Intel CPU Innovation.. or Lack Thereof

[nec_000]

 

עבודה יפה שנעשתה על ידי linus :

 

"Intel CPU Innovation.. or Lack Thereof"

https://www.youtube.com/watch?v=jy1M0jkRWWk

 

 

שמזכירה (לי) בעקיפין את הויכוחים המיותרים בין מחנה "הילדים שחקני המחשב" אך חסרי ההשכלה הפורמלית (הכה נחוצה) בתחום מתמטיקה ומדעי המחשב (ולכן חסרי ידע בחישוביות)

אלו שלצערם נפלו "באחיזת העיינים" של תעשיית היחצנות של אינטל ואנשי שיווקם, ומשכך נשבעו ממש, שישנם שיפורים מהותיים וחשובים בין כל המעבדים שאינטל משיקה משנה לשנה,

ועד כמה חשוב למי שיש לו מעבד כמו למשל סנדי ברידג' בן 6 משנת 2011, שירוץ לשדרג למעבד icore החדש והבטיחו "שזה ישנה סדרי בראשית בביצועים".... (לא פחות).

ולא היה להם שום גרף או כלי שמראה הכפלות בצועים פי 2 או פי 4 כפי שהיה מצופה לראות אחרי עשור שנים.

הם חשבו לתומם שעוד 5% FPS זה משהו מורגש כן....   אוי כמה שבורות אקדמאית בתחום מדעי עושה עוול ופוגעת בכיס....  (וחבל).

 

זאת לעומת אנשי ההשכלה הפורמלית והידע בחישוביות, שבעטו "בחובבי המשחק" בישבנם פעם אחר פעם והראו עם הוכחות מוצקות ומספרים שהם בלתי ניתנים לויכוח,

כי למעשה ישנה סטגנציה בתחום זה דור אחרי דור, מצב שאינו מוביל לשום מקום, ויעשה חכם כל מי שיש לו מחשב מאז דור icore של 2008, לו ימתין בסבלנות כמינימום עד הכפלת כח חישובי

פי 2, ולא יכלה את כספו על הזיות לפני ששיפור בכח חישובי שכזה יוצג לפניו כאופציה לרכישה.

 

אז הויכוח ההוא הסתיים (למזלנו) בהכרעה ברורה, כאשר אחרון החובבים (ידידי היקר coch ) גילה להפתעתו ושיתף בכך את כולנו בשרשור יעודי שפתח בנושא,

 כי המעבד שלו "של פעם" (מעבד בקושי בן 3 כן) זה שהיה מדור 35xx בהשוואה ישירה למעבד חדש מדור 66xx , למעשה מספק "ביצועים שקולים", וכי כל הגליצ'ים שהוא חווה בשעתו על המעבד

הקודם, לא נבעו בכלל מהמעבד כפי שחשב, אלא בגלל סיבה אחרת לחלוטין שקשורה היתה בסביבת העבודה של המערכת הקודמת שלו, סביר להניח מצב מערכת ההפעלה וסביבתה מבחינת IO.

נתנו לו אז הסבר מדעי מניח את הדעת, שאחרי כמה סבבים הצליח בסופו של דבר לשכנעו.

 

ידידי גילה כי במבחן עדכני מ- 2016 מחשב לצד מחשב שהוא ערך בסיוע קולגה, כל הפער בין הפלטפורמות הסתכם "בכלום אחד בריבוע", שרק בגלל שהיה איזה מד FPS בצד המסך הוא היה

בכלל מסוגל לאבחנו, שכן בעיניו וחושיו האנושיים התחוור לו, שלא קיים כל הבדל מובחן בין מכונה שרצה על 80 FPS לבין מכונה שרצה על 85FPS , משום שכאשר ביצע מבחן עוור בחושיו

עת ניסה לחוש בפער בין אצבעותיו על המקלדת והעכבר לא מצא שכזה. לא מפתיע הדבר.

 

והיום נוכל לראות את הדבר מובחן, מופנם, ומועבר לפנינו על גרף קל לעיקול ותפיסה מהירה (ראו מטה תמונה)

המראה לנו באופן זועק ממש, כי מאז דור מעבדי Icore הראשון שיצא לשוק נזכורה עוד ב- 2008, למעשה לא חלה כל התקדמות חישובית של ממש במעבדים, בכל מה שנוגע ל- IPC. 

 

ואם כך האפשרות היחידה לשפר ביצועים והספק יכולה להיות כתולדה של תדר, אך גם זה נשאר תקוע לו מאז 2008 (אחרי המהרות המעבדים), על אזור 4-5 גיגה הרץ ולא הצליחו

מאז לשבור את המחסום הזה. למעשה השיפור הזניח שאנו רואים בגרף מטה, עיקרו נובע בשל השיפור המזערי בתדר - עוד כמה מאות מגה הרצים מדי דור, ושיפור מזערי גם בתדר ביצועי IO וזיכרון המחשב.

 

מכך שהשיפור האחרון שנותר, יכול להעשות רק על ידי שפור "הספק לרוחב", קרי הוספת עוד ליבות עיבוד במקביל. אלא שגם כאן מאז 2008 דור icore7 הראשון,

תקועים אינטל ב- 4 ליבות לסגמנט ה- mainstream ולא זזים לשום מקום, מדור ראשון icore 9x0 דאז ועד דור icore 7xxx דהיום.

 

בקיצור: אינטל מרחה אותנו הצרכנים עשר שנים עם אפס התקדמות. עד עכשיו בעלי מחשב עם מעבד Icore 5 / 7 ללא תלות בשנת ההשקה או בדגם, אינם מרוויחים פרקטית מאומה

בשדרוג המחשב, ולא, 5-10% שיפור ביצועים אינו שיפור חישובי שמורגש בחושיו של אדם ואינו מעניין אף אחד שמבין בתחום, ושיפורים חישוביים פרקטיים - קרי מעשיים שנותנים תמורה מורגשת

ומובחנת בסנסור אנושי, צריכים להיות מסדר גודל של מינימום מכפלות של 2 בחזקת i, קרי פי 2, פי 4, פי 8, וכיוצא בזאת...

הפרסה שאיפשרה להגיע למצב כזה של סטגנציה ארוכת שנים, אינה אלא תולדה של היעדר תחרות בשוק ושום תגובה ראויה מצידה של AMD .

 

נזכור כי בשעתו ועד לעשור האחרון, אלמנט חוק מור סיפק לנו הכפלות ביצועי מעבד (חישוביות) מדי 2 עד 3 שנים לערך.

עבר עשור שנים וביצועי המעבדים דרכו במקום, בושה זה under statement כאמור מעלה.

מזל שסוף סוף באה AMD (באחור ענק יצוין), והצליחה בשעה טובה לנער את האבק וסוף סוף הביאה לנו, לראשונה, את מעבדי 8 ליבות לסגמנט ה- mainstream.

אין ספק שעכשיו אינטל בעקבותיה של AMD תעשה את אותו הדבר, ככל הנראה כבר במחצית השנייה של 2017 הבאה עליו לטובה.

 

 

 

[ChaosPower]

אמת ויציב.

אני לא מתכוון לקנות מעבד AMD בזמן הקרוב, אבל אני שמח מאוד שסוף סוף ישנה תחרות בשוק.

ההבדל בין סנדי ברידג' לבין קאבי לייק החדשים הוא בערך 20%, לפי המבחנים הללו שבכוונה עוצבו להיות לא מוגבלים על ידי הGPU וגם בודקים את המעבדים בדיוק באותם התדרים:

https://www.hardocp.com/article/2017/01/13/kaby_lake_7700k_vs_sandy_bridge_2600k_ipc_review/1

זהו הבדל יותר גדול משאתה טוען שקיים, אך בהחלט מזערי בהתחשב בכך שעברו 6 שנים. לשם השוואה- 6 שנים לפני סנדי ברידג', פנטיום 4 היה המעבד הנפוץ בשוק!

[your humble servant]

ובתקופת הזמן של ה3 שנים האחרונות , המאיצים הגרפים קפצו ביכולת העיבוד שלהם ביותר מפי 2.

במקרה הזה ההשוואה לא בדיוק עושה חסד עם אינטל , מכיוון שהמעבדים שלהם בסופו של יום מיועדים ליותר ממשחקים , אבל שיפור של בערך 50 אחוז ביכולת החישובית ב5 שנים , זה לא מצדיק את העלות של לוח +מעבד + זכרונות חדשים.

http://www.anandtech.com/bench/product/551?vs=1826

וזה בנוסף לצריכה גבוהה יותר של המעבד , זכרונות שונים שאולי משפיעים על התוצאות ותדר בסיס גבוה יותר.

לעומת 3 שנים בעיבוד גרפי:

http://www.anandtech.com/bench/product/1771?vs=1778

צריכת חשמל דומה , אבל פי 2.5 - 3 יותר ביצועים.

[בור ועם הספר]

זה כמו שבירת שיאים בספורט עם הזמן קשה יותר ויותר לשבור שיאים.

 

הסיבות:

א. פיזיקה - 5 גה"צ הוא גבול מעשי עליון, לא הצליחו עדיין לפרוץ אותו.

ב. מקסימום פעולות במינימום מחזורי = גם פה התייעלו מאד וקשה יותר לשפר עם הזמן.

ג. מיזעור - גם כאן מתקרבים למקסימום האפשרי מבחינה פיזיקלית.

 

אז איפה אפשר לשפר?

- צריכת הספק נמוכה (בזכות מיזעור וייצור)

- מיקבול, ריבוי ליבות.

 

למיקבול יש בעיה אחת. בלי תוכנה שתדע לנצל אותו הוא לא שווה הרבה. תוכנות באופן דיפולטי עובדות באופן סריאלי. מפתח תוכנה צריך להתאמץ קצת כדי שהתוכנה שלו עבוד באופן מקבילי. בעבר היה מושג "ספירלת תוכנה" תוכנות התפתחו בקצב גבוה יותר מהחומרה וכך האיצו את פיתוח החומרה. היום החומרה חזקה מאד ותוכנות חדשות יכולות לרוץ בלי בעיה על חומרה בת 5-6 שנים. אז אין דחף לקנות חומרה חזקה יותר מצד הלקוחות.

 

איפה אנשים רואים שיפור בביצועי המחשב שלהם?

- מיקבול כמו שנאמר קודם

- דיסקים מהירים (ssd nvme)

- רוחב פס גבוה

- ביצועים גרפיים משופרים

 

המהפכה הבאה כבר לא תהיה מביצועי ליבה בודדת.

 

[nec_000]

ציטוט של ChaosPower

אמת ויציב.

אני לא מתכוון לקנות מעבד AMD בזמן הקרוב, אבל אני שמח מאוד שסוף סוף ישנה תחרות בשוק.

ההבדל בין סנדי ברידג' לבין קאבי לייק החדשים הוא בערך 20%, לפי המבחנים הללו שבכוונה עוצבו להיות לא מוגבלים על ידי הGPU וגם בודקים את המעבדים בדיוק באותם התדרים:

https://www.hardocp.com/article/2017/01/13/kaby_lake_7700k_vs_sandy_bridge_2600k_ipc_review/1

זהו הבדל יותר גדול משאתה טוען שקיים, אך בהחלט מזערי בהתחשב בכך שעברו 6 שנים. לשם השוואה- 6 שנים לפני סנדי ברידג', פנטיום 4 היה המעבד הנפוץ בשוק!

 

ערב טוב כאוס,

 

מסכים עם ההתחלה, שחופפת לדברים שהבאתי, אך לא מסכים עם הסיפא ומיד אפרט ואנמק.

הפער של 20% אותו ציינת היה רק "במקרה הקיצוני ביותר", אך "הממוצע" היה פחות מ- 20%.

 

לא שמת לב כנראה וברשותך אסב את תשומת ליבנו, לכך שהיתה הטעיה במבחן בלינק שהבאת בדמות פער של כ- 20% לערך

בתדר הזיכרון בין שתי המכונות, אלמנט שמבצע הטיה מובנת ואינו מצליח לבודד את ביצועי המעבד נטו.

היה חובה עליהם להשוות תדרי רוחב פס הזיכרון, על מנת לחלץ את הפער בין המעבדים באופן מובחן ומובדל.

 

במצב דברים שכזה אילו היו פועלים כך ומבודדים אך ורק את המעבד גרידא, הממוצע פער ביצועים היה מתכנס לאזור

חיוג של 7-12% סדר גודל.

 

אלא מהי, שזהו רק "הפער נטו" ביכולות המעבד. והוא בא ליידי ביטוי בפלט הסופי רק בתנאי שהמעבד החלש יותר נמצא בסנריו

הנבדק ברוויה על 100%, מצב שמוביל בכלל לאפשרות/הזדמנות למעבד המהיר יותר, לפתוח על פניו פער.

ביתר המקרים וכל עוד המעבד האיטי יותר עדיין אינו מנצל את 100% מיכולותיו, משמע שיש לו יתירות, הפער הזניח בהחלט 

בגודל 7-12% אינו ממש מצליח לבוא ליידי ביטוי פרקטי/מעשי בפלט.

 

מעבר לכך, גם בהנחה מקלה (תאורטית) כי היה פער ממוצע של 7-12% כך או אחרת, 

חושיו הפסיכוסנסורים של אדם אינם מסוגלים לחוש בכך ממילא. אדם, על מנת לחוש בפער צריך "סדר גודל" של הכפלת

הביצועים פי 2 - משמע 100%.

**ניתן (לעיתים) לחוש בפערים שהם מתחת לסדר גודל של פי 2, אך הפער המורגש לחושיו של אדם במקרה שכזה הוא קטן מדי על

מנת להצדיקו. הפער יוצא מורגש כשבריר של שיפור.

 

כרפרנס להבנת הנושא, לפני העשור האחרון היה מובטח לצרכן שמחשב שירכוש באותה עת, הוא יידע שאחרי 3 שנים כבר יגמור את

הסוס ויאלצו לשדרגו באם ירצה להשאר עם מכונה עדכנית ומספקת. אך מאז העשור האחרון לא כך הוא הדבר.

 

וגם לא היינו צריכים ללכת דווקא לסנדי ברידג' של שנת 2011, היה ניתן ללכת אפילו עוד קודם לכך ל- 2008, אל דור ה- icore הראשון.

ישנם עדיין המוני צרכנים בעולם עם מעבד 920 שאינם מבינים על מה בכלל הצעקה:

המחשב שלהם מומהר ל- 4 גיגה הרץ ומספק את אותו FPS "פרקטי" (נשים לב למונח פרקטי) כמו המעבד הכי חדש בשוק.

צרכנים אלו מושכלים בתחום ויודעים, שירידה מ- 100FPS ל- 90 אינה מורגשת בלאו הרי, גם לא ירידה מ- 100 ל- 80,

ומעבר לכך יודעים, שאחרי vsync על המסך שתי המכונות ממילא מראות רק 60fps = 60hz.

 

כך שאני מסכים אכן עם תחילת דבריך והלינק שהבאת אשר רק מחזקים את הנושא שהוצג בשרשור זה, אך לצערי לא מסכים עם סיכום

המסקנה האבסטרקטית בה ציינת, שהפער הוא 20% (והסברנו מעלה מדוע הוא רק 7-12%) ומעבר לכך הרחבנו עוד והסברנו, כי פער כזה

קטן זניח וגובל באבסורד - אם יש מי הסובר שהוא פער בר הבחנה בחושיו של אדם.

 

ולכן, מי הקונה מכונה (כמו מחשב) "כתחביב להרצת בנצ'ים" ונהנה להציץ על הטכומטר בצד המסך שיראה לו ציון (או FPS) וכך מגיעה אל

סיפוקו, לי ולשכמותי באמת שאין לא עסק ולא עניין עימו. זמננו יקר מדי לעיסוק בהבלים.

 

נציע לאלו שיחזרו אלינו להמשך התדיינות מעמיקה ופוריה בתחום המעניין והחשוב הזה, אחרי שיתבגרו קצת ויכנסו לקבוצת

המלומדים בתחום, כמו למשל אלו שמתעניינים בביצועים בהיבט פרקטי - מתי השיפור בביצועים הוא רלוונטי ובעל משמעות

פרודוקטיבית/מעשית/יישומית.

 

**כרקע מקדים אמליצם (אם ירצו בכך) תחילה ללמוד את הנושא שנקרא חישוביות.

ניתן לעשות את הקורס הזה באופן מבודד ומבלי לעשות תואר שלם.

זהו גם אחד הקורסים המעניינים ומקני כלים מעשיים (והכרחיים) בתחום המחשוב, התוכנה והאלגוריתמים.

[nec_000]

ציטוט של בור ועם הספר

זה כמו שבירת שיאים בספורט עם הזמן קשה יותר ויותר לשבור שיאים.

 

הסיבות:

א. פיזיקה - 5 גה"צ הוא גבול מעשי עליון, לא הצליחו עדיין לפרוץ אותו.

הסיבה במקרה זה היא כפולה:

מרמה מסוימת של ליטוגרפיה, קצב הציפוף עולה על קצב יכולת הנידוף הטרמית.

קרי משפרים ביצועים לזרם חשמלי ב- X, אך מורידים את שטח השבב ובעקבותיו את כושר הנדוף הטרמי ביותר מ- X.

האופטימום בנושא הגיע היכן שהוא בסביבות אזור 32nm, ומאז נתקלו במחסום בהיבט הזה.

מעתה הדרך היחידה לשפר את הנידוף, היא להגדיל את שטח השבב (פיסיקה טרמית 101), אלא שאז ייצרו סתם שבבי

סיליקון גדולים אך בציפוף טרנזיסטורי נמוך ומבוזבז של שטח.

וכמובן עוד בעיה נוספת והיא רעשים אלקטרו מגנטיים בין הטרנזיסטורים והמוליכים עצמם בתוך השבב, שככל שנעשה

צפוף יותר מליטוגרפיה אחת לזו שאחריה, מקשים בהשגת תדר גבוהה יותר ללא שגיאות חישוביות.

 

ב. מקסימום פעולות במינימום מחזורי = גם פה התייעלו מאד וקשה יותר לשפר עם הזמן. נכון מאד

 

ג. מיזעור - גם כאן מתקרבים למקסימום האפשרי מבחינה פיזיקלית.

לא מדויק. זו טענה ששומעים עליה כבר עשור ויותר וכל פעם מופרכת מחדש. אכן יגיע שלב שבו בטכנולוגיה הנוכחית של סיליקון

לא יהיה ניתן עוד להקטין את המוליך, ובמצב שכזה יהיה הכרח לעבור לטכנולוגיה שונה לחלוטין. אך האם הגענו לשם ?

מדברים על זה עוד משנות ה- 90 ואני כאן מספיק זמן על מנת לזכור את הדברים. אך כשאנו מעודכנים כי יצרני שבבים מריצים כבר

10nm ביצור מקדמי, ובשלבי פיתוח נמצאים על 7nm, אנו להבין שיש עוד שתי קפיצות לפחות לבצע מעל הדור הנוכחי.

 

אז איפה אפשר לשפר?

- צריכת הספק נמוכה (בזכות מיזעור וייצור)

- מיקבול, ריבוי ליבות. כאן אכן הקפיצה הגדולה ביותר שעוד ישנה לפנינו לביצוע וללא תקרה מובנת וזה המזל.

 

למיקבול יש בעיה אחת. בלי תוכנה שתדע לנצל אותו הוא לא שווה הרבה. תוכנות באופן דיפולטי עובדות באופן סריאלי. מפתח תוכנה צריך להתאמץ קצת כדי שהתוכנה שלו עבוד באופן מקבילי. בעבר היה מושג "ספירלת תוכנה" תוכנות התפתחו בקצב גבוה יותר מהחומרה וכך האיצו את פיתוח החומרה. היום החומרה חזקה מאד ותוכנות חדשות יכולות לרוץ בלי בעיה על חומרה בת 5-6 שנים. אז אין דחף לקנות חומרה חזקה יותר מצד הלקוחות.

אכן דברים נכונים ואף נגדיל לומר, שישנן משימות אלגוריתמיות שלא ניתן בכלל לפרק לעיבוד מקבילי אפילו נרצה לבצע זאת.

אלו לצערנו (בהיבט הזה) נוטלות חלק נרחב ממרחב המשימות הנדרשות בתחום המחשוב.

 

איפה אנשים רואים שיפור בביצועי המחשב שלהם?

- מיקבול כמו שנאמר קודם (שזה העיקר של מה שנותר לפנינו עוד זמין לביצוע, בהיבט של הטכנולוגיה הנוכחית והנראית לעין בעתיד הקרוב-בינוני).

- דיסקים מהירים (ssd nvme)

- רוחב פס גבוה

- ביצועים גרפיים משופרים

 

המהפכה הבאה כבר לא תהיה מביצועי ליבה בודדת. אכן כך בזמן הקרוב-בינוני. שלאחריו יש לקוות, כי תהיה קפיצה לטכנולוגיה שונה בתכלית

ואז סוגיית הביצועים לליבה בודדת שוב תיפתח מחדש.