El efecto del aumento en el número de transistores en un chip en el rendimiento del procesador

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todos.

Estoy haciendo una investigación para evaluar el grado en que el número de transitores en chips afecta el rendimiento del procesador en un entorno determinado.

Por lo que entiendo hasta aquí, para obtener los datos experimentales que necesito para usar / hacer comparaciones de diferentes procesadores. Mi tema lo entiendo: probablemente solo debería centrarme en la diferencia de rendimiento y no en la disipación del calor. Entonces, para poder comparar los rendimientos de dos procesadores de acuerdo con su recuento de transistores, ¿necesitaría usar datos de pruebas de procesadores con la misma arquitectura? ¿Supongo que necesitaría elegir los datos, donde los prueban en el mismo entorno de evaluación de desempeño y la misma carga de trabajo, al realizar la comparación? Digamos un juego de computadora (creo que estos puntos de referencia se publican con frecuencia).

Al analizar la diferencia, ¿cómo es posible saber cuánto de esto se debe al aumento / disminución en el recuento de transistores? (ya que es solo una de las variables responsables del aumento de rendimiento). ¿Hay alguna forma de aislar las otras variables de la imagen, posiblemente eligiendo dos procesadores de la misma familia, con la misma arquitectura y velocidad de reloj, pero diferentes en el recuento de transistores? Y luego mira la cantidad de instrucciones que cada uno de ellos puede manejar. Pero, ¿qué otro factor sería el rendimiento (diferencia de memoria caché, velocidad del reloj, otra cosa?) ¿Estoy entendiendo todo correctamente y alguien puede darme ejemplos de procesadores adecuados o puntos de referencia de rendimiento?

Gracias.

    
pregunta user3066764

1 respuesta

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Los recuentos de transistores, al final, son el factor limitante de la funcionalidad. Puede tener más funcionalidad cuando tiene un mayor recuento de transistores que cuando no lo tiene.

Principalmente, un mayor conteo de transistores siempre es bueno para el rendimiento. Muchos algoritmos (como la multiplicación) se benefician enormemente del conteo de transistores: cuando tiene transistores "ilimitados", puede multiplicar palabras grandes en un ciclo de 1 a 3 en lugar de ciclos de conteo en el orden de números de bits en palabras (para dar uno ejemplo). También puede descubrir el paralelismo a nivel de instrucción haciendo múltiples instrucciones no dependientes simultáneamente (ejecución superescalar), agrupando más núcleos (paralelismo grueso) y aceleradores de cálculo vectorial (como SSE); también es beneficioso poder almacenar datos de trabajo cerca de la CPU (por lo tanto, cachés).

Los problemas con muchos transistores también son obvios. Los 2 más importantes son:

  1. Consumo de energía
  2. Distribución de la señal (especialmente el reloj). Cuantos más transistores haya, mayores serán las probabilidades de que algo intente desincronizarse.

Para obtener un buen ejemplo de referencia en el "conteo de transistores", haga una prueba comparativa e intente ver el conteo de ciclos de instrucciones particulares y otras métricas de CPU "costosas para el transistor":

  1. cuántos ciclos se requieren para que una CPU complete instrucciones complejas. Ya mencioné la multiplicación (que es crítica para el rendimiento del juego). Los recuentos del ciclo de instrucción de punto flotante también son indicativos (precisión simple vs doble, etc.). La regla básica es que, cuanto más rápido se ejecuta la instrucción aritmética, más transistores se pusieron a implementarla.
  2. ¿Cuántas unidades de ejecución tiene una CPU determinada (cuántos sumadores, multiplicadores, unidades de almacenamiento de carga)? Cada uno de estos cuesta transistores. Además, verifique cuántas instrucciones puede decodificar / enviar / completar una CPU por ciclo (todas esas características son muy costosas para el transistor).

Ni siquiera necesita ir más allá de esto: solo compile una tabla con las métricas anteriores para CPU de varias generaciones y superponga aquellas sobre cifras de referencia de larga vida. Intente calcular el valor de "rendimiento por ciclo de CPU" para anular el efecto del aumento de las frecuencias de reloj.

    
respondido por el oakad

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