minimalizují zpoždění a kolize. Hybridní architektury, které kombinují různé typy jader, jako jsou jádra optimalizovaná pro různé druhy úloh (např. specializovaná jádra pro určité výpočty), mohou přinést ještě vyšší úroveň výkonu. Technologie, které umožňují efektivní asynchronní zpracování, mohou výrazně zlepšit výkon při komplexních a vysoce paralelizovaných úlohách. Novější procesory od Intelu, jako jsou i9 a Xeon, využívají pokročilé verze hyper-threadingu, které zlepšují výkon vícevláknových úloh.
Novější architektury se zaměřují na zlepšení výkonu a efektivity v různých aplikacích. AMD procesory využívají SMT pro zvýšení výkonu, přičemž novější generace zlepšuje tuto technologii a přináší vyšší počet jader a vláken. Novější verze Zen architektury se zaměřují na efektivní zpracování více vláken a optimalizaci výkonu. Představa, že jeden zaměstnanec by mohl pracovat za čtyři, je podobná konceptům, které se objevují v nejnovějších technologiích procesorů a architektur. Zatímco současné technologie (jako hyper-threading a SMT) umožňují efektivní zpracování více vláken na každém fyzickém jádru, budoucí technologie by mohly přinést ještě větší úroveň efektivity a výkonu díky dalším inovacím v mikroarchitektuře, správě vláken a paralelním zpracování. Vývoj v této oblasti neustále pokračuje, a technologie, které umožňují ještě větší paralelismus a efektivitu, jsou v oblasti výzkumu a vývoje, což by mohlo v budoucnu přinést přímé ekvivalenty k myšlence jednoho zaměstnance vykonávajícího práci za čtyři.