Зачем нужны 8 ядер и когда закончится эта гонка?

Те, кто любит покупать топовое железо должен без всякого сомнения заметить значительное увеличение четырёхъядерных процессоров в флагманских продуктах компаний-производителей коммуникаторов. И представление восьмиядерного процессора на выставке CES 2013 в начале этого года выглядит как продолжение этого тренда.

Уже были представлены восьмиядерный Exynos 5 Octa от Samsung и пятиядерный NVIDIA Tegra 4, который, помимо этого, также получил 72 графических ядра. Но будет ли конец бессмысленному росту числа ядер, и действительно ли нам это надо, как способ увеличения производительности наших мобильных девайсов? Попробуем разобраться, но, чтобы это сделать, потребуется обратиться к истории.

Откуда берёт своё начало тренд многоядерности?

Если мы вернёмся к началу нового тысячелетия и представлению компанией Intel процессора Pentium 4. Если у вас был такой ПК, то должны вспомнить, что в то время большинство компьютеров на процессорах того времени работали на частоте около 3 ГГц. Однако, спустя более 10 лет, даже новые ПК на самых дорогих и современных процессорах вроде Intel Core i7 едва ли смогут взять планку в 4 ГГц без специального охлаждения.

В таком случае эволюция процессоров должна была упереться в тупик: дальнейшее повышение рабочей частоты оказалось невозможным, но был найден другой выход – использование нескольких ядер.

Возвращаясь к теме нагрева, то этот недостаток становится ещё более заметным при поиске решений для мобильных вычислений: чипы просто не могут охлаждаться должным образом, если вы хотите, чтобы ваш смартфон был толщиной не более сантиметра.

Казалось бы, многоядерные процессоры должны стать идеальным решением и хорошим балансом между производительностью, энергопотреблением и нагревом, но, вместе с этим, никуда не делись проблемы, связанные с производительностью на низких частотах. Вот почему каждый такой многоядерный низковольтный процессор может быть сравнён с одноядерным, таким же по мощности, но менее энергоэффективным.

Где предел числу ядер?

Заметим, что одновременная работа двух ядер уже заметно решает вышеперечисленные недостатки одноядерных решений в смартфонах и планшетах. Хотя, многие с этим могут поспорить, что использование четырёх параллельных ядер увеличит производительность ещё больше, при том же энергопотреблении. Тем не менее, растущее число ядер обязательно загонит развитие мобильных процессоров в бутылочное горлышко. Как бы там ни было, сейчас - многоядерные решения выглядят уже гораздо менее впечатляюще, чем это было немного ранее.

Во-первых, существует проблема неиспользованных тактов, когда процессор совершает пустую работу при отсутствии инструкций для него (фактически, во время простоя), в то же время, потребляя энергию, как и в обычном режиме. Чтобы эффективно использовать каждый такт четырёх- или восьмиядерного процессора, разработчики приложений должны оптимизировать свои программы, чтобы синхронизировать параллельные вычисления, что не может не сказаться на времени разработки и цене программного обеспечения. Некоторые уже существующие программы, при этом, вообще слишком просты, чтобы выполняться одновременно в нескольких процессах, так что простаивающие без дела ядра только, опять же, зря опустошают такой ценный заряд аккумулятора.

Одним из решений этой проблемы является уменьшение частоты процессора в то время как все ядра не используются на полную мощность. Но более мощные чипы требуют и больший минимум энергии, нежели медленные процессоры, что всё ещё означает неоправданное расходование средств аккумулятора.

Так что, теоретически, мы можем добавлять всё больше и больше ядер, но это не означает, что мы сможем обработать больше информации за один раз.

Миф о восьми ядрах

По правде говоря, всегда есть определенные ограничения, которые приходят вместе с мультиядерными системами. Однако от различных компаний поступают настолько противоречивые сведения, что становится трудно разобраться, что к чему. Intel, например, ещё в 2011 году говорила о сотнях процессорных ядер в будущем, а Qualcomm наоборот утверждала, что несколько ядер, работающих на высоких частотах – лучшее решение. Так кто же прав?

Вместо того чтобы строить догадки, давайте лучше взглянем на кое-что интересное, и вы полностью убедитесь, что невероятная производительность восьмиядерных чипов – миф.

Возьмём, для примера, новую разработку Samsung – Exynos 5 Octa. Несмотря на то, что он был назван восьмиядерным, все его ядра не работают одновременно, как вы могли подумать. Вместо этого, в свои чипы южнокорейская компания устанавливает два отдельных четырёхъядерных процессора, более мощный на ARM Cortex A15 и менее энергоёмкий на ARM Cortex A7. При этом, в каждый момент может использовать только один такой процессор. Элегантное решение проблемы энергопотребления.

Несмотря на отсутствие какого-либо прироста производительности, такой процессор будет меньше разряжать аккумулятор, ведь коммуникатор будет переключаться на мощный комплект ядер только тогда, когда требуется высокая производительность. На схожем принципе работает и NVIDIA Tegra 3, используя одно ядро процессора при выполнении тривиальных задач, а 4 других ядра – в играх и требовательных приложениях.

В качестве другого примера – посмотрите на рынок персональных компьютеров в последние 5 лет. Число процессорных ядер так и не выросло, как в обычных домашних, так и high-end игровых системах. Конечно, существуют и восьмиядерные процессоры, например, линейка AMD FX-8, но, в действительности, она оказывается хуже, чем производительные четырёхъядерные аналоги. При этом, даже самые современные чипы Intel Haswell не увеличивают число доступных ядер. Так что, похоже, на данный момент рынок ПК достиг вершины в этом показателе.

Единственное, что мешает создавать мощные многоядерные процессоры для пользовательского сектора, всё упирается в транзисторы. Будет ли это быстрый одноядерный или медленный мультиядерный процессор, их производство упирается в увеличение числа транзисторов, что неминуемо ведёт к увеличению энергопотребления и тепловыделения. И если в обычных компьютерах эта проблема может быть решена нестандартными средствами, то в мобильных девайсах с ограниченной ёмкостью батарей и отсутствием возможности использования активного охлаждения – нет.

Взгляд в будущее

Чтобы вы не поняли неправильно – Exynos 5 Octa является невероятно хорошей идеей для портативных устройств и достойным показателем того, как процессоры могут выглядеть в будущем. Но направлена эта разработка, ещё раз подчёркиваем, на снижение энергопотребления, а не увеличение производительности. Тем не менее, сомнительно, что в ближайшем будущем мы придём к объединению 16 ядер на одном процессоре. Даже 72 графических ядра в процессоре от NVIDIA не выглядят слишком уж невероятно, ведь топовые видеокарты могут содержать тысячи потоковых процессоров (NVIDIA предпочитает называть их ядрами).

Вместо этого, более вероятно, что компании будут искать более выгодные пути развивать свой рынок, например, уменьшая физические размеры чипов для уменьшения тепловых потерь. Мы определённо увидим восьмиядерные процессоры в будущем, но едва ли они будут похожи на современные мультиядерные решения.

Итоги

Это может прозвучать странно, но на самом деле, развитие технологий происходит медленнее, чем того требует маркетинг, поэтому PR-менеджерам компаний приходится придумывать всё более изощрённые ходы для привлечения внимания пользователей.

Так что, в этом году мы можем рассчитывать увидеть на рынке немало "восьмиядерных" процессоров, хотя правильнее было бы их назвать "двойными четырёхъядерными". Как всегда, рекомендуем опасаться маркетинга и руководствоваться, в первую очередь, своими потребностями и здравым смыслом.

Самые комментируемые

Когда будет ядерная война! =)))

asd_xxx, на ПК остановились - и там остановятся

Casillas5647, пока существуют упоротые ведроиды - не остановятся

Прогресс не остановить. Эти ядра, огромная производительность нужна. Пусть не сейчас, на через пару-тройку лет Это оправдает себя.

QGuest, Прогресс прогрессом, но вы же не ездиете по городу на автомобиле с мощностью 1200 л.с.? Также и у Андройдов, мощность огромная, а девать ее некуда. И самый главный минус- это расход АКБ, также, как и расход бензина в мощных машинах. Нужна грамотная оптимизация, а не гонка мнимых ядер и не нужной мощности.

orenvideo, Вот и я того же мнения. часа два назад на старенький телефон жены (LG Optimus One) поставил андройд 4.0.4 от CM9 и не че волокет да так шустро. хоть бы раз лаганул. А там всего проц 600 Гц и оперативы 512. Вот и спрашивается нахера 8 камней.

cfif81, ОЗУ там 256

Адольф_sp, загуглили бы хоть, 512 там.

QGuest, аналогично с Acer A1, проц на 768 МГц и 256 Мб оперативы, тянет 4.0.4 (со swap'ом правда)

Самое веселое то, что двухъядерного квалкома 1,2ГГц выше крыши на андроид с HD экраном. Чтобы хоть как-то стимулировать людей обновить свой смарт через год придумали лепить FullHD на телефон, теперь они будут снова лагать и придется наращивать производительность, это, конечно, прогресс, но функциональности ноль.

QGuest, В характеристиках указано, что в нем 512 мб, но на самом деле используется только около 400 мб. Говорю как бывший владелец сабжа.

Хорошая попытка Самсунг , но я всеравно тебя не куплю.

cfif81, 4-й андрюша не показатель гта васька или реал рейсинг 3 на етом старье не покатит но соглашусь с quaddesign, двухъядерного снапдрагона хватит по самые уши (несмотря на проблемы адрено 220 вваське)

zoraks, "Хорошая попытка Самсунг , но я всеравно тебя не куплю." Да у Вас батенька самсунгофобия.

все эти ядра - ерунда: у меня американский СГС1 Вибрант (1ядро - 1ггц, 512ram) и на нем все летает: JB4.1.2(CM10), gta vice sity, nfs most vanted, modern combat 4. Последний правда в мультиплее подлагивает, но это думаю из-за инета т.к.кампания летает.

Адольф_sp, 512 в нем не тупи

надо видеть его в деле.

Адольф_sp, Как ни странно, но 512 http://devdb.ru/lg_optimus_one_p500

udarkness, у с3 тоже написано 1гб, а доступно 700-800мб, зависит от прошивки.

Адольф_sp, Внимательней надо быть адольф там 512

cfif81, я про свой 3gs молчу)

cfif81, в большинстве случаев мощное железо нужно лишь для того чтобы в игры играть так же как и на PC а насчет 8 ядер то это другая задумка, это ARM big.LITTLE и призвана она повысить энергосбережение и сама Intel соглашается, что принцип ARM big.LITTLE весьма эффективен в этом. Вот откуда растут корни 8 ядер.

ramil2,Вроде никто не называет его восьмиядерным. Это что-то в статье намудрили, а потом сами объясняют, что да как.

ramil2, Ну если я заговорил уже о конкретном теле то он у моей жены живет 3 дня от зарядки до зарядки. А все эти навороты для мощных экранов и игрушек. Короче для школоты писюнами мериться, а взрослому человеку это ненужно. Если прошивка запилина правильными руками то она и на старом железе работать как надо будет.

cfif81, Запустите на нем игу по мощнее и узнаете зачем 4 ядра.

3a6op, назови хоть одну, которая не пойдет на моем допотопном двухядерном sgs2

spy3dfx, у меня galaxy tab 2.7.0 все игры тянет 2 ядра)))

spy3dfx, На мой скромный взгляд двух ядер более чем достаточно, если более тонка оптимизация 4-х ядер ведет к экономии АКБ то я двумя руками, хотя вспоминая прошивку Omega 15 то там все было идеально, зарядки на 2 дня хватало с лихвой, с учетом прослушивания музыки сидения в интеренте, небольших игр и звонков, вот разве что без видео.

spy3dfx, эм..ну допустим batman. Скачаешь,на свой s2, кэш для 4х ядерного, игра запахает, но будет тормозить. И таких игр не мало.

spy3dfx, Modern Combat 4 будет лагать безбожно. Даже на СГС 3 видны легкие фризы. На самом деле вы говорите полную глупость. Зачем нужны 4, 8 или 20 ядер? Дурацкий вопрос на самом деле. За тем же самым, зачем каждый год выпускается новая линейка видеокарт и процессоров. Для тяжелых игр, или вы считаете, что Злые Птички это вершина игровой индустрии? Быть может вас устраивает графика Макса Пейна? Тогда Вам действительно ни к чему мощный телефон. Кому-то здесь даже нравится как работает ЛЖ Оптимус 1. Это совсем печально. Как вы не поймете, сам факт отсутствия сегодня нормальных приложений с хорошей графикой, анимацией и возможностями не означает, что они не появятся завтра или послезавтра. Так вот, чтобы завтра же не пришлось бежать в панике за новым телефоном (который, если следовать вашей логике и не должен тогда существовать) производители и выпускают девайсы, которые можно без особого напряга использовать в течение длительного времени, не зависимо от того, что там выпустят игроделы. вы тут правильно рассуждаете про оптимизацию игр, софта и т.д. Ну так, разве это проблема производителя телефона? Нет, это проблема того, кто этот софт клепает. А кто его клепает? Правильно - 80% таких же, как мы с вами. Самоучек - недоделок. Платформа-то открытая, делай каждый, что хочет. Отсюда лаги, тормоза, фризы и т.д. Во избежание всего этого, а также с большим заделом на будущее, чтобы хотя бы год-два пользователь мог не волноваться о невозможности запуска того или иного софта, производители и выпускают настолько мощные телефоны, насколько им позволяют их технологии, причем даже иногда искусственно сдерживая внедрение новейших разработок. (Пример: Мали 400 в СГС 3 в то время, как в наличии уже был Мали 604. тоже посчитали, что производительность Мали 400 избыточна и нагрузить его нечем. СГС 2 прекрасный телефон и потому он легко смог продержаться два года без особого напряга и сегодня для не слишком требовательных игр он еще годится. Но он потому и смог продержаться так долго, потому что в свое время его производительность была запредельной и, как многие говорили, избыточной и не нужной. Когда-то то же самое говорили про СГС 1. Ну и где он сейчас? Запустите на нем что-то в стиле Modern Cjmbat 4 или Nova 3. Если Вы скажете, что он не тормозит, то значит, что у Вас со зрением не лады, либо Вы беспросветный лжец, который обманывает даже сам себя. (Но такие встречаются редко )))) Самсунг пытается как и Инвидиа найти выход из чрезмерной прожорливости процессоров и аппаратов на андроиде с его сто-пятьсот не нужными задачами в фоне без потери производительности и с заделом на будущее. Разве это плохо? Или Вам нравится бегать через каждые два часа к розетке? Вот и получается, что Самсунг пока видит и пробует такой выход, Нвидиа - предлагает свой. Это же хорошо, что производители ищут, а вот что они нашли, и нашли ли вообще, посмотрим. Время покажет.

вот тут я поспорю. у меня китаяц на 2ядерном MTK! производительность уступает SGS2 и тем более 3 а вот modern combat 4 я на нем играл без особых проблем. да конечно были фризы но ведь это китайский хлам!! а все дело в хорошей оптимизированной прошивке и тонкой настройки! да кстати мне телефона на 2-3 дня активного использования хватает (я до 30-40 звонков по работе в день делаю) так что тут каждому свое

А у меня iphone 4. В нем довольно старый одноядерный процессор и такой же старый ускоритель. На устройстве запускаются все игры для iphone 5, при этом оазличия в графике, безусловно, есть. Но игры работают, причем 90% идет без заметных подтормаживаний.

У моего друга есть iphone 4s. Он работает примерно так же, как и пятый огрызок. В тех же играх, с теми же текстурами и моделями, что и в iphone 5. При этом графика на iphone не уступает этим вашим теграм и квалкомам.

spy3dfx, Ключевое слово - Игра )) для рабочих приложений и серфинг двухядерного проца с головой хватит , а покупать телефон чисто под игры . ))) покрайнеей мере смешно ) , кстатии какбы не гнали на яблоко но основное его преймущество это потимизация и практически все игры запускаютса на айфонах 3ж и зжс на отлично ) Пе.Ес. самм себе взял недавно 4ядерный , но то отдельная история , так как являюсь ярым поклонником МИУИ а эт на мой взгляд одна из немногих прошивок где постоянно работают над оптимизацией )

spy3dfx, у меня одноядерный Xperia PLAY,все игры тянет кроме эсклюзивов для тэгры. И то некотрые с чайником пойдут.

zusicks438, ага, особенно в GTA: Vice City нету заметных лагов, да?!

spy3dfx, У моего друга тел. одно ядро, экран 3.2" и тянет все новинки

spy3dfx, Moden Combat 4 на высоких, пойдет, но будет лагать. А 4 ядра на sgs3 обрабатывают лучше

spy3dfx, Modern Combat 4 , N.O.V.A 3 , Most Wanted Я не говорю , что они не запустятся , но будут ли они играбельны? И какое качество текстур будет на нем?

spy3dfx, пойти то пойдёт, но как будет лагать, например та же Vice City, infinity blade II, real racing 3, ах, да, его на ваших вёдрах нет

3a6op, Играть на мобильном девайсе - высшей степени бред. Неудобно, бессмысленно и бесполезно.

Jitakusu, Да с чего вы взяли? Например в тот же Angry Birds играть очень удобно и интересно!

Jitakusu, А Вы никогда не задумывались, что играть на самом устройстве совсем не обязательно. Можно ведь подключить смартфон к телевизору, БТ клавиатуре и мыши и у Вас полноценный компьютер (если конечно, он достаточно мощный) А на такой конфигурации играть, как выяснилось, очень даже удобно. Миллиард геймеров по всему миру это доказали на своем примере. Или Вам и на клавиатуре не удобно играть и мышью пользоваться? Ну, тогда даже не знаю, чем Вам еще можно угодить. Никто не отменял и специальных игр, заточенных под сенсорный экран и играть в них на другом устройстве, вот это точно в высшей степени бред. По поводу маленьких устройств. Вы про неудобство расскажите владельцам PS Vita или Wii. А то они все пользуются и никто из них не задумывается о том, что это неудобно. К тому же, чтобы было удобно пользоваться, играть, смотреть читать и т.д. и делают экраны значительно превышающие огрызочные "эталонные" параметры в 3,5". Даже огрызколюбы поняли, что 3,5" - мало, ну, если только ты не хоббит. Еще. А вы про дополнительные игровые контроллеры для андроид телефонов что-нибудь слышали? Нет? Ну тогда могу помочь только советом, IT новости нужно иногда почитывать, чтобы не считать HTC HD2 вершиной смартфоностроения, а убогую и зацикленную iOC с кучей ограничений и рамок вершиной развития платформ.

Jitakusu, тут дело даже в формате - ARM очень перспективна, в следующем году будет 64-битная, что еще больше подтолкнет к ноутбукам, хромбукам (при этом в 2-3 раза дольшей работой, чем современные ноуты), планшетам и тд