Съвременните компютърни процесори постоянно променят работната си честота (и напрежение) в зависимост от натоварването. За процесорите на Intel това често се управлява от операционната система, която ще поиска определено ниво на производителност, известно като Performance State или P-State, от процесора. След това процесорът настройва своите честоти и нива на напрежение, за да се приспособи, по вид DVFS (динамично мащабиране на напрежението и честотата), но само при P-състоянията, фиксирани по време на производството. Въпреки че най-доброто за производителността би било системата да работи на максимум през цялото време, поради високото напрежение, това е най-малко ефективният начин за работа на процесор и разточителен по отношение на използваната енергия, което за мобилни устройства означава по-къса батерия живот или термично дроселиране. С модела P-state, за да увеличи ефективността, операционната система може да поиска по-ниски P-state, за да спести енергия, но ако дадена задача изисква повече производителност и бюджетите за мощност/топлинна енергия са достатъчни, P-State може да се промени да се настанят. Тази „технология“ на процесорите на Intel в миналото се е наричала „Speed Step“.
С Skylake, най-новото шесто поколение Core процесори на Intel, това се променя. Процесорът е проектиран по начин, по който с правилните команди операционната система може да предаде контрола на честотата и напрежението обратно на процесора. Intel нарича тази технология „Speed Shift“. Обсъждали сме Speed Shift и преди в анализа на Skylake на архитектурата на Ian, но въпреки задълбочените разговори от Intel, Speed Shift забележимо липсваше по време на пускането на процесорите. Това се дължи на едно от изискванията за Speed Shift - изисква поддръжка на операционна система, за да може да предаде контрола върху производителността на процесора на процесора и Intel трябваше да работи с Microsoft, за да активира тази функционалност в Windows 10. Към момента всеки, който има процесор Skylake, всъщност не се възползва от предимствата на технологията, поне в момента. През ноември ще бъде пусната корекция за Windows 10, която ще активира тази функционалност, но си струва да се отбележи, че ще отнеме известно време, докато се разпространи за нови покупки на Windows 10.
В сравнение с преходите Speed Step / P-state, новата терминология на Intel Speed Shift променя играта, като накара операционната система да се откаже от част или целия контрол на P-състоянията и предава този контрол на процесора. Това има няколко забележими предимства. Първо, за процесора е много по-бързо да контролира нарастването и намаляването на честотата в сравнение с управлението на ОС. Второ, процесорът има много по-фин контрол върху своите състояния, което му позволява да избере най-оптималното ниво на производителност за дадена задача и следователно използва по-малко енергия като резултат. Специфичните скокове в честотата са намалени до около 1 ms с управлението на процесора на Speed Shift от 20-30 ms при управление на ОС, а преминаването от ефективно състояние на захранване до максимална производителност може да се извърши за около 35 ms, в сравнение с около 100 ms с наследеното изпълнение . Както се вижда на изображенията по-долу, нито една от технологиите не може незабавно да скочи от ниско на високо, тъй като за поддържане на кохерентността на данните чрез промени в честотата/напрежението има елемент на градиент, докато данните се пренареждат.
Способността за бързо повишаване на производителността се прави, за да се увеличи цялостната реакция на системата, вместо да се задържа на по-ниски честоти, чакайки операционната система да предаде команди през транслационен слой. Speed Shift не може да увеличи абсолютната максимална производителност, но при кратки работни натоварвания, които изискват кратък прилив на производителност, може да има голяма разлика в това колко бързо се изпълнява тази задача. В крайна сметка голяма част от това, което правим, попада повече в тази категория, като сърфиране в мрежата или работа в офис. Като пример, сърфирането в мрежата е свързано с бързо зареждане на страницата и след това връщане на процесора в режим на празен ход.
За тази кратка част Intel успя да ни предостави корекцията за Windows 10 за Speed Shift преди време, за да можем да тестваме и да видим какъв вид печалби може да постигне. Това ни дава донякъде уникална ситуация, тъй като можем да изолираме тази една променлива на нов процесор и да измерим нейното въздействие върху различни натоварвания.
За да тествам Speed Shift, избрах няколко задачи, които имат натоварвания, които биха могли да покажат известна печалба от Speed Shift. Тестовете, които работят с процесора на неговата максимална честота за дълги периоди от време, няма да покажат значителна печалба, тъй като в тези случаи не сте ограничени от реакцията на процесора. Първият тест е PCMark 8, който е бенчмарк, който се опитва да представи задачи от реалния живот и натоварването не е постоянно. В допълнение, проведох системата през няколко теста на Javascript, които са най-добрият сценарий за нещо като Speed Shift, тъй като процесорът трябва бързо да изпълни задача, за да ви позволи да се насладите на уебсайт.
Въпросният процесор е Intel Core i7-6600U с базова честота 2,6 GHz и турбо честота 3,4 GHz. Въпреки че базовата честота е оценена в кутията на 2,6 GHz, процесорът може да се понижи до 400 Mhz, когато е неактивен, така че възможността за бързо увеличаване може да окаже голямо влияние дори върху процесорите Skylake от U-серията. Предполагам, че това ще бъде още по-полезно за частите от серията Y Core m3/m5/m7, тъй като те имат по-голям динамичен диапазон и обикновено повече топлинни ограничения.
PCMark 8
Както домашният, така и работният тест показват много малка печалба с активиран Speed Shift. Продължителността на тези бенчмаркове, които са между 30 и 50 минути, вероятно ще маскира всякакви печалби при кратки натоварвания. Мисля, че това илюстрира, че Speed Shift е само още един инструмент, а не свещен граал за производителност. Печалбата при Home е малко под 3%, а разликата при теста Work е незначителна.
JavaScript тестове
JavaScript е един от случаите на употреба, при които кратките пакетни натоварвания са името на играта и тук Speed Shift има много по-голямо въздействие. Всички тестове бяха направени с браузъра Microsoft Edge.
Времето за завършване на теста Kraken 1.1 е най-малко засегнато, само с 2,6% увеличение на производителността, но резултатите на Octane показват над 4% увеличение. Голямата победа тук обаче е WebXPRT. WebXPRT включва подтестове и по-специално подтестът Photo Enhancement може да види до 50% подобрение в производителността. Това повишава значително резултатите, като WebXPRT 2015 показва почти 20% увеличение на резултата, а WebXPRT 2013 има 26% увеличение. Тези скокове в производителността със сигурност са от вида, който би бил забележим за крайния потребител, манипулиращ снимки в нещо като Picasa или гледащ корекции на графики, базирани на уеб страници, като емисии на живо.
Консумация на енергия
Другата страна на монетата е консумацията на енергия. Наличието на процесор, който може бързо да нарасне до максималната си честота, може да означава, че той ще консумира повече енергия поради по-голямото наказание от увеличаване на напрежението, но ако може да изпълни задачата бързо и отново да се върне към празен ход, има шанс да бъдете по-ефективни, когато работата се извършва за 10 секунди милисекунди, а не за 100 секунди милисекунди, тъй като честотата се повишава и намалява отново, преди старият метод на P-състояние да реши да направи нещо. Принципът „работи бързо, свърши сега“ беше гръбнакът на стратегията на Intel „Race To Sleep“ по време на ерата на ултрабуците и се фокусира върху импулса на свързаната с реакцията производителност, но стремежът към живот на батерията означава, че ефективността е имала тенденция да има по-голямо значение , особено когато устройствата и батериите стават по-малки.
Поради начина, по който работят съвременните процесори, ние не разполагаме с инструментите за директно измерване на мощността на SoC. Intel ни каза, че Speed Shift не влияе много върху живота на батерията, по един или друг начин, така че, за да проверя това, проведох нашия лек тест за живот на батерията с деактивирана и активирана опция.
Тази задача вероятно е един от най-добрите сценарии за Speed Shift. Състои се от стартиране на четири уеб страници на минута, с много време на празен ход между тях. Въпреки че Speed Shift изглежда има леко предимство, то е много малко и би попаднало в границата на грешка при този тест. Някои задачи може да видят леко подобрение на ефективността, а други може да видят лека регресия, но Speed Shift е по-малко инструмент за пестене на енергия от други части на Skylake. Погледнато от друга страна, ако например XPS 13 със Skylake получи 15 часа живот на батерията, Speed Shift ще промени резултата само с около 7 минути. Отзивчивостта се увеличава, но нетната консумация на енергия остава почти същата.
Последни думи
С Skylake, въпреки че нямаше голям скок в часовника за повишаване на производителността на часовника, с който сме свикнали с новите микроархитектури на Intel, но когато погледнете цялостния пакет, имаше прилична нетна печалба в производителността, съчетана с нови технологии. Например, възможността да се поддържат по-високи Turbo честоти на множество ядра увеличи производителността на запасите повече от по-малките печалби на IPC.
Speed Shift е само една малка част от цялостното увеличение на производителността и това, което не сме могли да разгледаме досега. Това наистина води до някои доста големи печалби в изпълнението на задачите, ако работните натоварвания са бурни и достатъчно кратки, за да има значение. Той не може да увеличи абсолютната производителност на процесора, но може да го доведе до максимална производителност за много по-кратко време, както и да го върне по-бързо в режим на празен ход. Intel го таксува като подобрена отзивчивост и е доста ясно, че са постигнали това.
Единната липсваща връзка е поддръжката на операционната система. Казаха ни, че корекцията, която позволява това, идва в Windows 10 през ноември. Въпреки че тази кратка част разглежда какво може да донесе Speed Shift на масата по отношение на производителността, ако искате да прочетете повече за това как се прилага, моля, вижте анализа на архитектурата на Skylake, който е в повече подробности.
Актуализация: Даниел Рубино от Windows Central тества най-новата версия 10586 на Windows 10 Insider и изглежда, че активира Speed Shift на неговия Surface Pro 4, което е в съответствие с хронологията от ноември, която бяхме предоставени.
