Co jest przyszłościowe? Podsumowanie

Procesory Intela, a procesory AMD: kwestia HT i Turbo Boost

W przypadku procesorów AMD sprawa jest jeszcze stosunkowo prosta, bowiem ilość fizycznych rdzeni równa się ilości rdzeni logicznych (wątków). Premiera procesorów o mikroarchitekturze Nehalem przyniosła jednak powrót zastosowanej onegdaj w Pentium IV technologii HT (HyperThreading – wielowątkowość). Obecność technologii HT oznacza po prostu, że każdy fizyczny rdzeń potrafi obsługiwać dwa wątki równocześnie.

Dzięki temu zabiegowi system operacyjny „widzi” dwukrotnie większą liczbę wątków. I tak dwurdzeniowy procesor widziany jest w systemie jako czterordzeniowy, a czterordzeniowy - jako ośmiordzeniowy. Oczywistym jest, że dwa rdzenie fizyczne z HT, nigdy nie będą tak wydajne, jak cztery rzeczywiste rdzenie, tym niemniej w przypadku aplikacji które potrafią dobrze wykorzystać zalety wielowątkowości (bądź przy wykorzystaniu wielu programów równocześnie), powinno przynieść to wzrost wydajności. Przy okazji testów notebooków wyposażonych w czterordzeniowe procesory Core i7 sprawdziliśmy wpływ HT na wydajność, wykonując testy z włączonym (4 rdzenie/8 wątków) i wyłączonym (4 rdzenie/4 wątki) HT. Benchmarki syntetyczne wykazały momentami wyraźną różnicę w wydajności, jednak nie udało nam się stwierdzić jakiejkolwiek różnicy w działaniu gier.

HyperThreading to jednak nie jedyny as w rękawie Intela. Nowe procesory wyposażone sa także w technologię TurboBoost, która zwiększa taktowanie aktywnych rdzeni procesora.

Wydawałoby się, że Intel znalazł złoty środek, równocześnie stosując w swoich procesorach technologię HT i TurboBoost. Dzięki temu swoje możliwości mogą pokazać zarówno aplikacje wykorzystujące wielowątkowość (HT), jak i na przykład te wykorzystujące tylko jeden rdzeń (TurboBoost). Rozwiązanie wydawałoby się idealne, zwłaszcza dla tych, którzy wahają się pomiędzy kupnem CPU z dwoma, a czterema rdzeniami. Najnowsze procesory Intela oparte na mikroarchitekturze Westmere (32-nanometrowy proces produkcyjny), są wyposażone w dwa rdzenie i technologię HT.

Procesory Core i3 oraz i5 należy uznać za produkt jak najbardziej udany, jednak wyniki niektórych testów praktycznych dość mocno rozmijają się z teoretycznymi założeniami. Dobrym przykładem jest test Crysis: Warhead, w którym 32 nanometrowy procesor Core i5 661, nie wykazuje wyższości nad Phenomem II X2 550 i potrafi dość wyraźnie przegrywać z  Core 2 Duo E8500. Oczywiście należy pamiętać o tym, że procesory Westmere należą do średniego segmentu, a silnik Crysisa jest już dość wiekowy. A może to właśnie strategia AMD, polegająca na wprowadzaniu coraz większej ilości fizycznych rdzeni bez dodatkowych technologii jak HT czy TurboBoost, okaże się najbardziej skuteczna?

Windows 7 - każdy program na wielu rdzeniach

Dodatkowo sytuację diametralnie zmienia najnowszy system operacyjny firmy Microsoft. Już Vista potrafiła w pewnym stopniu rozkładać obciążenie procesora na różne rdzenie, a Windows 7 radzi sobie z tym jeszcze lepiej. W przypadku posiadania tego systemu każdy program może korzystać z tylu rdzeni/wątków iloma dysponuje system. Nieistotne jest, czy program został pierwotnie napisany tak, by mógł wykorzystywać tylko jeden wątek/rdzeń. System i tak rozłoży proces na odpowiednią liczbą wątków (niekoniecznie musi to być rozłożenie na maksymalną liczbę wątków, ale np. na dwa).

Inną kwestią jest to, że możliwości Windows 7 w rozkładaniu zajętości  procesora na wiele wątków nie przyniesie nam takiej wydajności, jak w przypadku programu który natywnie został napisany z myślą o wykorzystaniu wielu rdzeni. Na pewno jednak daje to lepsze wykorzystanie zasobów sprzętowych i pozostawia rezerwę mocy dla oprogramowania.

DirectX 11, Multi-Threading i OpenCL

W chwili obecnej największym problemem jest właściwe wykorzystanie przez oprogramowanie zasobów sprzętowych komputera. Cóż z tego jeśli posiadamy wielordzeniowe procesory, skoro oprogramowanie nie potrafi wykorzystać tkwiących w nich możliwości? Dobrym przykładem są gry, które potrafią eksploatować kartę kartę graficzną do maksimum, równocześnie wykorzystując zaledwie kilkanaście procent mocy wielordzeniowego procesora. Wśród zalet nowego API giganta z Redmond wymienia się nie tylko teselację i DirectCompute (GPGPU), ale też Multi-Threading, czyli doskonale nam znaną wielowątkowość. Ma to pozwolić producentom gier na lepsze wykorzystanie możliwości wielordzeniowych procesorów, a więc gry w teorii będą mogły działać szybciej.

Najnowsza odsłona Aliens vs. Predator będzie obsługiwać biblioteki DirectX 11

Gry wykorzystujące DirectX 11 można na razie policzyć na palcach jednej ręki, jednak już wkrótce można spodziewać się takich tytułów jak Aliens vs. Predator, Battlefield: Bad Company 2, czy Crysis 2, których twórcy zapowiedzieli już wsparcie dla nowej wersji bibliotek. Co ważne: funkcja Multi-Threadingu będzie mogła zostać wykorzystana także w przypadku komputerów wyposażonych w karty graficzne z obsługą DirectX 10/10.1, chociaż jej działanie może nie być aż tak wydajne jak w przypadku najnowszych kart z pełnym wsparciem DirectX 11.

Nie należy zapominać też o OpenCL, czyli otwartym standardzie programowania równoległego dla GPU i wielordzeniowych CPU. To wszystko powinno sprawić, że procesory wyposażone w wiele rdzeni w końcu ujawnią nam swoje pełne możliwości.

Podsumowanie

W tym momencie olbrzymi wybór różnych technologii powoduje, że wybór procesora nie jest łatwą sprawą nawet dla osób obeznanych z nowinkami technologicznymi. Na pewno konstrukcje jednordzeniowe są już reliktem przeszłości. Jeden rdzeń może się okazać niewystarczający nawet do przeglądania stron internetowych, choć może się to zmienić po wprowadzeniu przez Adobe odtwarzacza animacji Flash wykorzystującego GPU. Procesory dwurdzeniowe wciąż sprawują się świetnie w większości zastosowań, a dzięki nowym technologiom mogą one pracować jeszcze wydajniej. Zasadnicze pytanie jest takie, czy wybór procesora dwurdzeniowego dziś, okaże się właściwą decyzją jutro?

CPU z 3 i 4 rdzeniami dopiero teraz zaczynają ukazywać swój prawdziwy potencjał i to one na dziś dzień wydają się konstrukcjami w które warto zainwestować. Oczywistym jest, że procesory z większą ilością rdzeni będą się lepiej sprawować w takich zastosowaniach jak wirtualizacja, grafika 3D, czy obróbka wideo. W przypadku tej ostatniej do głosu dochodzą jednak technologie GPGPU, które potrafią wykonać takie zadania wielokrotnie szybciej od najnowocześniejszego CPU.

Odpowiedź na pytanie, czy do większości codziennych zastosowań (włączając w to gry) wystarczy nam dwurdzeniowy procesor z HT, czy też w pełni czterordzeniowy CPU, nie jest prosta. Silniki gier ewoluują powoli, ale już dziś widać, że procesory z 3 i 4 rdzeniami uzyskują w tym segmencie niewielką przewagę. Wśród przetestowanych gier jedynie Resident Evil 5 działała minimalnie gorzej na procesorze 3-rdzeniowym niż na 2-rdzeniowym.

Tekst ten rozpoczął serię artykułów dotyczących procesorów i zależności pomiędzy ilością rdzeni, a wydajnością w różnych zastosowaniach. W tym krótkim artykule chcieliśmy jedynie zasygnalizować związane z tym tematy i przedstawić pierwsze wyniki. Już wkrótce zaprezentujemy kolejne testy, tym razem z wykorzystaniem procesorów Intela, a także testy najnowszego sześciordzeniowego procesora AMD Thuban.