Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;

[Nickzzz]

[NEWS_IMG=Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;]http://www.hwbox.gr/images/news_images/general3.jpg[/NEWS_IMG]Η σύγκριση γίνεται μεταξύ της ARM, της X86 και της MIPS.

Κατά καιρούς σε συζητήσεις ή κείμενα για τον ανταγωνισμό μεταξύ των ARM και των X86 επεξεργαστών, δηλώνεται οτι οι ARM προτάσεις είναι εξ ορισμού πιο ενεργειακά αποδοτικές λόγω του διαφορετικού ISA (instruction set architecture). Μια πανεπιστημιακή μελέτη έρχεται να εξετάσει αυτούς τους συλλογισμούς δοκιμάζοντας διάφορους επεξεργαστές, τόσο με πυρήνες ARM, όσο και X86 πυρήνες με την μορφή των Intel Atom & Sandy Bridge και AMD Bobcat, καθώς και τον Loongson MIPS.

Η τωρινή μελέτη έρχεται σαν συνέχεια μίας παλιότερης μελέτης. [1] Οι μετρήσεις πάνω στις δυνατότητες των ξεχωριστών ISA είναι εξ αρχής δύσκολες γιατί είναι αδύνατο να διαχωριστεί η επίδραση της ίδιας της αρχιτεκτονικής και του τελικού σχεδιασμού του επεξεργαστή ανάλογα με τις ικανότητες της σχεδιαστικής ομάδας. Μάλιστα η ίδια η ARM έχει δώσει ως τώρα τέσσερα διαφορετικά revisions για τον πυρήνα Cortex-A9 και τρία για τον Cortex-A15. Παράλληλα οι βελτιστοποιήσεις σε επίπεδο compiler κάνουν ακόμα πιο δύσκολη τη σύγκριση μεταξύ των διαφορετικών αρχιτεκτονικών.

Οι μετρήσεις γίνανε σε desktop, mobile και server workloads με συνδυασμό προγραμμάτων όπως τα CoreMark, WebKit, SPEC, ενώ οι μετρήσεις κατανάλωσης έγιναν σε επίπεδο επεξεργαστή, ενώ όλοι οι επεξεργαστές εκτός του Cortex-A15 δοκιμάστηκαν στον Linux 2.6 LTS με το GCC 4.4, ενώ όλες οι εφαρμογές ήταν 32bit.

Στα αποτελέσματα τώρα, στον τομέα των επιδόσεων βλέπουμε οτι ο Cortex-A15 είναι ο πιο γρήγορος από όλες τις αρχιτεκτονικές χαμηλής κατανάλωσης, με τον Cortex-A8 να είναι ο πιο αργός και λόγω του ότι δεν έχει hardware FPU. Η πρόταση της Intel με τον i7 βγαίνει πρώτη σε όλες τις μετρήσεις ενώ ο bobcat της AMD μόνο στα server workloads είναι ταχύτερος από τον Cortex-A15.

Στον τομέα της απαιτούμενης ισχύος λειτουργίας, με κανονικοποίηση στον Cortex-A8, βλέπουμε οτι ο Cortex-A9 απαιτεί αρκετά λιγότερη ισχύ από τον Atom, ενώ ο i7 δεν μπορεί να συναγωνιστεί τους υπόλοιπους με αρκετά μεγάλες απαιτήσεις ισχύος. Παράλληλα όμως αν δούμε τις μετρήσεις της συνολικά απαιτούμενης ενέργειας για να ολοκληρωθεί ένα συγκεκριμένο τεστ, τα αποτελέσματα είναι διαφορετικά με τον Cortex-A9 να είναι ο λιγότερο ενεργειακά απαιτητικός πυρήνας, ενώ από τα αποτελέσματα του SPEC FP βλέπουμε οτι με κατάλληλη βελτιστοποίηση του πυρήνα ακόμα και η X86 αρχιτεκτονική μπορεί να είναι ανταγωνιστική.

Υπό προϋποθέσεις μπορεί μία ISA να έχει σημαντική επίδραση στο τελικό αποτέλεσμα, αλλά η έρευνα αναφέρει οτι αυτό συμβαίνει όταν έχουμε περιορισμό στο μέγεθος του die, όταν πρέπει να είναι μικρότερο από 2mm² ή η απαιτούμενη ισχύς να είναι σε επίπεδα κάτω από mW, τότε η RISC αρχιτεκτονικές είναι κυρίαρχες.

Το θέμα είναι οτι ο διαχωρισμός μεταξύ RISC και CISC αρχιτεκτονικών εμφανίστηκε για να περιγράψει σχεδιαστικές τεχνικές σε μια εποχή μεγάλων τεχνολογικών περιορισμών με τις RISC προτάσεις να μπορούν να έχουν υψηλότερες συχνότητες λειτουργίας λόγω πιο απλού σχεδιασμού. Κάτι τέτοιο όμως δεν ισχύει σήμερα, καθώς η τεχνολογία κατασκευής των κυκλωμάτων βάζει τα όρια στις συχνότητες, ενώ παράλληλα πυρήνες σαν τον Cortex-A57 και Apple A7 αρχίζουν να έχουν πολλές ομοιότητες με τους X86 πυρήνες.

[img_ALT=Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;]http://www.hwbox.gr/members/4651-albums466-picture32271.png[/img_ALT]

[img_ALT=Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;]http://www.hwbox.gr/members/4651-albums466-picture32269.png[/img_ALT]

[img_ALT=Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;]http://www.hwbox.gr/members/4651-albums466-picture32268.png[/img_ALT]

[img_ALT=Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;]http://www.hwbox.gr/members/4651-albums466-picture32267.png[/img_ALT]

[img_ALT=Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;]http://www.hwbox.gr/members/4651-albums466-picture32270.png[/img_ALT]

[img_ALT=Πoιά αρχιτεκτονική επεξεργαστών είναι πιο ενεργειακά αποδοτική;]http://www.hwbox.gr/members/4651-albums466-picture32266.jpg[/img_ALT]

[1] Emily Blem, Jaikrishnan Menon, and Karthikeyan Sankaralingam: Power Struggles: Revisiting the RISC vs. CISC Debate

on Contemporary ARM and x86 Architectures

Διαβάστε περισσότερα εδώ....