あるプロセッサーが別のプロセッサーよりも高速である理由は何ですか?

知識のないユーザーは、基本的な仕様に関して XNUMX つの同一のプロセッサを見つけることができます。 同じ数のコア、同じクロック速度 (MHz または GHz で測定)。 市場に出回っている膨大な数のモデルを考えると、情報を理解していないために失われるのはこの時点です。

プロセッサが高速になるのはいつですか?

いくつかの要因が与えられた場合、特に次の XNUMX つがあります。 アーキテクチャ、クロック速度、コア数 . 一般に、最初のものは定量化できないため、通常は無視されます。 これにより、プロセッサの速度について混乱が生じます。

プロセッサの速さはクロック速度によって示されると考える傾向がありますが、マークされているのは XNUMX 秒あたりに生成されるパルスの数です。 今日は、どちらも CPU フォルダーとその下に GPU プログラム命令を実行するために段階的に動作します。 また、命令の種類によってステージ数が異なります。 組み立てラインの各要素が時計の目盛りの速度で動く工場を考えてみてください。

つまり、最初の命令が 110 番目のステージにある場合、3 番目の命令が最初の命令に入り、最初の命令が解決されるまで続きます。 求められているのは、クロック サイクルごとに完了する命令の平均数を測定することです。 最速のプロセッサーは、すべての中で最高の数値を持つプロセッサーになります。 明らかに、より良いクロック速度とより多くのコアを持つことが役立ちます. ただし、すべての XNUMX 馬力の車が同じように高速であるとは限らないのと同様に、すべての XNUMX GHz CPU が同じように高速であるとは限りません。

ボトルネック

ただし、これらの測定値が常に完全に正確であるとは限らないことを考慮する必要があります。これは、プロセッサの速度に影響を与える次の XNUMX つの問題を見つけることができるためです。

• 特定の命令の解決を担当するユニットは、完全にまたは部分的に占有されています。
• XNUMX つまたは複数の命令で必要なデータが、最も近いレジスタまたはキャッシュで見つかりません。 したがって、追加の遅延があります。
• プログラムには、そのプロセッサのモデルに害を及ぼす、または利益をもたらす特定の命令が選択されています。

最も問題となるボトルネックはメモリのボトルネックです 、これの速度が同じように進化していないことを考えると、キャッシュメモリパッチはさまざまなレベルでプルする必要がありました. 最初はこれは単一層でしたが、CPU と RAM 新しいティアが追加されました。 数年前には、プロセッサに 3 レベルのキャッシュがあることは考えられませんでしたが、今日では、グラフィックス チップや GPU であっても一般的なルールになっています。 驚くことではないが、 AMDの PC 上の RDNA 2 アーキテクチャは、すでに L3 キャッシュを使用しています。

もう XNUMX つの問題は競合です。これは、並行して動作する XNUMX つの命令が同じプロセッサ リソースを共有する必要がある場合に発生します。 スペースとトランジスタを節約するためのプロセッサの設計中に、一部の命令がリソースを共有し、それらを結合すると同時に、通常よりも多くのサイクルで解決されると仮定することがあります。 CPU を設計するとき、エンジニアは、最も一般的な命令の組み合わせでこの問題が発生しないように注意します。