Миф о мегагерцах , или в более поздних случаях миф о гигагерцах , относится к ошибочному представлению об использовании только тактовой частоты (например, измеряемой в мегагерцах или гигагерцах) для сравнения производительности различных микропроцессоров . Хотя тактовые частоты являются допустимым способом сравнения производительности различных скоростей одной и той же модели и типа процессора, другие факторы, такие как количество исполнительных блоков , глубина конвейера , иерархия кэша , предсказание ветвлений и наборы инструкций , могут значительно влиять на производительность при рассмотрении различных процессоров. Например, одному процессору может потребоваться два тактовых цикла для сложения двух чисел и еще один тактовый цикл для умножения на третье число, тогда как другой процессор может выполнить то же вычисление за два тактовых цикла. Сравнения между различными типами процессоров затруднены, поскольку производительность варьируется в зависимости от типа задачи. Тест производительности — это более тщательный способ измерения и сравнения производительности компьютера .
Миф зародился около 1984 года, когда Apple II сравнивали с IBM PC . [ требуется цитата ] Аргумент состоял в том, что компьютер IBM был в пять раз быстрее Apple II, так как его процессор Intel 8088 имел тактовую частоту примерно в 4,7 раза больше тактовой частоты MOS Technology 6502, используемой в последнем. Однако на самом деле важно не то, насколько мелко разделены инструкции машины, а то, сколько времени требуется для выполнения заданной задачи. Рассмотрим инструкцию LDA # (Load Accumulator Immediate). На 6502 эта инструкция требует двух тактов, или 2 мкс при 1 МГц. Хотя такты 4,77 МГц 8088 короче, LDA # требуется как минимум [1] 4 из них, так что это занимает как минимум 4 / 4,77 МГц = 0,84 мкс. Таким образом, в лучшем случае эта инструкция выполняется на оригинальном IBM PC всего лишь чуть более чем в 2 раза быстрее, чем на Apple II.
Архитектура ЦП на базе x86 CISC , представленная Intel в 1978 году, использовалась в качестве стандарта для IBM PC на базе DOS , и ее разработки по-прежнему продолжают доминировать на рынке Microsoft Windows . Архитектура на базе IBM RISC использовалась для ЦП PowerPC , выпущенного в 1992 году. В 1994 году Apple Computer представила компьютеры Macintosh, использующие эти ЦП PowerPC. Первоначально эта архитектура оправдала надежды на производительность, и были разработаны различные диапазоны ЦП PowerPC, часто обеспечивающие различную производительность при той же тактовой частоте. Аналогично, в это время Intel 80486 продавался вместе с Pentium , который обеспечивал почти вдвое большую производительность, чем 80486 при той же тактовой частоте. [2]
Миф возник из-за того, что тактовая частота обычно воспринималась как простая мера производительности процессора и пропагандировалась в рекламе и энтузиастами без учета других факторов. Термин вошел в употребление в контексте сравнения компьютеров Apple Macintosh на базе PowerPC с ПК на базе Intel. Маркетинг, основанный на мифе, привел к тому, что тактовой частоте был отдан более высокий приоритет, чем фактическая производительность, и привел к тому, что AMD ввела номера моделей, дающие условную тактовую частоту на основе сравнительной производительности, чтобы преодолеть предполагаемый недостаток их фактической тактовой частоты. [3]
Сравнение PowerPC и Pentium стало неотъемлемой частью презентаций Apple. На выставке Macworld Expo в Нью-Йорке 18 июля 2001 года Стив Джобс в своем « Stevenote » описал PowerPC G4 с частотой 867 МГц как выполняющий задачу за 45 секунд, в то время как Pentium 4 с частотой 1,7 ГГц выполнял ту же задачу за 82 секунды, заявив, что «название, которое мы ему дали, — миф о мегагерцах». [4] Затем он представил старшего вице-президента по аппаратному обеспечению Джона Рубинштейна , который дал урок, описывающий, как более короткие конвейеры обеспечивают лучшую производительность при половине тактовой частоты. Онлайн-мультфильм « Радость технологий» впоследствии представил серию мультфильмов, вдохновленных уроком Рубинштейна. [5]
.jpg/1280px-Pentium_4_Prescott_2.40GHz(1).jpg)
Примерно с 1995 по 2005 год Intel рекламировала свои основные процессоры Pentium в первую очередь на основе тактовой частоты, в сравнении с конкурирующей продукцией AMD. Статьи в прессе предсказывали, что компьютерные процессоры в конечном итоге могут работать на частоте от 10 до 20 гигагерц в течение следующих нескольких десятилетий.
Это продолжалось примерно до 2005 года, когда Pentium Extreme Edition достиг пределов рассеивания тепла , работая на скоростях около 4 гигагерц. Процессор не мог работать быстрее без сложных изменений в конструкции охлаждения, таких как микрофлюидные охлаждающие каналы, встроенные в сам чип для быстрого отвода тепла.
За этим последовало появление в 2006 году процессора Core 2 для настольных ПК, который существенно отличался от предыдущих процессоров Intel для настольных ПК, позволив снизить тактовую частоту процессора почти на 50 % при сохранении той же производительности.
Core 2 берет свое начало в мобильном процессоре Pentium M , где энергоэффективность была важнее чистой мощности, и изначально предлагал функции энергосбережения, недоступные в Pentium 4 и Pentium D.
В последующие годы после упадка микроархитектуры NetBurst и ее ЦП с частотой 3 ГГц и более тактовая частота микропроцессоров продолжала медленно расти после первоначального падения примерно на 1 ГГц. Несколько лет достижений в производственных процессах и управлении питанием (в частности, возможность устанавливать тактовую частоту на основе ядра) позволили достичь тактовой частоты, равной или превышающей старые NetBurst Pentium 4 и Pentium D, но с гораздо более высокой эффективностью и производительностью. По состоянию на 2018 год многие микропроцессоры Intel способны превышать базовую тактовую частоту 4 ГГц (например, Intel Core i7-7700K и i3-7350K имеют базовую тактовую частоту 4,20 ГГц).
В 2011 году AMD впервые смогла преодолеть барьер в 4 ГГц для микропроцессоров x86 с дебютом первых процессоров AMD FX на базе Bulldozer . В июне 2013 года AMD выпустила FX-9590, который может достигать скорости до 5,0 ГГц, но аналогичные проблемы с энергопотреблением и тепловыделением вернулись.
Ни Intel, ни AMD не создали первый микропроцессор в отрасли, который преодолел барьеры 4 ГГц и 5 ГГц. IBM z10 достиг 4,4 ГГц в 2008 году, а IBM z196 достиг 5,2 ГГц в 2010 году, за которым последовал z12, достигший 5,5 ГГц осенью 2012 года.