Allgemeine Frage zur Entwicklung von CPU's

[Riven64]

Sers,

Vergleich-CPU's
1.)Release 2017: i3-8100 , 4x 3,6Ghz @ DDR4
2.)Release 2008: Q9550 , 4x 3,6Ghz(OC) @ DDR2

Warum kann man die 3,6Ghz von 1.) nicht mit den 3,6Ghz von 2.) gleichsetzen?
Selbstverständlich hat sich die Technologie weiterentwickelt und in den 10 Jahren ist vieles dazu gekommen etc. pp. und man kann es auch bei Wikipedia und co. ausführlich in Fachchinesisch lesen, aber ich würde es evtl. etwas simpler formuliert/erklärt bekommen , falls jmd. Lust hat sich die Mühe zu machen .

Es ist klar , dass CPU 1 für's Gamen wesentlich besser geeignet ist, als CPU 2.
Warum ist es so? Spielt der RAM(DDR4>DDR2) auch ein erhebliche Rolle , oder liegt es hauptsächlich an der neuen Technologie, die die neuere CPU mit sich bringt ?

Über Antworten wäre ich dankbar!

 

[Nureinnickname!]

Andere bessere Befehlssätze.
Es können mehrere Befehle pro Takt Zyklus abgearbeitet werden. Grob gesagt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Pipeline_(Prozessor)

 

[xexex]

Die zwei entscheidenden Punkte sind IPC und Speicherdurchsatz.

Entscheidend ist eben nicht nur der Takt, sondern wieviel dabei rum kommt. Wenn du beim Umzug wie wild mit einer kleinen Kiste die Treppen rauf und runter rennst, bist du lange nicht schneller als jemand, der zwar langsam aber mit einer großen Kiste den Weg nur einmal macht.

Die beiden CPUs haben zwar den gleichen Takt. Die neuere CPUs schleppt aber größere Kisten über eine breitere Treppe.

 

[D0m1n4t0r]

Nehmen wir einfach eine der beliebten Auto-Analogien, die jeder versteht.

Auto A ist von 1970, hat vier Reifen und 100 PS.
Auto B ist von 2017, hat vier Reifen und 100 PS.

Auf dem Papier sind die recht ähnlich, in der Praxis ist Auto B aber leichter, beschleunigt besser, hat eine höhere Geschwindigkeit und verbraucht weniger. Der Grund: Auto B hat eine eine bessere Technologie an Bord die die 100 PS Effizienter nutzt und so mehr Leistung aus den vier Reifen rausholt.

Und genauso ist es mit der CPU auch. Dank fortgeschrittenerer Technologie kann man mit der neuen CPU mit den 4 Kernen und den 3,6 GHZ mehr Berechnungen pro Sekunde durchführen als mit der alten.

 

[rg88]

Selten war ein Autovergleich so dermaßen falsch wie dieser gerade. Auto B ist weder schneller, noch leichter. Das genaue Gegenteil ist der Fall.

 

[Juri-Bär]

Vergleich-CPU's
1.)Release 2017: i3-8100 , 4x 3,6Ghz @ DDR4
2.)Release 2008: Q9550 , 4x 3,6Ghz(OC)

Technisch ist der i3-8100 nicht mal eine Neuentwicklung sondern schlicht ein umgelabbelter i5-7xxx aus dem Vorjahr, so dass sich das Vergleichsfenster sogar um ein Jahr verkürzt.

Vom Core 2 Quad zur jetzigen Core-Architektur, die es im Prinzip seit 2010 gibt, gab es bei Intel eine große architektonische Verbesserung, seitdem nur noch jährlich marginale Verbesserungen. Im Ergebnis ist der i3-8100 etwa doppelt so schnell, wie der Q9550@stock.

Hinsichtlich der Leistungsentwicklung der i7-Prozessoren für Consumer hat Computer-Base einen interessanten Vergleich ab i7-2700K is i7-8700K gezogen.

Ansonsten sagt bei CPUs der Takt nicht einmal das aus, was bei Autos die PS-Angabe bedeutet, sondern tatsächlich nur soviel wie die Umdrehungen in der Minute, die ein Automotor schafft. Aber 5.400 Umdrehungen müssen nicht besser sein, als 4.200 Umdrehungen, genauso wenig, wie ein Prozessortakt von 4,2 GHz bessere Ergebnisse zeitigen müsste als 2,9 GHz.

 

[Hopsekäse]

Das kommt daher, dass der Takt an sich von Laien oft ähnlich wie eine "Geschwindigkeit" betrachtet wird.
Das ist er aber nicht. Mehr zurückgelegte Strecke pro Zeit ergibt eine höhere Geschwindigkeit.

Nun ist ein Takt aber keine Strecke, sondern nur eine Größe, die zusammen mit anderen Größen die Strecke ergibt.
Der Takt wäre bei einem Läufer z.B. vergleichbar mit einem Schritt.
Zwei Läufer, die pro Zeiteinheit gleich viele Schritte machen, sind nicht unbedingt gleich schnell, sondern nur dann, wenn die Schritte genau gleich groß sind. Macht der eine Läufer 10% größere Schritte, dann ist er 10% schneller.

Genauso ist es bei CPUs mit der sogenannten "IPC". Das sind die Instruktionen, die pro Takt erledigt werden können.
Mehr IPC = größere Schritte = schneller, obwohl gleich viele Takte/Schritte pro Zeit.

Eine höhere IPC lässt sich durch viele verschiedene Verbesserungen erreichen. Z.B. eine Erhöhung der Recheneinheiten, die parallel Instruktionen bearbeiten können; eine Verringerung der Anzahl an Takten, die eine komplexere Instruktion zur Ausführung benötigt; eine Verringerung der Zeit, die eine Recheneinheit auf die Daten zur Ausführung der Instruktion warten muss... etc. etc..

 

[Riven64]

Hmm...Danke für die Erklärungsansätze !

So wie ich es jetzt verstanden habe, kann die neuere CPU mit der selben Geschwindigkeit, dank der neueren Technologie größere Datensätze verarbeiten, mithilfe von effizienteren Pipelines und dem schnelleren Speicher, richtig?

Mit anderen Worten: Sprich, A und B sind gleichschnell(3,6Ghz),aber A ist körperlich robuster(Pipleline Tech. ,IPC) sowie fähiger bei der Planung von den Transportwegen(DDR4>DDR2) und kann aus diesem Grund in der selben Zeit, größere Mengen transferieren.

In Bezug auf Aufwendungen/Games würde es bedeuten, dass die Datentransfer zwischen den Komponenten effizienter ist, was die Leistung(FPS, etc.) widerspiegelt.
B müsste dann quasi um einiges schneller sein(5-6Ghz), um die Differenz auszugleichen, würde jedoch mehr Energie benötigen (Watt -> Hitzeentwicklung).

Pi Mal Daumen, richtig verstanden ?

 

[Juri-Bär]

Nö, falsch verstanden. A und B sind nicht gleichschnell. Sie laufen nur mit dem gleichen Takt (wenn Du den B ordentlich übertaktet hast). Der Takt hat für sich genommen nicht mit der Rechengeschwindigkeit zu tun, könnte aber möglicherweise zu dessen Erhöhung beitragen (aber sicher nicht im Verhältnis 1:1). Wenn es technisch möglich wäre, den B aus Post #1 auf 6 GHz zu prügeln, wäre die Rechenleistung immer noch niedriger als die des A mit 3,6 GHz.

 

[rg88]

zusätzlich kommen noch unterschiedliceh Cache-Größen dazu.
Das Alter des Chips ist dabei übrigens nicht ausschlaggebend. Aktuelle CPUs mit N (zB Pentium N, Celeron N) basieren auf der stromsparenden Atom-Architektur. Sind aber dabei unheimlich langsam. Wenn du so eine CPU hast und sie mit angenommen 2GHz getaktet ist, ist eine auf 2GHz heruntergetaktete CPU aus einer aktuellen Core-Reihe oder ein Ryzen, weitaus schneller.
Insofern kann man die Taktrate höchstens innerhalb der selben Architektur verwenden um einen ungefähren Anhaltspunkt zu haben. Aber selbst da lässt sich eine i5 nicht mit einem i7 vergleichen, wenn man nur die Taktrate betrachtet.

 

[Riven64]

Ja, ich lese grade den Beitrag von #Hopsekäse und habe verstanden , dass mit Takt nicht Geschwindigkeit gemeint ist

 

[slsHyde]

Böse Zungen behaupten, das habe was mit den Sprungvorhersagen zu tun ...

 

[Juri-Bär]

Der Takt wäre bei einem Läufer z.B. vergleichbar mit einem Schritt.

Das ist viel zu direkt, vor allem, wenn verschiedene CPU-Architekturen verglichen werden.

Der Takt einer CPU ist für das Rennresultat genauso bedeutend wie der Puls eines Läufers. Ob Läufer A mit 165 Herzfrequenz ins Ziel geht ober Läufer B mit 195 ist für den Ausgang des Rennens völlig unerheblich (außer dass man sich bei B Sorgen machen muss, ob er nicht vorher kollabiert).

 

[slsHyde]

OK, ernsthaft.

Es sind zum Teil mathematische Verbesserungen, besonders bei der Sprungvorhersage, so dass Daten frühzeitiger ankommen. Aber auch effizientere Befehlssätze, die Daten schneller verarbeiten.

Dann sind es auch Verbesserungen der Architektur. Zum Beispiel werden Wege optimiert, die Daten nehmen müssen, um verarbeitet werden zu können. Oder auch so sachen wie HT, wo der einzelne CPU-Kern so tut, als sei er zwei Kerne, damit die Datenzuführung konstanter ist. Auch wird die Hardware darauf optimiert, die Mathematik besser verarbeiten zu können.

Andere Bausteine, die der Datenzuführung dienen, werden auch schneller. Ram, Cache. Gleichsam die Schnittstellen.

Und sicher noch jede Menge Sachen, die mir gerade nicht einfallen oder von denen ich und die meisten hier nichts wissen

Aber gute Frage. Hätte ich auch gerne mehr Antworten zu.

 

[Holt]

Vergleich-CPU's
1.)Release 2017: i3-8100 , 4x 3,6Ghz @ DDR4
2.)Release 2008: Q9550 , 4x 3,6Ghz(OC) @ DDR2

Warum kann man die 3,6Ghz von 1.) nicht mit den 3,6Ghz von 2.) in gleichsetzen?

Weil die ganze Architektur weiterentwickelt wurde, die CPUs machen heute pro Takt mehr als damalige CPUs, bzw. braucht wegen Verbesserungen der Cache und Vorhersagen weniger oft unnötig z.B. auf die Zugriffe auf das RAM zu warten. Außerdem vergleichst Du einen i3, also eine CPU der unteren Mittelklasse mit einer übertakteten CPU die damals das Spitzenmodell war.

 

[Riven64]

Außerdem vergleichst Du einen i3, also eine CPU der unteren Mittelklasse mit einer übertakteten CPU die damals das Spitzenmodell war.

Ich hab halt noch 'ne Kiste, in der die Q9550 verbaut ist, hier rumstehen. Habe mich nur gefragt wie sinnig es ist, die alte Kiste evtl. zu verkaufen , 100-200€ draufzuinvestieren, um mir die i3 zu kaufen. Deswegen auch der Vergleich zwischen den beiden CPU's.

 

[e-Funktion]

Der Grund: Auto B hat eine eine bessere Technologie an Bord die die 100 PS Effizienter nutzt und so mehr Leistung aus den vier Reifen rausholt.

Ich hoffe du arbeitest nicht an Autos.

 

[Vitec]

Ich hätte beim autovergleich 2 Motoren genommen auch wenn das ebenfalls sehr grob ist :

Motor A 100 PS - 100 nm - 10 Liter vergbrauch
Motor B 100 PS - 130 nm - 8 Liter verbauch

Motor B ist effektiver weil ansaug einspritzung abgas getriebe besser zusammenarbeiten und evtl auch andere Materialien die effektivität steigern .
Vielleicht sollte man aber von den Autos weggehen und dazu übergehen eine Produktionsfirma als vergleich heranzuzziehen.


Architekturen und Kerne würde ich dann hier grob mit der Anzahl der Produktionstätten/Zwischnelager / Hauptlager selbst gleichsetzen und dem Firmenareal ansich.

Das fängt dann schon an das bei Firma B so Kleinigkeiten wie Warenanlieferung besser beschildert sind und die LKW öfter dorthin finden, wo sie hinsollen ohne einen Umweg zu fahren oder im Kreis und solche kleinen Optimierungen ziehen sich dann über die komplette Produktion fort.
Man kann abteilungen vernetzten digital und spart sich hier jemanden der von Abteilung zu Abteilung rennt, also Botengänger die dann in der Produktion eingesetzt werden können .
Dazu kommt das eben diese 5-10 Minuten laufweg wegfallen.
Das kann in einer Produktionsfirma schonmal bedeuten, dass man diese 5 -10 Minuten Ware erzeugt die fehlerhaft ist und einfach weggeschmissen werden muss.
EVtl kann man neue Maschinen nutzen, wo 2 Arbeiter reichen um diese zu bedienen und früher brauchte man 3 .

Grob geht es also bei neuen CPU Architekturen darum die Abteilungen effektiver anzuordnen und danach bei refresh leichte Optimierungen daran vorzunehmen, oder einfach nur die Mitarbeiterzahl zu erhöhen wenn möglich .

Aber bin kein Mechaniker und auch kein CPU Techniker, von daher ist das nur eine Laienbetrachtung

 

[RalphS]

Der Befehlssatz ist ebenfalls nicht zu unterschätzen und die Entwicklungen zu Algorithmen ebenfalls nicht.

Das äußert sich dann schonmal darin, daß vor 10y eine Aufgabe in - beispielhaft -- 1 Mio Taktzyklen abgearbeitet wurde und heute dieselbe Aufgabe durch die CPU in nur 10 Zyklen abgearbeitet werden kann. Einfach deswegen, weil die Möglichkeiten (in Form von Befehlssätzen) damals noch nicht da waren und -ggf- die Forschung auch noch nicht soweit war und man noch nicht wußte, daß man ja "X" auch so machen könnte und daß es dadurch effektiver würde.

 

[Svartpilen]

Ich würde gerne auch nicht die Transistoranzahl mit in den Raum werfen. Diese muss man dann aber auch immer mit der selben Kernzahl vergleichen.

https://www.anandtech.com/show/6396/the-vishera-review-amd-fx8350-fx8320-fx6300-and-fx4300-tested

Einfach gesagt, hab ich mehr Schalter, kann ich auch mehr Sachen aus und ein schalten.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Transistor_count