چرا امروزه تعداد هسته‌ پردازنده‌ها دیگر اهمیتی ندارد؟

اوایل دهه‌ی ۲۰۰۰، وقتی اینتل و AMD پردازنده‌های دو‌هسته‌ای و چهار‌هسته‌ای را به بازار عرضه کردند، تعداد هسته‌ها به یکی از مهم‌ترین معیار‌های سنجش عملکرد پردازنده‌ها تبدیل شد، اما حالا دیگر این‌طور نیست.

کد خبر: ۳۲۱۴۸۵

تاریخ : ۲۱ اسفند ۱۴۰۳ - ۱۷:۰۷

نوشته

به گزارش شهرآرانیوز؛ سال‌ها، کاربران تصور می‌کردند هرچه تعداد هسته‌ها بیشتر باشد، پردازنده عملکرد بهتری دارد؛ اما با پیشرفت معماری پردازنده و کوچک‌ترشدن لیتوگرافی، تعداد هسته‌ها دیگر معیار اصلی سرعت و بهره‌وری پردازنده نیست (لیتوگرافی به فاصله‌ی ترانزیستور‌های روی تراشه از یک‌دیگر اشاره می‌کند و هرچه عددش کوچک‌تر باشد، پردازنده قدرت بیشتر و مصرف انرژی بهینه‌تری دارد).

تعداد بیشتر هسته‌ها همیشه به معنای عملکرد بهتر نیست. عوامل دیگری مانند IPC (تعداد دستورات پردازش‌شده در هر سیکل)، فرکانس تک‌هسته‌ای، مقیاس‌پذیری عملکرد و بهره‌وری انرژی نقش مهم‌تری ایفا می‌کنند. به‌علاوه، پردازنده‌های مدرن با تغییرات معماری، مثل بهره‌مندی از هسته‌های کم‌مصرف (Efficiency Cores) و حافظه‌ی کش سه‌بعدی (۳D V-Cache)، قواعد بازی را تغییر داده‌اند.

در ادامه‌ به ۶ دلیل اشاره خواهیم کرد که ثابت می‌کنند تعداد هسته‌های بیشتر همیشه به‌معنای عملکرد بهتر نیست. به‌علاوه به این موضوع اشاره می‌کنیم چه معیار‌هایی در انتخاب یک پردازنده‌ی بهینه مهم‌ترند.

۱. عملکرد پردازنده‌های مدرن به نقطه‌ی اشباع رسیده است

دوران جهش‌های نسلی بزرگ در عملکرد پردازنده‌ها به پایان رسیده است. اگر پردازنده‌های Zen ۵‌ای‌ام‌دی یا Arrow Lake اینتل را با نسل‌های قبلی مقایسه کنید، تفاوت عملکرد آنها در بیشتر موارد به چشم نمی‌آید؛ حتی در بعضی موارد مانند نسل‌های جدید تراشه‌ی اینتل، می‌بینیم که عملکرد پردازنده‌های نسل جدیدتر از نسل پیشین ضعیف‌تر به نظر می‌رسد.

تولیدکنندگان برای بهبود سالانه‌ی عملکرد پردازنده‌های خود، با چالش‌های بزرگی روبه‌رو هستند. درحال‌حاضر یک پردازنده‌ی ۶ هسته‌ای از نسل قبلی، تفاوت محسوسی با یک پردازنده‌ی ۸ هسته‌ای جدید ندارد.

ازآنجاکه پردازنده‌های مدرن برای اکثر کار‌ها به‌اندازه‌ی کافی قدرتمند هستند، استفاده از پردازنده‌های مجهز به هسته‌های زیاد، برای اکثر کاربران بازدهی چندانی ندارد.

اگر بازی می‌کنید، استریم انجام می‌دهید یا گاهی به تدوین ویدئو می‌پردازید، تفاوت خاصی بین یک پردازنده‌ی میان‌رده و یک پردازنده‌ی پرچم‌دار احساس نخواهید کرد. این واقعیت که بسیاری از کاربران هنوز از پردازنده‌های چهار‌هسته‌ای یک دهه‌ی پیش استفاده می‌کنند و نیازی به ارتقاء نمی‌بینند، نشان می‌دهد که روند پیشرفت پردازنده‌های دسکتاپ در چه مسیری قرار دارد.

البته که یک سی پی یو اینتل ۸ هسته‌ای مدرن، از یک مدل ۴ هسته‌ای قدیمی بسیار سریع‌تر است؛ اما در کار‌های روزمره، اختلاف آنقدر زیاد نیست که اکثر کاربران متوجهش شوند. تا زمانی که کارت گرافیک مناسبی داشته باشید، حتی با پردازنده‌ای با تعداد هسته‌های کم هم می‌توانید اکثر بازی‌ها را با نرخ فریم مطلوب اجرا کنید.

۲. بیشتر بازی‌ها و نرم‌افزار‌ها با هسته‌های پرتعداد سازگار نشده‌اند

افزایش تعداد هسته‌های سی‌پی‌یو، همیشه به افزایش خطی عملکرد منجر نمی‌شود. به‌عنوان مثال، در بازی‌ها، افزایش نرخ فریم (FPS) هنگام ارتقاء از یک پردازنده‌ی ۶ هسته‌ای به مدل‌های ۸، ۱۲ یا حتی ۱۶ هسته‌ای اغلب ناچیز است؛ به‌ویژه اگر از یک پردازنده‌ی میان‌رده‌ی مناسب و یک کارت گرافیک خوب استفاده کنید.

اگر بازی‌هایتان را در وضوح‌های بالا مانند ۲K (۱۴۴۰p) و ۴K (۲۱۶۰p) اجرا می‌کنید، بیشتر پردازش‌ها برعهده‌ی کارت گرافیک است و نقش پردازنده‌ی مرکزی در بهبود نرخ فریم کمتر می‌شود؛ اما در وضوح‌های پایین‌تر مانند ۱۰۸۰p، پردازنده می‌تواند به عاملی محدودکننده تبدیل شود، به‌ویژه اگر قدرت پردازشی کافی نداشته باشد.

اکثر بازی‌های مدرن برای استفاده‌ی کامل از پردازنده‌های پرهسته بهینه نشده‌اند. به‌دلیل پیچیدگی توزیع وظایف میان هسته‌های متعدد، این بازی‌ها بیشتر به عملکرد تک‌هسته‌ای متکی هستند؛ بنابراین، فرکانس بالاتر و IPC تأثیر بیشتری بر نرخ فریم دارند تا صرفاً افزایش تعداد هسته‌ها.

حتی در پردازش‌های حرفه‌ای هم نیاز به پردازنده‌های پرهسته محدود است و برای بیشتر کاربران، یک پردازنده‌ی ۸ هسته‌ای کافی خواهد بود. صرفاً کسانی که با نرم‌افزار‌های مبتنی‌بر پردازش چند رشته‌ای کار می‌کنند (مثل کسانی که در زمینه‌ی رندر سه‌بعدی یا تدوین ویدئو فعالیت دارند)، می‌توانند از تمامی عملکرد پردازنده‌های ۱۲ هسته‌ای یا ۱۶ هسته‌ای بهره ببرند.

۳. بهره‌وری انرژی اکنون مهم‌تر از همیشه است

در گذشته، مصرف انرژی برای کاربران دسکتاپ اهمیت چندانی نداشت؛ اما با افزایش فرکانس و تعداد هسته‌ی پردازنده‌ها، توان طراحی حرارتی (TDP) افزایش چشمگیری پیدا کرد. اینتل در این زمینه بیش‌از‌ای‌ام‌دی مشکل داشت و پردازنده‌های سری رایزن (Ryzen) همواره بهره‌وری بهتری نسبت به مدل‌های اینتل داشتند.

اینتل با درک این موضوع که افزایش دائمی مصرف انرژی نمی‌تواند ادامه پیدا کند، در پردازنده‌های جدید Arrow Lake تمرکز بیشتری بر بهینه‌سازی مصرف انرژی گذاشت و توان مصرفی آنها را نسبت به نسل چهاردهم کاهش داد. از سوی دیگر،‌ای‌ام‌دی هم با بهینه‌سازی بیشتر، توانست بهره‌وری انرژی پردازنده‌های سری Ryzen ۹۰۰۰ را حتی از نسل Ryzen ۷۰۰۰ بهتر کند.

افزودن تعداد هسته‌ها می‌تواند عملکرد را بهبود دهد؛ اما این کار اغلب با افزایش مصرف انرژی و نیاز به سیستم خنک‌کننده‌ی قوی‌تر همراه است.

بیشتر کاربران نیازی به پردازنده‌های پرهسته ندارند و قطعاً نمی‌خواهند با گرمای بیش‌ازحد و قبض‌های برق چندرقمی دست‌وپنجه نرم کنند. امروزه در طراحی پردازنده‌ها، بهره‌وری انرژی از افزایش تعداد هسته‌ها اهمیت بیشتری دارد.

۴. هسته‌های هیبریدی، معماری پردازنده‌ها را متحول کرده‌اند

اینتل با معرفی معماری هیبریدی در پردازنده‌های Alder Lake، ساختار پردازنده‌هایش را تغییر داد. معماری هیبریدی از دو نوع هسته‌ی پردازشی بهره می‌برد: هسته‌های پرقدرت (P-Cores) برای پردازش‌های سنگین و هسته‌های کم‌مصرف (E-Cores) برای کار‌های سبک. این تغییر باعث شد مقایسه‌ی مستقیم پردازنده‌های جدید و قدیمی بر اساس تعداد هسته‌ها، چندان معنادار نباشد.

پردازنده‌های Core i۹-۱۰۹۰۰K و Core i۵-۱۲۶۰۰K هر دو ۱۰ هسته دارند؛ اما i۵-۱۲۶۰۰K دارای ۶ هسته‌ی پرقدرت و ۴ هسته‌ی کم‌مصرف است، درحالی‌که i۹-۱۰۹۰۰K از ۱۰ هسته‌ی سنتی بهره می‌برد. این تفاوت در معماری نشان می‌دهد که تعداد هسته‌ها به‌تنهایی معیار مناسبی برای مقایسه‌ی پردازنده‌ها نیست و باید به معماری و ترکیب هسته‌ها نیز توجه کرد.

اینتل در پردازنده‌های جدید Arrow Lake قابلیت Hyper-Threading را حذف کرد؛ همین تغییر، مقایسه‌ی Arrow Lake با نسل‌های پیشین را بسیار دشوارتر می‌کند. از سوی دیگر، برخی از مدل‌های سی پی یو‌ای‌ام دی همچنان از هسته‌های سنتی استفاده می‌کنند؛ بنابراین مقایسه‌ی مستقیم تراشه‌های اینتل و‌ای‌ام‌دی نیز دشوارتر از قبل شده است.

۵. عملکرد تک‌هسته‌ای و حافظه‌ی کش اهمیت زیادی دارند

بیشتر برنامه‌های کاربردی از افزایش تعداد هسته‌ها بهره‌ی چندانی نمی‌برند؛ زیرا وابستگی زیادی به عملکرد تک‌هسته‌ای (Single-Core Performance) دارند. به همین دلیل، پردازنده‌ای با هسته‌های کم‌تر، اما سریع‌تر، معمولاً عملکرد بهتری نسبت به مدلی با هسته‌های بیشتر، اما کندتر دارد. با افزایش تعداد هسته‌ها، فرکانس هر هسته کاهش می‌یابد و این موضوع می‌تواند بر برخی پردازش‌ها تأثیر منفی بگذارد.

حافظه‌ی کش (Cache) نیز نقش کلیدی در عملکرد پردازنده دارد. فناوری ۳D V-Cache‌ای‌ام‌دی بازار پردازنده‌های مخصوص بازی را کاملاً متحول کرده است. پردازنده‌هایی مانند Ryzen ۷، ۵۸۰۰X۳D با وجود بهره‌مندی از هسته‌های کمتر نسبت به مدل‌های پرچم‌دار اینتل و‌ای‌ام‌دی، به‌دلیل حافظه‌ی L۳ Cache پرظرفیت‌تر، در بازی‌ها عملکرد بهتری ارائه می‌دهند. پیش‌تر به اینکه حافظه‌ی کش چیست پرداخته‌ایم.

اینتل و‌ای‌ام‌دی اکنون به‌جای صرف افزایش تعداد هسته‌ها، روی نوآوری‌هایی مانند Stacked Cache، افزایش فرکانس کاری و بهینه‌سازی مصرف انرژی تمرکز دارند. از یک نقطه‌ی مشخص به بعد، افزودن تعداد هسته‌های بیشتر، برای اکثر کاربران بهبود چشم‌گیری ایجاد نمی‌کند.

۶. پردازنده‌های گرافیکی وظایف بیشتری را برعهده گرفته‌اند

در گذشته، پردازنده‌های چند‌هسته‌ای برای پردازش‌های موازی ضروری بودند؛ اما امروزه بسیاری از این وظایف به پردازنده‌های گرافیکی (GPU) منتقل شده‌اند؛ زیرا آنها به‌طور ذاتی در پردازش‌های موازی برتری دارند.

رندر تصاویر با وضوح بالا، انکودینگ و دیکودینگ ویدیو، یادگیری ماشین و پردازش‌های هوش مصنوعی، همگی وظایفی هستند که پردازنده‌های گرافیکی بهتر از سی‌پی‌یو‌ها انجام می‌دهند.

حتی برای کاربران عادی، پردازنده‌ی گرافیکی نقش مهم‌تری از پردازنده‌ی مرکزی در بازی‌ها و پردازش‌های گرافیکی دارد. این تغییر باعث شده است تعداد هسته‌های سی‌پی‌یو کمتر از گذشته اهمیت داشته باشد. در مواردی که نرم‌افزار‌ها همچنان به پردازنده‌ی مرکزی متکی‌اند، عواملی مانند عملکرد تک‌هسته‌ای، بازدهی IPC (دستورالعمل در هر سیکل پردازشی) و اندازه‌ی حافظه‌ی کش تأثیر بیشتری از تعداد هسته‌ها دارند.

تعداد هسته‌های پردازنده همچنان یک معیار مهم محسوب می‌شود؛ اما فقط زمانی که پردازنده‌های هم‌نسل را با یکدیگر مقایسه کنیم. تفاوت‌های معماری باعث شده که مقایسه‌ی تعداد هسته‌ها بین نسل‌های مختلف چندان معنی‌دار نباشد. تمرکز اصلی به سمت بهره‌وری انرژی، نوآوری‌هایی مانند ۳D V-Cache و بهبود عملکرد تک‌هسته‌ای تغییر کرده است و دیگر صرفاً به افزایش تعداد هسته‌ها توجه نمی‌شود.

برای بیشتر کاربران، یک پردازنده‌ی متعادل با عملکرد قوی در پردازش‌های تک‌هسته‌ای و معماری بهینه، همیشه گزینه‌ی بهتری نسبت به یک پردازنده‌ی پرهسته خواهد بود.

منبع: زومیت