Nota: Esta respuesta se escribe con el supuesto de que las CPU que se comparan consisten en SoC basados en Intel, AMD y ARM disponibles comercialmente desde aproximadamente 2006 hasta 2015. Cualquier conjunto de mediciones de comparación será inválido dado un alcance lo suficientemente amplio; Quería proporcionar una respuesta muy específica y "tangible" al mismo tiempo que cubría los dos tipos de procesador más utilizados, así que hice un montón de suposiciones que pueden no ser válidas en el caso absolutamente general del diseño de la CPU. Si tiene nitpicks, tenga esto en cuenta antes de compartirlos. ¡Gracias!
Vamos a aclarar una cosa: MHz / GHz y el número de núcleos ya no son un indicador confiable del rendimiento relativo de cualquiera de los dos procesadores arbitrarios.
Eran números dudosos en el mejor de los casos, incluso en el pasado, pero ahora que tenemos dispositivos móviles, son indicadores absolutamente terribles. Explicaré dónde se pueden usar más adelante en mi respuesta, pero por ahora, hablemos de otros factores.
Hoy, los mejores números a tener en cuenta al comparar procesadores son la potencia de diseño térmico (TDP) y el tamaño de fabricación de características , también conocido como "tamaño fabuloso" (en nanómetros - nm ).
Básicamente: a medida que aumenta la potencia de diseño térmico, aumenta la "escala" de la CPU. Piense en la "escala" entre una bicicleta, un automóvil, un camión, un tren y un avión de carga C-17. Mayor TDP significa mayor escala. El MHz puede o no ser mayor, pero otros factores como la complejidad de la microarquitectura, el número de núcleos, el rendimiento del predictor de rama, la cantidad de caché, el número de canales de ejecución, etc., todos tienden a ser mayores en grandes procesadores a escala.
Ahora, a medida que disminuye el tamaño fabuloso , aumenta la "eficiencia" de la CPU. Por lo tanto, si suponemos que dos procesadores están diseñados exactamente igual, excepto que uno de ellos se reduce a 14 nm mientras que el otro tiene 28 nm, el procesador de 14 nm podrá:
- Realice al menos tan rápido como la CPU de mayor tamaño fab;
- Hazlo usando menos energía;
- Hazlo mientras disipas menos calor;
- Hazlo usando un volumen más pequeño en términos del tamaño físico del chip.
En general, cuando compañías como Intel y los fabricantes de chips basados en ARM (Samsung, Qualcomm, etc.) disminuyen el tamaño fabuloso, también tienden a aumentar un poco el rendimiento. Esto obstaculiza exactamente cuánta eficiencia energética pueden obtener, pero a todos les gusta que sus cosas funcionen más rápido, por lo que diseñan sus chips de una manera "equilibrada", para que obtenga algunas ganancias de eficiencia energética y algunas ganancias de rendimiento. En los otros extremos, podrían mantener el procesador exactamente tan hambriento de energía como la generación anterior, pero aumentar mucho el rendimiento ; o podrían mantener el procesador exactamente a la misma velocidad que la generación anterior, pero reducir el consumo de energía en gran medida .
El punto principal a considerar es que la generación actual de CPU de tabletas y teléfonos inteligentes tiene un TDP de alrededor de 2 a 4 vatios y un tamaño fabuloso de 28 nm. Un procesador de escritorio de gama baja de 2012 tiene un TDP de al menos 45 vatios y un tamaño fabuloso de 22 nm. Incluso si el System On Chip (SoC) de la tableta estuviera conectado a una fuente de alimentación de A / C para que no tenga que preocuparse por el consumo de energía (para ahorrar batería), un SoC de tableta de cuatro núcleos perdería por completo cada punto de referencia de CPU a un procesador de doble núcleo "Core i3" de gama baja de 2012 que funciona a quizás GHz más bajo.
Las razones:
- Los chips Core i3 / i5 / i7 son MUCHO más grandes (en términos de número de transistores, área de matriz física, consumo de energía, etc.) que un chip de tableta;
- Los chips que van a las computadoras de escritorio se preocupan MUCHO menos por el ahorro de energía. El software, el hardware y el firmware se combinan para reducir drásticamente el rendimiento de los SoC móviles con el fin de brindarle una batería de larga duración. En los equipos de escritorio, estas características solo se implementan cuando no tienen un impacto significativo en el rendimiento de gama alta, y cuando una aplicación solicita el rendimiento de gama alta, se puede brindar de manera consistente. En un procesador móvil, a menudo implementan muchos pequeños "trucos" para soltar cuadros aquí y allá, etc. (en juegos, por ejemplo) que son en su mayoría imperceptibles a la vista pero ahorran batería.
Una clara analogía en la que acabo de pensar: se podría pensar en el "MHz" de un procesador como el medidor "RPM" en el motor de combustión interna de un vehículo. Si acelero el motor de mi motocicleta a 6000 RPM, ¿eso significa que puede arrastrar más carga que el motor principal de 16 cilindros de un tren a 1000 RPM? No claro que no. Un motor principal tiene alrededor de 2000 a 4000 caballos de fuerza ( ejemplo aquí ), mientras que un motor de motocicleta tiene alrededor de 100 a 200 caballos de fuerza ( ejemplo aquí del motor de motocicleta de más alta potencia que jamás haya superado los 200 CV).
TDP está más cerca de los caballos de fuerza que MHz, pero no exactamente.
Un contraejemplo es cuando se compara algo como un procesador Intel Core i5 "Haswell" (cuarta generación) modelo 2014 con algo así como un procesador AMD de gama alta. Estas dos CPU tendrán un rendimiento cercano, ¡pero el procesador Intel usará un 50% menos de energía! De hecho, un Core i5 de 55 vatios a menudo puede superar a una CPU AMD "Piledriver" de 105 vatios. La razón principal aquí es que Intel tiene una microarquitectura mucho más avanzada que se ha alejado del rendimiento de AMD desde que comenzó la marca "Core". Intel también ha avanzado su tamaño fabuloso mucho más rápido que AMD, dejando a AMD en el polvo.
Los procesadores de escritorio / portátiles son algo similares en términos de rendimiento, hasta que se reduce a pequeñas tabletas Intel, que tienen un rendimiento similar a los SoC móviles ARM debido a restricciones de energía. Pero mientras los procesadores de escritorio y portátiles "a gran escala" continúen innovando año tras año, lo que parece probable que lo harán, los procesadores de tableta no los superarán.
Concluiré diciendo que MHz y # de núcleos no son métricas completamente inútiles. Puede usar estas métricas cuando compare CPU que:
- Están en el mismo segmento de mercado (teléfono inteligente / tableta / computadora portátil / computadora de escritorio);
- Están en la misma generación de CPU (es decir, los números solo son significativos si las CPU se basan en la misma arquitectura, lo que generalmente significa que se lanzarán al mismo tiempo);
- Tener el mismo tamaño fabuloso y un TDP similar o idéntico;
- Al comparar todas sus especificaciones, difieren principalmente o únicamente en MHz (velocidad de reloj) o en el número de núcleos.
Si estas afirmaciones son ciertas para cualquiera de las dos CPU, por ejemplo, el Intel Xeon E3-1270v3 frente al Intel Xeon E3-1275v3, entonces compararlas simplemente por MHz y / o # de núcleos puede proporcionarle una pista de la diferencia en rendimiento, pero la diferencia será mucho menor de lo que espera en la mayoría de las cargas de trabajo.
Aquí hay un pequeño cuadro que hice en Excel para demostrar la importancia relativa de algunas de las especificaciones comunes de la CPU (nota: "MHz" en realidad se refiere a "velocidad de reloj", pero tenía prisa; "ISA" se refiere a "Conjunto de instrucciones Arquitectura ", es decir, el diseño real de la CPU)
Nota: Estos números son cifras aproximadas / aproximadas basadas en mi experiencia, no ninguna investigación científica.
