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初識處理器(3)

大話處理器 作者:萬木楊


 

綜合基準(zhǔn)

人們一直在尋找一種單一的基準(zhǔn),這種基準(zhǔn)可以獨(dú)立于任意類型的計算機(jī)來進(jìn)行公平的比較。最后人們統(tǒng)一作出了如下一個結(jié)論:用第三代語言(C語言等)編寫一個程序,在不同的系統(tǒng)上編譯運(yùn)行,然后測試在不同的系統(tǒng)上每次運(yùn)行該程序所需的時間。這一思想又有3個分支:Whetstone主要側(cè)重于浮點(diǎn)運(yùn)算,Linpack主要側(cè)重于線性代數(shù)程序,Dhrystone主要側(cè)重于字符串和整數(shù)程序。Dhrystone基準(zhǔn)的評測方法是:統(tǒng)計某程序1秒內(nèi)能執(zhí)行的次數(shù),也即每秒的Dhrystone數(shù)。

應(yīng)該說,綜合基準(zhǔn)提供了一些依據(jù),不過也并不完善,因?yàn)橐朐谀程幚砥魃汐@得最佳性能,需要在編程時對程序做針對處理器的優(yōu)化,而一個優(yōu)秀的優(yōu)化者和一般的優(yōu)化者得到的性能差別是相當(dāng)大的。影響最終程序執(zhí)行性能的,并不僅僅是處理器硬件,還包括軟件,以及軟件與硬件的配合,這是一個系統(tǒng)工程,很難下一個很嚴(yán)肅的結(jié)論。不過對于一般應(yīng)用來說,綜合基準(zhǔn)已經(jīng)能反映出處理器的大致性能了。

專業(yè)評估組織基準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)性能評估公司(SPEC,Standard Performance Evaluation Corporation)成立于1988年,SPEC從各種不同的應(yīng)用場景中選出一些比較有代表性的程序,稱為基準(zhǔn)套件(Benchmark Suite)。SPEC基準(zhǔn)中最出名的是它的CPU套件,用于測試CPU的吞吐量、Cache和存儲器的訪問速度等。

在嵌入式領(lǐng)域,EEMBC(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)基準(zhǔn)常被使用,其應(yīng)用涵蓋汽車、消費(fèi)電子、通信等領(lǐng)域。

2.功耗

Google曾經(jīng)的運(yùn)營高級副總裁Urs Hoelzle說:

“我們曾經(jīng)設(shè)想,把龐大的服務(wù)器放在一艘船上,讓流水發(fā)動能源,帶動信息的整合。這看起來風(fēng)光無限的浪漫圖景,訴說著我們對理想不舍晝夜的追求?!?/p>

如果把Urs Hoelzle的這句話理解為Google多么有創(chuàng)意、多么有理想,那就錯了。俗話說,吃菜吃心,聽話聽音,聽話要聽是誰說的。作為管理幾百萬臺(甚至更多)計算機(jī)的大佬,Urs Hoelzle比一般人更能理解“電老虎”的含義。Google是一家信息服務(wù)公司,公司的成本除了員工的成本外,就屬這些計算機(jī)的成本最多了。計算機(jī)硬件只是一次性投入,而耗電、制冷卻是每年都要付錢的。美國研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示,過不了幾年,用電和制冷的費(fèi)用就超過了計算機(jī)本身的價格了。

Google在俄勒岡州新建了數(shù)據(jù)中心,原因就是這里水資源豐富,有全美最廉價的電費(fèi),也可提供水冷。

現(xiàn)在不少像Google這樣的公司,都在宣稱自己綠色、環(huán)保,這并不僅僅是政治覺悟高,應(yīng)該說經(jīng)濟(jì)覺悟也很高。

不只Google這樣的巨頭需要關(guān)注功耗,我們這些小市民實(shí)際上也會關(guān)注功耗,最典型的一個例子就是,每個買手機(jī)的人都會問:“這款手機(jī)待機(jī)時間多長?”這實(shí)際上就是一個問功耗的問題。

在現(xiàn)在的PC里,CPU和顯卡是功耗大戶。功耗大,就需要散熱片和風(fēng)扇散熱,不只耗電,增加體積,而且風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響了人們的健康和心情。Intel和AMD也有很多CPU專為低功耗而設(shè)計。

性能和功耗是處理器最重要的兩個硬指標(biāo),這兩者很難同時滿足。每個處理器廠商都會根據(jù)自己的目標(biāo)市場定位在這個蹺蹺板上找到一個自己的平衡點(diǎn)。

3.面積

便于攜帶的產(chǎn)品,通常都是很受歡迎的,Sony的隨身聽就是這樣的一代經(jīng)典。

現(xiàn)在的手機(jī),功能一少就賣不出去,而要增加功能,常常需要增加新的芯片,如陀螺儀、加速計等傳感器,WiFi、GPS等無線芯片……在能裝進(jìn)口袋的手機(jī)中裝這么多芯片,也是一件不簡單的事情,芯片體積絕對不能大。

4.接口

處理器并不是獨(dú)自在工作,由于它需要和周圍的器件配合使用,因此就必須有接口和外部進(jìn)行通信。如果處理器本身能實(shí)現(xiàn)某個功能,但是因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的接口而不能使用,就非常讓人惋惜了。大多數(shù)處理器都會設(shè)計很多的接口,因?yàn)橛械挠脩魰眠@幾個接口,有的用戶會用另外幾個。

2.4.2  軟件指標(biāo)——軟實(shí)力的競爭

1.軟件開發(fā)環(huán)境

軟件開發(fā)環(huán)境和處理器的關(guān)系就好比手柄和游戲機(jī),手柄不好用,游戲機(jī)的可玩性就大打折扣。

友好的開發(fā)環(huán)境能減少軟件人員的學(xué)習(xí)成本,提高程序開發(fā)、調(diào)試的效率,較好的Bug定位手段也非常重要,較多的函數(shù)庫也能大大減輕程序員的工作量。

2.編譯器性能

絕大多數(shù)程序員都使用高級語言(C/Java等)來編寫程序,編譯器將高級語言轉(zhuǎn)換成處理器能夠理解的二進(jìn)制代碼,也就是說,處理器的能力要靠編譯器才能體現(xiàn)出來,處理器功能再強(qiáng)大,如果沒有一個好的編譯器來展現(xiàn)它的能力,就好比茶壺里的餃子,倒不出來。


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