El mito de los megahercios , o en casos más recientes el mito de los gigahercios , se refiere a la idea errónea de utilizar únicamente la frecuencia de reloj (por ejemplo, medida en megahercios o gigahercios ) para comparar el rendimiento de diferentes microprocesadores . Si bien las velocidades de reloj son una forma válida de comparar el rendimiento de diferentes velocidades del mismo modelo y tipo de procesador, otros factores como la cantidad de unidades de ejecución , la profundidad de la canalización , la jerarquía de caché , la predicción de rama y los conjuntos de instruccionespuede afectar en gran medida el rendimiento al considerar diferentes procesadores. Por ejemplo, un procesador puede tomar dos ciclos de reloj para agregar dos números y otro ciclo de reloj para multiplicar por un tercer número, mientras que otro procesador puede hacer el mismo cálculo en dos ciclos de reloj. Las comparaciones entre diferentes tipos de procesadores son difíciles porque el rendimiento varía según el tipo de tarea. Un punto de referencia es una forma más completa de medir y comparar el rendimiento de la computadora .
El mito comenzó alrededor de 1984 al comparar el Apple II con el IBM PC . El argumento era que la PC era cinco veces más rápida que la Apple II, ya que su procesador Intel 8088 tenía una velocidad de reloj de aproximadamente 4,7 veces la velocidad de reloj de la tecnología MOS 6502 utilizada en Apple. Sin embargo, lo que realmente importa no es qué tan finamente divididas estén las instrucciones de una máquina, sino cuánto tiempo lleva completar una tarea determinada. Considere la instrucción LDA # (acumulador de carga inmediato). En un 6502, esa instrucción requiere dos ciclos de reloj, o 2 μs a 1 MHz. Aunque los ciclos de reloj del 8088 de 4.77 MHz son más cortos, el LDA # necesita al menos [1] 4 de ellos, por lo que toma 4 / 4.77 MHz = 0.84 μs al menos. Entonces, en el mejor de los casos, esa instrucción se ejecuta solo un poco más de 2 veces más rápido en el IBM PC original que en el Apple II.
Historia
Fondo
La arquitectura de CPU basada en x86 CISC que Intel introdujo en 1978 se utilizó como estándar para la PC IBM basada en DOS , y sus desarrollos siguen dominando el mercado de Microsoft Windows . Se utilizó una arquitectura basada en IBM RISC para la CPU PowerPC que se lanzó en 1992. En 1994, Apple Computer introdujo las computadoras Macintosh que usaban estas CPU PowerPC. Inicialmente, esta arquitectura cumplió con las expectativas de rendimiento y se desarrollaron diferentes rangos de CPU PowerPC, que a menudo ofrecen diferentes rendimientos a la misma frecuencia de reloj. De manera similar, en ese momento, el Intel 80486 se vendía junto con el Pentium, que ofrecía casi el doble de rendimiento que el 80486 a la misma frecuencia de reloj. [2]
Ascenso del mito
El mito surgió porque la frecuencia de reloj se tomaba comúnmente como una simple medida del rendimiento del procesador y se promovía en la publicidad y los entusiastas sin tener en cuenta otros factores. El término entró en uso en el contexto de comparar computadoras Apple Macintosh basadas en PowerPC con PC basadas en Intel . El marketing basado en el mito llevó a que se diera más prioridad a la frecuencia de reloj que al rendimiento real, y llevó a AMD a introducir números de modelo que ofrecían una frecuencia de reloj teórica basada en el rendimiento comparativo para superar una deficiencia percibida en su frecuencia de reloj real. [3]
Adaptaciones modernas del mito
Con el advenimiento de los procesadores de múltiples subprocesos y núcleos , el mito ha suscitado más conceptos erróneos con respecto a la medición del rendimiento en procesadores de múltiples núcleos. Algunas personas sin el conocimiento adecuado creen que un procesador de cuatro núcleos funcionando a 3 GHz daría como resultado un rendimiento general de 12 GHz de CPU. Otros pueden decir que el rendimiento general es de hecho de 3 GHz, con cada núcleo funcionando a 750 MHz. Ambas ideas son incorrectas. A menudo, el mismo usuario que hace estas comparaciones comparará varias marcas de CPU, que no harán la misma cantidad de trabajo por ciclo en ningún caso. Si bien los rasgos de la microarquitectura, como la profundidad de la tubería, desempeñan el mismo papel en el rendimiento, el diseño del procesamiento paralelo aporta otro factor a la imagen: la eficiencia del software.
Es cierto que un programa mal escrito funcionará mal incluso en un sistema de un solo núcleo [4] , pero incluso un programa bien escrito que fue diseñado de manera lineal, a menudo (si no siempre) funcionará mejor en un sistema de un solo núcleo. sistema que uno de varios núcleos cuando se ejecuta solo. El rendimiento general de un sistema no se puede juzgar simplemente comparando la cantidad de núcleos del procesador y las velocidades de reloj, el software que se ejecuta en el sistema también es un factor importante de la velocidad observada. El mito de la importancia de la frecuencia del reloj ha confundido a muchas personas en cuanto a cómo juzgan la velocidad de un sistema informático.
Desafíos al mito
Las comparaciones entre PowerPC y Pentium se habían convertido en un elemento básico de las presentaciones de Apple. En el Keynote de la Macworld Expo de la ciudad de Nueva York el 18 de julio de 2001, Steve Jobs describió que un G4 de 867 MHz completaba una tarea en 45 segundos, mientras que un Pentium 4 de 1,7 GHz tardaba 82 segundos en realizar la misma tarea, diciendo que "el nombre que nosotros" que le he dado es el mito de los megahercios ". [5] Luego presentó al vicepresidente senior de hardware Jon Rubinstein, quien dio un tutorial que describe cómo las tuberías más cortas ofrecen un mejor rendimiento a la mitad de la velocidad del reloj. La caricatura en línea Joy of Tech presentó posteriormente una serie de caricaturas inspiradas en el tutorial de Rubinstein. [6]
Intel alcanza su propio límite de velocidad
Aproximadamente desde 1995 hasta 2005, Intel anunció sus procesadores principales Pentium principalmente sobre la base de la velocidad del reloj únicamente, en comparación con productos de la competencia como AMD. Los artículos de prensa habían predicho que los procesadores de computadora podrían eventualmente funcionar tan rápido como de 10 a 20 gigahercios en las próximas décadas.
Esto continuó hasta aproximadamente 2005, cuando el Pentium Extreme Edition estaba alcanzando los límites de disipación térmica funcionando a velocidades de casi 4 gigahercios. El procesador no podría ir más rápido sin requerir cambios complejos en el diseño de enfriamiento, como canales de enfriamiento de microfluidos incrustados dentro del propio chip para eliminar el calor rápidamente.
A esto le siguió la introducción del procesador de escritorio Core 2 en 2006, que supuso un cambio importante con respecto a los procesadores de escritorio Intel anteriores, lo que permitió una disminución de casi un 50% en el reloj del procesador manteniendo el mismo rendimiento.
Core 2 tuvo sus inicios en el procesador Pentium M procesador móvil, donde la eficiencia energética era más importante que la fuerza bruta, y en un principio ofreció opciones de ahorro de energía no están disponibles en el Pentium 4 y Pentium D .
Elevando frecuencias
En los años siguientes a la desaparición de la microarquitectura NetBurst y sus CPU de más de 3 GHz, las velocidades de reloj del microprocesador siguieron aumentando lentamente después de haber caído inicialmente alrededor de 1 GHz. Los avances de varios años en los procesos de fabricación y la administración de energía (específicamente, la capacidad de establecer velocidades de reloj por núcleo) permitieron velocidades de reloj tan altas o más altas que las antiguas NetBurst Pentium 4 y Pentium D, pero con una eficiencia y un rendimiento mucho más altos. . A partir de 2018, muchos microprocesadores Intel pueden superar una velocidad de reloj base de 4 GHz (Intel Core i7-7700K e i3-7350K tienen una velocidad de reloj base de 4,20 GHz, por ejemplo).
En 2011, AMD fue capaz de romper por primera vez la barrera de los 4 GHz para los microprocesadores x86 con el debut de las CPU iniciales AMD FX basadas en Bulldozer . En junio de 2013, AMD lanzó el FX-9590 que puede alcanzar velocidades de hasta 5.0 GHz, pero han regresado problemas similares con el uso de energía y la salida de calor.
Intel Core i9-10900KF puede alcanzar los 5,3 ghz con turbo boost.
Ni Intel ni AMD produjeron el primer microprocesador de la industria que rompió las barreras de 4 GHz y 5 GHz. El IBM z10 alcanzó los 4,4 GHz en 2008, y el IBM z196 alcanzó los 5,2 GHz en 2010, seguido del z12 que alcanzó los 5,5 GHz en el otoño de 2012.
Ver también
- Instrucciones por ciclo (IPC)
- Clasificación de Rendimiento
- Bogomips
Referencias
- ^ El 8088 tiene una unidad de ejecución (UE) y una unidad de interfaz de bus (BIU) acopladas libremente, con una cola de captación previa; en el 8088, para ejecutar la instrucción MOV AL, #, similar en función a la instrucción LDA # del 6502, EU requiere 4 ciclos de reloj, pero BIU requiere 8 ciclos de reloj. (Es una instrucción de 2 bytes y la BIU requiere 4 ciclos de reloj para leer o escribir 1 byte, asumiendo que no hay estados de espera). Por lo tanto, si la instrucción ya está en la cola de captación previa, se necesitan 4 ciclos de reloj para ejecutarse; si la instrucción no se ha obtenido previamente, se necesitan 8 ciclos de reloj; y si la BIU está en el proceso de precargar la instrucción cuando la UE comienza a ejecutarla, toma de 5 a 7 ciclos de reloj. En contraste, el 6502, que tiene una canalización de búsqueda y ejecución mucho más simple, siempre necesita el mismo número de ciclos de reloj para ejecutar una instrucción dada en cualquier contexto.
- ^ "Análisis: x86 Vs PPC" . Consultado el 18 de septiembre de 2008 .
- ^ Tony Smith (28 de febrero de 2002). "Mito de los megahercios: tecnología" . The Guardian . Consultado el 18 de septiembre de 2008 .
- ^ de un solo núcleo
- ^ "Un video de la presentación de Megahertz Myth" .
- ^ "Nitrozac y Snaggy" (11 de octubre de 2001). "El mito de los megahercios" . La alegría de la tecnología . Consultado el 21 de noviembre de 2011 .
enlaces externos
- Análisis: x86 Vs PPC - OSNews.com
- Explicación de Apple del mito de los megahercios Keynote en Macworld 2001
- Intel se 'deshará' del núcleo Pentium 4 después del artículo de noticias de Prescott 2004