[OT] Procesory intel (do PC)

Pondělí Březen 12 20:48:28 CET 2012

No mám to hlavně vypozorováno - na linuxu ale týká se to úplně stejně i 
woken, taky se extrémně zpomalí když se moc hrabe na disk.

Když pustím top při vytíženém disku, tak (jen jeden) cpu čeká třeba z 70% 
(stav wait), zbytek 30% něco dělá a idle je zhruba nula. Jakmile přestanou 
diskové operace, je idle (třeba) 20%. Pokud to samé jede na dvojjádru, tak 
máme k dispozici 200%, takže top ukazuje idle v tomto případě 200-80-70 (tj. 
50%) a systém má svižné odezvy. S dvoujádrem mám ale zkušenosti jen ve 
virtualizovaném stroji.

podotýkám, že při wait 70% se s takovým systémem prakticky nedá dělat a i 
ten top hodí stránku jednou za čtvrt minuty. Většinou se toto děje když 
swapuje.

----- Původní zpráva ----- 
Od: "Pavel Troller" <patrol na sinus.cz>

Zdravím,
  chtěl jsem se zeptat, zda níže popisované chování je skutečně 
implementováno
v nějakém OS, nebo zda to je jen určité zjednodušení a přiblížení laickému
čtenáři. Dle svých znalostí mnou používaných OS (preemptivní Unixového typu)
tomu tak totiž není.
  V obecném víceúlohovém OS preemptivního typu jsou v zásadě možné 4 stavy
úloh: běžící, připravená, čekající a pozastavená.
  V takovém OS může teoreticky běžet (tj. být ve stavu "Běžící") tolik úloh,
kolik má OS k dispozici logických CPU.
  Uloha, která nemůže běžet, např. proto, že čeká na disk, je ve stavu
"čekající" a nezabírá ŽÁDNÉ prostředky CPU. Rozhodně neplatí, že by "jádro
čekalo", až disk dodá data. Je to uděláno tak, že na disk čeká hardware -
řadič disku - a jakmile disk dodá data, řadič je přijme, uloží do bufferu
(zcela automaticky pomocí DMA) a vygeneruje přerušení do CPU, to přeruší
právě prováděnou úlohu, vyvolá obsluhu disku v jádru OS a pokud na data z 
disku
skutečně čekala nějaká úloha, jádro (modul plánovače - scheduleru) ji 
přesune
z haldy úloh (heap - úlohy jsou tam bez nějakého řazení) čekajících do 
fronty
úloh (řazené dle aktuální dynamické priority) připravených. Pokud to OS umí
a priorita úlohy je dostatečně vysoká, provede se tzv. dynamický asynchronní
rescheduling, kdy tato úloha dostane CPU a rozeběhne se, zatímco dříve 
běžící
úloha je odstavena zpravidla na konec fronty úloh připravených.
  Pokud je tedy co dělat - tzn. nejméně tolik připravených - běhu 
schopných -
úloh, kolik je logických CPU, budou všechny dostupné logické CPU naplno
zaměstnány během těchto úloh. Je-li běhu schopných úloh méně, jsou některé
logické CPU "zaměstnány" tzv. klidovou úlohou - "idle task", která je 
zřízena
v jádře OS proto, aby plánovač byl regulární - měl vždy po ruce úlohu i v
případě, že nic na systému nepožaduje běh. Tento idle task obvykle na HW
úrovni vykoná instrukci HLT, což procesor uvede (ve spolupráci s ACPI
subsystémem) do nějakého úsporného režimu spotřeby energie.
  Po tomto teoretickém úvodu tedy pár detailů o různých typech logických 
CPU.
Pro jednoduchost mějme na mysli SMP architekturu, která je nejrozšířenější
u běžných domácích PC.
  V zásadě může logické CPU být tvořeno:
  1) Fyzickým CPU - tedy plně samostatným pouzdrem, které má všchny podpůrné
moduly (např. L1 - L3 cache, řadiče sběrnic atd.) pro sebe. Zde je 
samozřejmě
úroveň samostatnosti nejvyšší a jediné, co takové CPU brzdí od práce, je
průchodnost sběrnice při přístupu do paměti, kdy musí sdílet sběrnice
s ostatními CPU. Pokud má však dostatečně velké cache, nemusí to být příliš
omezující a proto je tento (dnes poměrně vzácný) způsob implementace 
logických
CPU obecně nejvýkonnější.
  2) Samostatným jádrem na společném čipu vícejádrového CPU - zde je situace
jiná v tom, že některé podpůrné obvody jsou společné pro celý čip. Např. to
bývají cache vyšších úrovní (L2 - L3), zatímco L1 cache bývá stále 
individuální
per jádro. Pochopitelně zde už se jedná o kompromis - pokud bude každé z 
jader
vykonávat zcela rozdílné úlohy, budou se o cache muset dělit a tedy bude 
výkon
nižší. Naštěstí mají moderní čipy poměrně velké L2/L3 cache, takže i při
tomto dělení na každé jádro zbyde slušný kus.
  3) Využitím funkce Hyperthreading. Zde je vtipnýn řešením pipeliningu 
(řazení
instrukcí do fronty k vykonání) dosaženo toho, že z logického pohledu se 
jedná
o 2 CPU, zatímco fyzicky jde o jedno. Paralelismu lze dosáhnout nejen tím, 
že
by jedno jádro "čekalo na disk" (jak vysvětleno výše, takto dle mého názoru
moderní OS nepracuje), ale hlavně tím, že může současně pracovat např. FPU,
ALU a některé další části CPU. Pokud tedy např. jedna úloha řeší operace
s reálnými čísly a využívá FPU, druhá může takřka nerušeně paralelně s ní
využivat celočíselnou ALU např. pro běžné výpočty. Nebo může jedna úloha
pracovat s ALU, zatímco druhá vykonává nějaký přesun dat v paměti pomocí
cyklických instrukcí či jiného obdobného mechanismu. Dále samozřejmě je 
jasné,
že veškeré podpůrné moduly (včetně L1 cache atd.) jsou společné.
  Jak je asi jasné, aby se HT uplatnil, musí být k tomu vhodné podmínky.
Rovněž je vhodné pro tento účel optimalizovat plánovač, který může dle 
způsobu
fyzické implementace měnit svoji strategii. Např. v Linuxovém jádře se volí
tato strategie při kompilaci a lze zapnout jak podporu samostatných CPU, tak
i multicore a hyperthreadingu, případně i vše dohromady (což je i běžný
stav, např. běžně pracuji se servery, které mají 2 fyzické CPU, v každém
4 jádra a každé jádro má ještě HT. Dohromady tedy je v bedně 16 makajících
tučňáků :-).
  A teď tedy, na závěr, pár praktických zkušeností, ovšem jen z oblasti
Unixových OS, jiné bohužel nepoužívám:
  Na jednojádrovém CPU schopném funkce HT se zapnutím HT zvýší výkon řekněme
o 25 - 30%. Je to rozhodně poznat. Je pak nutno k systému přistupovat jako
ke dvouprocesorovému a náležitě to využívat - např. pouštět paralelní běh
make při kompilacích atd. Pozná to ale i běžný BFU - např. grafické
prostředí bude běžet lépe, protože přeci jen X-server a X-klienti budou moci
alespoň částečně využít výhody HT.
  Opravdové vícejádrové systémy mají samozřejmě vyšší parametry, tam lze 
říci,
že třeba dvoujádro bude mít o cca 60 - 70% vyšší výkon než jednojádro na
odpovídající frekvenci.
  Pokud by to byly samostatné procesory, boost bude tak 80 - 90%, samozřejmě
na aplikacích, které jsou pro paralelní běh optimalizovány.
  Doufám, že jsem tady tím poměrně dlouhým mailem alespoň trošku něco
málo objasnil, ovšem podotýkám, že i můj popis je jen značně zjednodušený
a povrchní a možná i místy chybný :-).

Zdraví Pavel

> HT pomůže hlavně u IO operací, není to pravý dualprocesor, ale v podstatě
> virtuální dvojče na jednom. Díky tomu při čekání třeba na disk výpočty 
> dále
> pokračují, protože HT si vezme kousiček z procesoru co obsluhuje disk a
> čeká na něj, zbytek je k dispozici ostatním procesům v systému.
>
> Proto je přínos HT sporný, protože testovací aplikace staví na paralelní
> práci, nikoli na reálných podmínkách. V reálu je to v kritických situacích
> dost poznat.
>
> Dualcore má 2 jádra, tady jedno jádro s plným výkonem obsluhuje disk, tedy
> vlastně na něj čeká, zatímco druhé je k dispozici. Rozdíl oproti HT je
> prakticky jen u výpočetně intenzivních aplikací, které nehrabou moc na
> disk. V okamžiku velkého množství IO budou na tom HT a dualcore v podstatě
> stejně.
>
> Co se týče her, nevím jak vytěžují disk a kolik potřebují výkonu, ale spíš
> bych řekl, že potřebují hlavně nadupanou grafiku a cpu obstarává jen
> chování drátového modelu.
>
>
> ----- Původní zpráva ----- Od: "Michal Gregor" <a2x1nptda8 na email.cz>
>
>
> Pro znameho tady louskam sestavy pocitacu v obchodech. Zatim jsme se 
> shodli
> na stredne vykonnem PC, WIN7 32bit , 4GB RAM, procesor do 65W.
>
> Intel ma hromadu procesoru (mozna vetsi nez Microchip) a ted se v tom
> vyznej. Recenze na netu se trochu rozchazeji, takze se divam na 
> porovnavaci
> tabulky Intelu Treba i3-2100 a G850 rozdil skoro 900kc, jediny rozdil je
> podpora Hyper-Threading. Jak moc se to podepise na vykonu? Co nevim, je 
> vliv
> vykonu procesoru u her. Neni lepsi investovat do grafiky?
>
> Horsi bude vybrat grafiku, tam zatim nemam vubec zadny prehled. Jak jsou 
> na
> tom jednotlivy vyrobci s ovladaci, chlazenim a predevsim se spotrebou v
> "kancelarskem rezimu"?
>
> _______________________________________________
> HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
> Hw-list na list.hw.cz
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
_______________________________________________
HW-list mailing list  -  sponsored by www.HW.cz
Hw-list na list.hw.cz
http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list 