-Один цикл -*>

Напряжение

Время

Рис. 3.1. Графическое представление понятия

тактовая частота

Замечание

Единица измерения частоты названа герцем в честь немецкого физика Генриха Герца. В 1885 году Герц экспериментальным путем подтвердил правильность электромагнитной теории, согласно которой свет является разновидностью электромагнитного излучения и распространяется в виде волн.

Наименьшей единицей измерения времени (квантом) для процессора как логического устройства является период тактовой частоты, или просто такт. На каждую операцию затрачивается минимум один такт. Например, обмен данными с памятью процессор Pentium II выполняет за три такта плюс несколько циклов ожидания. (Цикл ожидания - это такт, в котором ничего не происходит; он необходим только для того, чтобы процессор не "убегал" вперед от менее быстродействующих узлов компьютера.)

Различается и время, затрачиваемое на выполнение команд.

8086 и 8088. В этих процессорах на выполнение одной команды уходит примерно

286 и 386. Эти процессоры уменьшили время на выполнение команд примерно до

Процессор 486 и большинство Intel-совместимых процессоров четвертого поколения, таких, как AMD 5x86, уменьшили этот параметр до 2 тактов.

Серия Pentium, K6. Архитектура процессоров Pentium и других Intel-совместимых процессоров пятого поколения, созданных в AMD и Cyrix, включающая в себя двойные конвейеры команд и прочие усовершенствования, обеспечила выполнение одной или двух команд за один такт.

Pentium Pro, Pentium II/III/4Celeron и Athlon/Duron. Процессоры класса P6, а также другие процессоры шестого поколения, созданные компаниями AMD и Cyrix, позволяют выполнить, как минимум, три команды за каждый такт.

Различное количество тактов, необходимых для выполнения команд, затрудняет сравнение производительности компьютеров, основанное только на их тактовой частоте (т. е. количестве тактов в секунду). Почему при одной и той же тактовой частоте один из процессоров работает быстрее другого? Причина кроется в производительности.

Процессор 486 обладает более высоким быстродействием по сравнению с 386-м, так как на выполнение команды ему требуется в среднем в два раза меньше тактов, чем 386-му.

12 тактов.

4,5 тактов.

А процессору Pentium - в два раза меньше тактов, чем 486-му. Таким образом, процессор 486 с тактовой частотой 133 МГц (типа AMD 5x86-133) работает даже медленнее, чем Pentium с тактовой частотой 75 МГц! Это происходит потому, что при одной и той же частоте Pentium выполняет вдвое больше команд, чем процессор 486. Pentium II и III - приблизительно на 50% быстрее процессора Pentium, работающего на той же частоте, потому что они могут выполнять значительно больше команд в течение того же количества циклов.

Сравнивая относительную эффективность процессоров, можно увидеть, что производительность процессора Pentium III, работающего на тактовой частоте 1 000 МГц, теоретически равна производительности процессора Pentium, работающего на тактовой частоте 1 500 МГц, которая, в свою очередь, теоретически равна производительности процессора 486, работающего на тактовой частоте 3 000 МГц, а она, в свою очередь, теоретически равна производительности процессоров 386 или 286, работающих на тактовой частоте 6 000 МГц, или же 8088-го, работающего на тактовой частоте 12 000 МГц. Если учесть, что первоначальный PC с процессором 8088 работал на тактовой частоте, равной всего лишь 4,77 МГц, то сегодняшние компьютеры работают более чем в 1,5 тыс. раз быстрее. Поэтому нельзя сравнивать производительность компьютеров, основываясь только на тактовой частоте; необходимо принимать во внимание то, что на эффективность системы влияют и другие факторы.

Оценивать эффективность центрального процессора довольно сложно. Центральные процессоры с различными внутренними архитектурами выполняют команды по-разному: одни и те же команды в разных процессорах могут выполняться либо быстрее, либо медленнее. Чтобы найти удовлетворительную меру для сравнения центральных процессоров с различной архитектурой, работающих на разных тактовых частотах, Intel изобрела специфический ряд эталонных тестов, которые можно выполнить на микросхемах Intel, чтобы измерить относительную эффективность процессоров. Эта система тестов недавно была модифицирована для того, чтобы можно было измерять эффективность 32-разрядных процессоров; она называется индексом (или показателем) iCOMP 2.0 (intel Comparative Microprocessor Performance - сравнительная эффективность микропроцессора Intel). В настоящее время используется третья версия этого индекса - iCOMP 3.0. Более подробную информацию о различных эталонных тестах можно получить на одном из Web-узлов компании Intel по адресу: http: developer.intel.com/procs/perf/index.htm.

В табл. 3.4 приведена относительная производительность, или индекс iCOMP 2.0, для некоторых процессоров.

Индекс iCOMP 2.0 вычисляется по результатам нескольких независимых испытаний и довольно объективно характеризует относительную производительность процессора. При подсчете iCOMP учитываются операции с плавающей запятой и операции, необходимые для выполнения мультимедийных приложений.

Не так давно компания Intel аннулировала индекс iCOMP 2.0 и выпустила его новую версию - индекс iCOMP 3.0. Эта версия представляет собой обновленный эталонный тест, учитывающий все возрастающее использование трехмерной графики, мультимедийных средств, технологий и программного обеспечения Internet, а также обработку мощных потоков данных и приложения, используемые для интенсивных вычислений. Индекс ICOMP 3.0, по сути, объединяет в себе шесть эталонных тестов: WinTune 98 Advanced CPU Integer, CPUMark 99, 3D WinBench 99-3D, MultimediaMark 99, Jmark 2.0 и WinBench 99-FPU WinMark. В результатах новых тестов учитывается набор команд SSE (потоковые расширения SIMD), а также дополнительные команды для обработки графи-

Таблица 3.4. Индексы iCOMP 2.0 для процессоров

ки и звука, используемые в Pentium III. Результаты, полученные при тестировании серии процессоров Pentium III без учета нового набора команд, будут такими же, как и для процессоров Pentium II, работающих на аналогичной тактовой частоте.

В табл. 3.5 приведены индексы iCOMP 3.0 семейства новых процессоров Intel Pentium III.

Таблица 3.5. Индексы iCOMP 3.0 для процессоров

В настоящее время компания Intel использует для индексации процессоров Pentium 4 серийно выпускаемый набор эталонных тестов BAPCo SYSmark 2002. Индексы различных версий этой микросхемы приведены в табл. 3.6.

Серийно выпускаемый набор эталонных тестов SYSmark 2002, созданный на основе наиболее часто используемых приложений, отражает нормальные предпочтения потребителей, занимающихся разработкой Internet-ресурсов или работающих с приложениями