מהירות יכולה להפיל אל תפלו בפח: מעבד מהיר יותר לא בהכרח יאיץ את פעילות המחשב * בואו נפריך מיתוס נוסף: לא חייבים להתקין במחשב רק מעבדי אינטל * ועוד כמה דברים שלא ידעתם על הרכיב הכי יקר במחשב שלכם ארז בן-ארי 26/05/04 מי שאומר שמהירות זה לא חשוב, כנראה שלא השתמש במחשב אישי מימיו. במחשבים, מהירות זה הכול. הן בעולם העסקים והן אצל המשתמשים הפרטיים, מחשב שעובד מהר יותר נחשב גם למחשב טוב יותר. כולם רוצים מחשב שיגלוש במהירות באינטרנט, ירענן מהר את המסך ולא ייתקע כשכמה תוכנות עובדות במקביל. השאלה היא איך בעצם למדוד את המהירות של מחשב מסוים? מי שאומר שמהירות זה לא חשוב, כנראה שלא השתמש במחשב אישי מימיו. במחשבים, מהירות זה הכול. הן בעולם העסקים והן אצל המשתמשים הפרטיים, מחשב שעובד מהר יותר נחשב גם למחשב טוב יותר. כולם רוצים מחשב שיגלוש במהירות באינטרנט, ירענן מהר את המסך ולא ייתקע כשכמה תוכנות עובדות במקביל. השאלה היא איך בעצם למדוד את המהירות של מחשב מסוים? עד לא מכבר, התפיסה הרווחת היתה שמהירותו של מחשב נמדדת על-פי פרמטר בודד - מהירות השעון של המעבד. כדי לדעת מי מבין שני מחשבים הוא מהיר יותר, הייתם צריכים רק להשוות בין המהירויות של המעבדים שלהם. חברת אינטל, שמייצרת כ-80% מהמעבדים עבור מחשבים אישיים בעולם, ונהנית ממונופול גורף בישראל, מקדמת זה שנים את התפיסה הזאת. לטענת אנשי אינטל, מחשב עם מעבד של 3.2 גה''ץ (ג'יגה-הרץ) יהיה בהכרח מהיר יותר ממחשב עם מעבד 2.2 גה''ץ. עבור הציבור הרחב זה נשמע הגיוני לגמרי, בדיוק כמו שסביר להניח שמכונית עם נפח מנוע גדול תהיה חזקה יותר ממכונית עם נפח מנוע קטן. אבל לפני מספר חודשים החלה חברת AMD, המתחרה הגדולה של אינטל בייצור מעבדים, לקדם תפיסה חדשה לפיה לא זו הדרך הדרך הנכונה להשוות מהירות בין מחשבים. עד לא מכבר, התפיסה הרווחת היתה שמהירותו של מחשב נמדדת על-פי פרמטר בודד - מהירות השעון של המעבד. כדי לדעת מי מבין שני מחשבים הוא מהיר יותר, הייתם צריכים רק להשוות בין המהירויות של המעבדים שלהם. חברת אינטל, שמייצרת כ-80% מהמעבדים עבור מחשבים אישיים בעולם, ונהנית ממונופול גורף בישראל, מקדמת זה שנים את התפיסה הזאת. לטענת אנשי אינטל, מחשב עם מעבד של 3.2 גה''ץ (ג'יגה-הרץ) יהיה בהכרח מהיר יותר ממחשב עם מעבד 2.2 גה''ץ. עבור הציבור הרחב זה נשמע הגיוני לגמרי, בדיוק כמו שסביר להניח שמכונית עם נפח מנוע גדול תהיה חזקה יותר ממכונית עם נפח מנוע קטן. אבל לפני מספר חודשים החלה חברת AMD, המתחרה הגדולה של אינטל בייצור מעבדים, לקדם תפיסה חדשה לפיה לא זו הדרך הדרך הנכונה להשוות מהירות בין מחשבים. זו לא הפעם הראשונה שטענה כזאת נשמעת בעולם המחשבים. מומחים טוענים כבר שנים שמעבד מתוכנן היטב יכול לעלות בביצועיו על מעבד אחר, גם אם למעבד השני יש מהירות שעון גבוהה יותר. הוכחה לכאורה לתיאוריה הזו הם מחשבי מקינטוש של חברת אפל. מלבד כמה יוצאי דופן, הדגמים המהירים ביותר של מקינטוש עבדו תמיד במהירות שעון נמוכה בכ-30% מזו בה עבדו מחשבי הפי.סי המקבילים באותה תקופה. למרות זאת, מחשבי המקינטוש נחשבו תמיד ליעילים וחזקים מאוד ביחס לפי.סי. הפרדוקס הזה נבע מהעובדה שהארכיטקטורה (המבנה הפנימי) של המעבד במקינטוש והתוכנות שנכתבו עבורו היו שונות באופן משמעותי מאלה של מעבדי הפי.סי. זו לא הפעם הראשונה שטענה כזאת נשמעת בעולם המחשבים. מומחים טוענים כבר שנים שמעבד מתוכנן היטב יכול לעלות בביצועיו על מעבד אחר, גם אם למעבד השני יש מהירות שעון גבוהה יותר. הוכחה לכאורה לתיאוריה הזו הם מחשבי מקינטוש של חברת אפל. מלבד כמה יוצאי דופן, הדגמים המהירים ביותר של מקינטוש עבדו תמיד במהירות שעון נמוכה בכ-30% מזו בה עבדו מחשבי הפי.סי המקבילים באותה תקופה. למרות זאת, מחשבי המקינטוש נחשבו תמיד ליעילים וחזקים מאוד ביחס לפי.סי. הפרדוקס הזה נבע מהעובדה שהארכיטקטורה (המבנה הפנימי) של המעבד במקינטוש והתוכנות שנכתבו עבורו היו שונות באופן משמעותי מאלה של מעבדי הפי.סי. כיום, נושאת הדגל של יעילות המעבדים היא חברת AMD, ששולטת על כ-10% משוק המעבדים למחשבים ביתיים. AMD טוענת כי המעבדים שלה, שמתוכננים בצורה אחרת מאלו של אינטל, מסוגלים לתת ביצועים מצוינים גם במהירות שעון נמוכה יחסית. נכון לעכשיו, המעבד המהיר ביותר של אינטל עבור מחשבים ביתיים הוא פנטיום 4 במהירות 3.2 גה''ץ. זה של AMD מגיע למהירות של 2.25 גה''ץ בלבד, ואילו המעבד המהיר ביותר למחשבי מקינטוש מגיע למהירות של 2 גה''ץ.כיום, נושאת הדגל של יעילות המעבדים היא חברת AMD, ששולטת על כ-10% משוק המעבדים למחשבים ביתיים. AMD טוענת כי המעבדים שלה, שמתוכננים בצורה אחרת מאלו של אינטל, מסוגלים לתת ביצועים מצוינים גם במהירות שעון נמוכה יחסית. נכון לעכשיו, המעבד המהיר ביותר של אינטל עבור מחשבים ביתיים הוא פנטיום 4 במהירות 3.2 גה''ץ. זה של AMD מגיע למהירות של 2.25 גה''ץ בלבד, ואילו המעבד המהיר ביותר למחשבי מקינטוש מגיע למהירות של 2 גה''ץ. הסוד של המעבדים המהירים הסוד של המעבדים המהירים כדי להבין את המחלוקת הזאת, חובה להבין קודם כל את משמעות המונח ''מהירות השעון של המעבד''. כדי לתזמן את פעולתו, המעבד משתמש בגביש מיוחד עשוי קווארץ, שרוטט במהירות קבועה כשהוא מקבל זרם חשמלי. בגבישים כאלה משתמשים כבר שנים בשעונים אלקטרוניים (שעוני קווארץ). המעבדים של ימינו מתזמנים את עצמם בהתאם למהירות שעון שנקבעת בהם בעת הייצור, ועושים מספר קבוע של ''מחזורי שעון'' בכל שניה. בעת עיבוד הנתונים בזמן פעולת המחשב, המעבד מבצע כל מיני פעולות, חלקן ארוכות וחלקן קצרות. הפעולה הקצרה ביותר לוקחת בדיוק מחזור אחד, ויש פעולות מורכבות שיכולות לקחת עשרות ואפילו מאות מחזורים. לדוגמה, פעולה פשוטה כמו חיבור של שני מספרים דורשת מספר קטן של מחזורים, אך פעולת כפל, שמורכבת מסדרת פעולות חיבור, דורשת מספר גדול הרבה יותר של מחזורים. פעולה מורכבת במיוחד כמו העלאה בחזקה, למשל, מורכבת מסדרת פעולות כפל ולכן היא לוקחת מספר גדול מאוד של מחזורים. כדי להבין את המחלוקת הזאת, חובה להבין קודם כל את משמעות המונח ''מהירות השעון של המעבד''. כדי לתזמן את פעולתו, המעבד משתמש בגביש מיוחד עשוי קווארץ, שרוטט במהירות קבועה כשהוא מקבל זרם חשמלי. בגבישים כאלה משתמשים כבר שנים בשעונים אלקטרוניים (שעוני קווארץ). המעבדים של ימינו מתזמנים את עצמם בהתאם למהירות שעון שנקבעת בהם בעת הייצור, ועושים מספר קבוע של ''מחזורי שעון'' בכל שניה. בעת עיבוד הנתונים בזמן פעולת המחשב, המעבד מבצע כל מיני פעולות, חלקן ארוכות וחלקן קצרות. הפעולה הקצרה ביותר לוקחת בדיוק מחזור אחד, ויש פעולות מורכבות שיכולות לקחת עשרות ואפילו מאות מחזורים. לדוגמה, פעולה פשוטה כמו חיבור של שני מספרים דורשת מספר קטן של מחזורים, אך פעולת כפל, שמורכבת מסדרת פעולות חיבור, דורשת מספר גדול הרבה יותר של מחזורים. פעולה מורכבת במיוחד כמו העלאה בחזקה, למשל, מורכבת מסדרת פעולות כפל ולכן היא לוקחת מספר גדול מאוד של מחזורים. איך הארכיטקטורה של המעבד יכולה להשפיע על יעילותו? אם יודעים אילו פעולות המעבד עתיד לבצע, אפשר לתכנן אותו בצורה שתתאים יותר לביצוע של אותן פעולות. לדוגמה, אם אנחנו יודעים שהמעבד יטפל בעיקר ביישומי גרפיקה, נוכל לשלב בו יחידות מיוחדות שיוקדשו לצביעת משטחים. אם המעבד מיועד להפעיל בעיקר משחקים, נוכל לשלב בו יחידות מיוחדות שיידעו לטפל היטב במצולעים, מהם מורכבות הדמויות במשחקים. איך הארכיטקטורה של המעבד יכולה להשפיע על יעילותו? אם יודעים אילו פעולות המעבד עתיד לבצע, אפשר לתכנן אותו בצורה שתתאים יותר לביצוע של אותן פעולות. לדוגמה, אם אנחנו יודעים שהמעבד יטפל בעיקר ביישומי גרפיקה, נוכל לשלב בו יחידות מיוחדות שיוקדשו לצביעת משטחים. אם המעבד מיועד להפעיל בעיקר משחקים, נוכל לשלב בו יחידות מיוחדות שיידעו לטפל היטב במצולעים, מהם מורכבות הדמויות במשחקים. במעבדים של ימינו, המגמה היא לשלב תת-יחידות שונות, שמסוגלות לטפל ביעילות בכל מיני תחומים. רבות מתת-היחידות הללו עובדות במקביל, כך שהביצועים משתפרים משמעותית אפילו כשמהירות השעון אינה גדלה מאוד. על-ידי מחקר וסטטיסטיקה לגבי המשימות שנדרשים המעבדים לבצע, יודעים המתכננים אילו יחידות צריכות לקבל יותר תשומת לב ואילו יחידות פחות חשובות. כך ניתן לייצר מעבדים מהירים יותר למרות שמהירות השעון שלהם נמוכה יחסית. במעבדים של ימינו, המגמה היא לשלב תת-יחידות שונות, שמסוגלות לטפל ביעילות בכל מיני תחומים. רבות מתת-היחידות הללו עובדות במקביל, כך שהביצועים משתפרים משמעותית אפילו כשמהירות השעון אינה גדלה מאוד. על-ידי מחקר וסטטיסטיקה לגבי המשימות שנדרשים המעבדים לבצע, יודעים המתכננים אילו יחידות צריכות לקבל יותר תשומת לב ואילו יחידות פחות חשובות. כך ניתן לייצר מעבדים מהירים יותר למרות שמהירות השעון שלהם נמוכה יחסית. פרט לתכנון יעיל של המעבד, יש עוד דרכים לשלוט על מהירות המחשב. מתכנת שמכיר היטב את המעבד יכול לבנות את התוכנה שלו בהתאם, כך שתנצל את חלקיו השונים בצורה טובה ויעילה יותר. למשל, אם במעבד יש יחידה נפרדת שעוסקת בפעולות גרפיות, יוכל המתכנת לבנות את התוכנה בצורה מסוימת שתנצל זאת, לדוגמה בביצוע של פעולות במקביל במקום בטור. דוגמה טובה לכך היא התוכנות עבור מחשבי מקינטוש שהזכרנו קודם. האופן שבו התוכנות הללו נכתבו מנצל היטב את המעבד ומפיק ביצועים גבוהים מאוד גם על מעבד עם מהירות שעון נמוכה. פרט לתכנון יעיל של המעבד, יש עוד דרכים לשלוט על מהירות המחשב. מתכנת שמכיר היטב את המעבד יכול לבנות את התוכנה שלו בהתאם, כך שתנצל את חלקיו השונים בצורה טובה ויעילה יותר. למשל, אם במעבד יש יחידה נפרדת שעוסקת בפעולות גרפיות, יוכל המתכנת לבנות את התוכנה בצורה מסוימת שתנצל זאת, לדוגמה בביצוע של פעולות במקביל במקום בטור. דוגמה טובה לכך היא התוכנות עבור מחשבי מקינטוש שהזכרנו קודם. האופן שבו התוכנות הללו נכתבו מנצל היטב את המעבד ומפיק ביצועים גבוהים מאוד גם על מעבד עם מהירות שעון נמוכה. בסופו של דבר, מבחנים מראים בבירור שהמעבדים של AMD אכן מפיקים ביצועים טובים יותר משל מעבדי אינטל באותה מהירות שעון. זה אומר שהמעבדים ''האיטיים'' של AMD משתווים בביצועים למעבדים ''מהירים'' יותר של אינטל. אז איך משווים בין מעבדים של שתי החברות? כדי להקל על הצרכן, הוסיפה AMD לשמות של המעבדים שלה מספר שמייצג את מהירות השעון של מעבד אינטל בעל ביצועים מקבילים. לדוגמה, מעבד AMD מדגם Athlon XP 3000 הוא בעל מהירות שעון של 2.166 גה ''ץ, אבל ביצועיו מקבילים לאלה של פנטיום 4 במהירות 3 גה''ץ (כלומר 3,000 מה ''ץ) מתוצרת אינטל. איזה עדיף לקנות? ייתכן ש-AMD. תמורת אותו סכום תוכלו לקבל מעבד בעל ביצועים טובים בכ-10% משל אינטל.בסופו של דבר, מבחנים מראים בבירור שהמעבדים של AMD אכן מפיקים ביצועים טובים יותר משל מעבדי אינטל באותה מהירות שעון. זה אומר שהמעבדים ''האיטיים'' של AMD משתווים בביצועים למעבדים ''מהירים'' יותר של אינטל. אז איך משווים בין מעבדים של שתי החברות? כדי להקל על הצרכן, הוסיפה AMD לשמות של המעבדים שלה מספר שמייצג את מהירות השעון של מעבד אינטל בעל ביצועים מקבילים. לדוגמה, מעבד AMD מדגם Athlon XP 3000 הוא בעל מהירות שעון של 2.166 גה ''ץ, אבל ביצועיו מקבילים לאלה של פנטיום 4 במהירות 3 גה''ץ (כלומר 3,000 מה ''ץ) מתוצרת אינטל. איזה עדיף לקנות? ייתכן ש-AMD. תמורת אותו סכום תוכלו לקבל מעבד בעל ביצועים טובים בכ-10% משל אינטל. איך תשוו ביצועים איך תשוו ביצועים ישנן כמה דרכים למדוד ביצועים של מעבדים. המדענים מעדיפים צורות ''מדעיות'' יותר, שמודדות את היכולת המתמטית של המעבד ולא את היעילות שבה הוא מפעיל תוכנות מחיי יוםיום. לעומתם, אתרי אינטרנט שעוסקים בהשוואת ביצועים מעדיפים להשתמש בתוכנות סימולציה מיוחדות, שמדמות עבור המעבד פעילות של תוכנות שגרתיות כמו משחקים, דפדפני אינטרנט ומעבדי תמלילים. כשגיימרים רוצים להשוות בין מעבדים הם ישתמשו בדרך-כלל במשחקים ''כבדים'' כמו UnReal או Quake, שדורשים הרבה כוח מהמעבד. אם תמיד חשדתם שהמעבד שלכם קצת יותר איטי ממה שהוא אמור להיות, או שאתם רוצים לדעת איך המחשב מתמודד עם העומס ביחס למחשבים אחרים, תוכלו לבדוק זאת בלי לצאת מהבית. תוכנת PCMark04 ( שאפשר להוריד מהאתר www.futuremark.com/download/ ?pcmark04.shtml) היא תוכנת מדידת ביצועים מקצועית, שמאפשרת למדוד ללא תשלום את ביצועי הדיסק הקשיח, המעבד והזיכרון. התוכנה מעמיסה על המחשב משימות בעלות אופי יומיומי ומודדת את המהירות שבה הוא מבצע אותן. לאחר המדידה, תיקח אתכם התוכנה לאתר האינטרנט של החברה, שם תוכלו להשוות את הביצועים של המחשב שלכם לנתונים שנאספו מאלפי מחשבים של משתמשים אחרים. החברה מייצרת תוכנה נוספת שמיועדת לבדיקת ביצועי המחשב בתחום המשחקים. ישנן כמה דרכים למדוד ביצועים של מעבדים. המדענים מעדיפים צורות ''מדעיות'' יותר, שמודדות את היכולת המתמטית של המעבד ולא את היעילות שבה הוא מפעיל תוכנות מחיי יוםיום. לעומתם, אתרי אינטרנט שעוסקים בהשוואת ביצועים מעדיפים להשתמש בתוכנות סימולציה מיוחדות, שמדמות עבור המעבד פעילות של תוכנות שגרתיות כמו משחקים, דפדפני אינטרנט ומעבדי תמלילים. כשגיימרים רוצים להשוות בין מעבדים הם ישתמשו בדרך-כלל במשחקים ''כבדים'' כמו UnReal או Quake, שדורשים הרבה כוח מהמעבד. אם תמיד חשדתם שהמעבד שלכם קצת יותר איטי ממה שהוא אמור להיות, או שאתם רוצים לדעת איך המחשב מתמודד עם העומס ביחס למחשבים אחרים, תוכלו לבדוק זאת בלי לצאת מהבית. תוכנת PCMark04 ( שאפשר להוריד מהאתר www.futuremark.com/download/ ?pcmark04.shtml) היא תוכנת מדידת ביצועים מקצועית, שמאפשרת למדוד ללא תשלום את ביצועי הדיסק הקשיח, המעבד והזיכרון. התוכנה מעמיסה על המחשב משימות בעלות אופי יומיומי ומודדת את המהירות שבה הוא מבצע אותן. לאחר המדידה, תיקח אתכם התוכנה לאתר האינטרנט של החברה, שם תוכלו להשוות את הביצועים של המחשב שלכם לנתונים שנאספו מאלפי מחשבים של משתמשים אחרים. החברה מייצרת תוכנה נוספת שמיועדת לבדיקת ביצועי המחשב בתחום המשחקים.