为什么多核CPU的单核性能仍然很重要？什么是阿姆达尔定律和古斯塔夫森定律？

随着Ryzen的发布，我们现在正进入“核战争”时代，再加上英特尔切断i7超线程的“骚动”，使许开始有一些无脑购买多核（此处的线程可能更合适）CPU，因此忽略了单核性能的重要性. 例如，有些人主要在办公室里玩游戏，偶尔进行一些小型视频编辑，但是钱很少，所以我选择了1920X而不是9900K. 因此，我认为仍然有必要解释单核科学的重要性.

特别说明: 此单核性能是指每个核/线程（每个核/线程）的性能，而不是一个核（一个核/线程）的性能. 感觉用英语比用汉语更清楚地表达出来. 一点.

加速: 性能提升（总性能/核心性能）

pctPar: 并行度（可并行化的计算量/计算总量）

P: 内核数

CPU计算中有串行和并行计算，其中并行计算意味着多个CPU内核可以同时工作.

完成计算所需的时间是串行时间（1-pctpar）和并行时间（pctpar / p）的总和.

性能是任务总数除以所需的总时间.

我们可以比较不同数量的内核在不同并行度下的性能.

在并行度为60％的情况下，即使内核数是无限的，性能也是单个内核的2.5倍.

当并行度达到80％时，相同的性能提升仅需要四个内核.

如果并行度达到90％，则三个内核就足够了.

在低并行度的情况下，单个内核的性能比内核数量更为重要. 毕竟，一个核心很困难，而另一个核心正在观望.

但是，提高单个内核的性能非常困难，因此人们只能找到提高其并行度的方法，然后通过添加内核来提高性能.

很久以前，当我拥有一台IBM研究型超级计算机时，我发现了该定律以及阿姆达尔定律.

该法律实际上有一个更简单易懂的陈述，它也是一个单核瓶颈.

阿姆达尔定律中的并行度是指并行计算量除以总量. 如果将并行度定义为并行时间除以总时间，则还有另一个表达式，称为“古斯塔夫森定律”.

P: 串行度（1-并行度），即只能由单个内核允许的时间比例

S: 内核数

在这些理论的指导下，人类计算机的发展正在朝着高度并行性的方向发展，例如引入英特尔的官方网站. 在开发指南中特别提到: 改善并行性的重要性.

由于Amdahl的法律也受到限制，因此只考虑了两种情况，即全核工作和单核工作，但是在实际使用中，线程数一直在变化，有时可能会变满. ，有时甚至三到四个核心工作. 此时多核和单核，我们可以制作一个图形，x轴是其线程数，y轴是其性能. 这样，您可以了解不同线程数（类似于飞机的飞行范围）下的性能. 当然，这张图片只考虑了内核数量和频率之间的关系（AMD的IPC低了10％），而没有考虑内存延迟.

许认为9700K已被切断，超线程是一项缩水之举，因此当任务管理器算账时，它并不那么舒适，但是许并未考虑添加两个内核. 通常，超线程最多可以发挥物理核心性能的30％. 如果可以直接运行，则超线程将不会提高性能，因此在实际使用中，它通常在0％至30％之间.

许查看了一些运行时点，发现单线程和多线程的性能相似. 毕竟，此类软件通常可以运行所有线程. 但是，在正常使用中，线程数因软件而异，并且经常在满载和单核之间跳转.

看这张图片，您会发现1-6个线程的性能是相似的，但是6-12之间的物理核心的性能将比超线程好得多，尤其是在某些其中超线程无效的应用程序中. 因此，尽管9700K不太舒适，但性能更好，价格当然也有所提高.

然后比较一些多核CPU

1920X: 12核1920X只有在11个线程以上时才有优势.

E5 2683 V3: 只有13个或更多线程才有优势.

没有更多的内核，例如E5 2696 V3. 毕竟，功率墙是受限制的，并且不同应用的频率不同，因此没有参考价值.

在日常使用中，并行度不是很高多核和单核，并且不能利用多线程. 这是AMD CPU在多线程上具有优势的原因之一，但在日常应用程序测试中，它比同级别的intel还要差.

实际上，没有接触过多媒体或科学计算的人会认为这些应用程序仅足以研究多线程，但实际上单线程和多线程非常重要. 例如，有限元网格是对单线程的测试. 在一些计算中，将发现在网格完成之后不久就会产生结果，并且大部分时间是在等待网格. 除了渲染外，在视频编辑过程中，我手中的18核E5很少会满载，包括转码. 现在，这些软件并不像许认为的100％并行.

当然，英特尔不希望自己的成千上万的CPU大部分时间都超过2000个CPU，因此在产品定位方面，尽管用于个人工作站的Xeon W系列在全核心频率上并不高，已保留. 极高的频率. 用于企业的纯多线程CPU不会带来如此高的Turbo频率. 不要问我为什么不以EPYC为例，因为AMD比英特尔拥有更多的信息.

1. 当多线程性能满足要求时，请选择尽可能少的线程，即单核的性能更强（不仅仅指一个核）. 您不能盲目选择Xeon或EPYC. 尽管有很多内核，但是CPU的单核频率当然很低，除了那些计数.

2. 价格，这不是胡说. 购买10,000个CPU的人绝对不会考虑数百个CPU. 毕竟，价格等于价格，并且在相同价格下CPU的整体性能通常是相似的. 通常，单线程要比另一个多线程好，除非制造商死了.

在购买之前，最好向其他朋友询问该软件的优化级别，并最终决定是更喜欢单核性能还是多线程功能. 例如，我选择1700和8600K之间的1700，因为在超频到3.7之后，单核差距对于个人来说是可以接受的，但是多线程要好得多，加上数字盒也很舒​​适. 如果您正在玩游戏，我绝对会毫不犹豫地推荐8600K（如果您使用8400，是否更具成本效益）？

3. 防止某些人不读就阅读文章，或者在不理解文章的情况下谈论多核无用，这会导致报告出现偏差. 单独声明: 上面的明确说明: “何时多个线程就足够了”. 如果多线程性能还不够，那就不正确了，请注意区分单核性能和单核性能.

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