Benchmark per i processori e confronto prestazioni

Benchmark per i processori e confronto prestazioni

Benchmark processori

Le persone amano sapere quanto sono veloci i loro computer. Per le misure usiamo diversi programmi di test per misurare le capacità del processore e le prestazioni dell'intero sistema: nessuna singola misura numerica può completamente descrivere le prestazioni di un prodotto complesso come un processore o un PC completo, ma i benchmark sono strumenti utili per confrontare i differenti componenti e sistemi.

Il modo migliore per misurare le prestazioni di un sistema è quello di provarlo con i software più usati. Anche se pensate di testare un componente del sistema, il resto dell'hardware può influenzare le prestazioni. È inaccurato confrontare sistemi con processori differenti, per esempio, se hanno una diversa quantità o tipo di memoria, hard disk differenti, schede video con GPU diverse e così via.

I benchmark si possono dividere in due categorie: quelli che testano un componente o quelli che si concentrano sull'intero sistema. I benchmark sui componenti misurano le prestazioni di parti specifiche di un computer, come il processore, l'hard disk, la scheda video, il lettore ottico, mentre i benchmark di sistema solitamente misurano le prestazioni di un intero computer facendo girare una data applicazione o suite di test. Questi sono spesso chiamati benchmark sintetici perché non misurano un vero carico di lavoro.

I benchmark sono, al meglio, l'unico tipo di informazione che si può usare durante il processo di aggiornamento e acquisto. Normalmente raccomandiamo l'uso di benchmark basati su applicazioni reali come BAPCo SYSmark per misurare le differenze prestazionali tra differenti processori o sistemi - ovviamente se disponibili.

Confrontare le prestazioni

Un errore comune che si fa osservando i processori riguarda le differenti fasce di velocità. In questa sezione copriamo la velocità del processore in generale e poi forniamo informazioni più specifiche sulle soluzioni di Intel, AMD e VIA/Cyrix.

La velocità di un computer è misurata come una frequenza, solitamente espressa come un numero di cicli al secondo. Un oscillatore al quarzo controlla la velocità di clock usando un frammento di quarzo a volte ospitato in quello che sembra un piccolo contenitore di latta. I sistemi più recenti includono la circuteria dell'oscillatore nel chipset sulla motherboard o nel processore, quindi potrebbe non essere visibile come componente separato. Applicando una tensione al quarzo questo inizia a vibrare (oscillare) a una velocità armonica dettata dalla forma e dalla dimensione del cristallo (frammento). Le oscillazioni sono emanate dal cristallo sotto forma di una corrente che alterna il tasso armonico del cristallo. Questa corrente alternata è il segnale che forma il tempo base nel quale il computer opera. Un sistema comune funziona grazie a milioni o miliardi di questi cicli al secondo, quindi la velocità è misurata in megahertz o gigahertz (un hertz equivale a un ciclo al secondo). Un segnale di corrente alternata è come una sinusoide, con il tempo tra i picchi di ogni onda a definire la frequenza - vedere la figura sotto.

Note: l'hertz prende il proprio nome nome del fisico tedesco Heinrich Rudolf Hertz. Nel 1885, Hertz ha confermato la teoria elettromagnetica: confermò che la luce è una forma di radiazione elettromagnetica propagata in onde.

Un singolo ciclo è l'elemento più piccolo di tempo di funzionamento del processore. Ogni azione richiede almeno un ciclo e solitamente più cicli. Per trasferire dati da e verso la memoria, ad esempio, un processore come il Pentium 4 ha bisogno di almeno tre cicli per configurare il primo trasferimento di memoria e poi di un solo ciclo per i successivi trasferimenti, da tre a sei consecutivi. I cicli extra nel primo trasferimento sono tipicamente chiamati stati d'attesa: uno stato d'attesa è un ciclo di clock in cui non avviene nulla. Questo assicura che il processore sia sempre avanti al resto del computer.

Segnale di corrente alternata che mostra il tempo del ciclo di clock

Anche il tempo richiesto per eseguire delle istruzioni varia:

• 8086 e 8088 - i processori 8086 e 8088 richiedono una media di 12 cicli per eseguire una singola istruzione.
• 286 e 386 - i processori 286 e 386 richiedono circa 4.5 cicli per istruzione.
• 486 - il 486 e la maggior parte degli altri processori Intel-compatibili di quarta generazione, come l'AMD 5x86, riducono ulteriormente quel numero, a circa 2 cicli per istruzione.
• Pentium/K6 - l'architettura Pentium e gli altri processori Intel-compatibili di quinta generazione, come quelli di AMD e VIA/Cyrix, includono il doppio delle pipeline istruzioni e altri miglioramenti che forniscono un'operazione a uno o due istruzioni per ciclo.
• P6/P7 e più recenti - i processori di sesta, settima e generazione possono eseguire fino a tre o più istruzioni per ciclo, con multipli di queste possibili su processori multicore.

Differenti tempi di esecuzione dell'istruzione - in cicli - rendono la comparazione di sistemi basata sulla pura frequenza o i numeri di cicli al secondo molto complicata. In che modo due processori che operano alla stessa frequenza possono avere prestazioni differenti? La risposta è semplice: efficienza.