作为计算机的大脑,更多的CPU内核是否更好,科学地权衡利弊

如今,CPU内核的数量正在增加。似乎内核越多,性能越好。至少这些CPU品牌正在将这些信息传递给消费者。但是,更多的CPU核心确实更好吗?

实际上,在CPU具有更多内核之后,使用图片编辑,视频编辑和3D动画渲染等多线程应用程序时,操作性能将得到显着改善。但是在大多数情况下,更多的内核不仅无用,而且实际上会拖累计算机。

热量增加是最大障碍

发热始终是提高计算机性能的最大敌人。无论使用哪种硬件,性能的提高都将不可避免地伴随着发热的增加。如果不能有效地冷却硬件,那么高性能就是“空中塔”。看起来不错,但事实并非如此,多核CPU就是这种情况。

随着CPU内核的增加,所需的功率和热量将增加。但是,由于设计原因和有效利用计算机空间,这些内核被堆叠在很小的空间中,因此散热效果通常并不理想。 。因此,当许多制造商设计多核CPU时,它们将受到散热设计功耗的限制。

换句话说,为了避免CPU功率过高和发热量过大,制造商将降低每个内核的频率,从而减少自己的功率和发热量。尽管有多个多核CPU会在宣传时说它们具有较高的频率,但是这种所谓的高频通常仅持续一段时间,或者仅在使用某些不需要的软件时才可以保持较高的频率很多CPU。

较低的频率实际上意味着较低的性能。尽管降低的性能仍然比其他一些较低级别的CPU强,但是降低的性能将成为损失,这是不值得的。

选择统一或不统一的内存访问

通常,具有更多内核的CPU会将其内核分组以工作。我们称每个组为一个节点。 CPU通常将内核分为两个节点。 CPU分为两种架构。它们是NUMA体系结构(即非统一内存访问)和UMA体系结构(即统一内存访问)。 NUMA架构的特征在于,CPU的每个节点都有一个内存控制器和专用于该节点本身的物理内存,而UMA架构只有一个内存控制器,并且所有内核共享一个大内存池。

通常,NUMA会更快,但是对于具有多个线程的软件,将很难平稳运行。因为NUMA架构的CPU,它的每个节点必须等待另一个节点完成数据处理后才能开始工作,因此不同的节点会在不同的时间访问内存,因此这种多线程软件倾向于只使用一个节点和另一个节点内核保持空白,不愿在节点上运行,这会导致性能下降。

由于NUMA架构的CPU存在各种问题,因此可以使用UMA架构避免吗?实际上,尽管UMA CPU是一个内存控制器,它控制所有内存访问以确保所有软件均等地访问内存,但是相比之下,NUMA体系结构软件在访问内存时将更加方便直接。这样,UMA的性能损失将更大,并且节点越多,性能损失就越严重。

实际上,无论使用哪种架构,只要是多节点CPU都无法避免性能损失,但是内核数量较少的CPU可以避免此问题,因为它们根本没有节点。

设计缺陷也会影响CPU的多核性能

某些CPU设计有多个内核,因此会出现性能瓶颈。最明显的例子是AMD以前出售的FX推土机CPU。

这里要谈的一个概念是浮点性能。简而言之,我们的计算机在进行计算时会处理许多数字,但是这些数字通常不是整数。有一些最小或最大数量需要参与该操作,并且此处需要浮点性能。浮点性能越高,这些操作将越快。当处理一些更复杂的操作(例如3D建模)时,浮点操作将变得非常重要。

最初,AMD处理器具有很多内核,但是其性能无法与英特尔媲美。这是因为在ADM之前的FX推土机CPU中,尽管有8个内核,但只有4个浮点单元,所以这8个内核需要共享4个浮点单元,因此浮点性能会非常低。

在处理某些重要软件时,这极大地影响了CPU所需的单线程性能。尽管这种设计允许AMD以较低的成本获得更多的线程,但是性能远远不及Intel。而且补救措施也很简单,就是增加频率,但是增加频率会增加热量,因此原来的AMD很久以来一直在开玩笑。

许多软件(尤其是游戏)并不关注内核数量,而是关注单个内核的性能。有很多游戏甚至根本没有针对多核进行优化,或者您需要在设置中打开多核渲染以使用其他核的性能,这很容易导致令人尴尬的场景:“一个核很难,多核围观者”。

多核确实具有多核的好处。当运行支持多核工作的软件时,多核CPU确实具有明显的优势。我在本文中要表达的并不是多核CPU不如低端CPU强大。英特尔和AMD当前的多核CPU已经得到了很大的改进,并且智能加速机制已被用来实现与便宜CPU类似的单线程性能。

但是对于多核CPU而言,性能损失是不可避免的,而核数越多,性能损失越严重。因此,在选择CPU时,最好首先确定您是否需要多核CPU。毕竟,辛苦赚来的砌砖钱不会浪费。

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