Konačni ISA-in obračun: Je li ARM, x86 ili MIPS suštinski učinkovitiji?

Jedan od kanadera koji se redovito izvodi u raspravama ARM protiv x86 procesora je ideja da su ARM čipovi suštinski učinkovitiji snagom zahvaljujući temeljnim razlikama u ISA (arhitektura skupa instrukcija). Novi istraživački rad ispituje ove tvrdnje koristeći razne ARM jezgre, kao i mikroprocesor Loongson MIPS, Intelove mikroarhitekture Atom i Sandy Bridge i AMD-ov Bobcat.

Ovaj je članak ažurirana verzija one na koju sam se pozivao u prethodnim pričama, ali vrijedi detaljnije istražiti njegove metode i tvrdnje. ISA istrage su suštinski teške s obzirom na to da je zapravo nemoguće odvojiti teorijsku učinkovitost arhitekture od stručnosti njezinog dizajnerskog tima ili tehničke stručnosti proizvođača. Čak i proizvodi koji čini se identični mogu imati važne razlike - ARM je četiri puta revidirao jezgru Cortex-A9 i objavio tri ažuriranja Cortex-A15. Tada imate pojedinosti o proizvodnji - Intel, TSMC, Samsung i GlobalFoundries međusobno nisu ugljične kopije, a CPU unutar Tegre K1 nije 100% identičan Cortex-A15 unutar Samsung Exynos SoC-a.

To je samo hardverska strana jednadžbe. Bacite optimizacije kompajlera i podršku za knjižnicu, a još je teže napisati konačnu usporedbu bilo koje dvije arhitekture između jabuka i jabuka.

S tim u vezi, tim sa Sveučilišta Wisconsin prilično je dobro pogodio nevjerojatno složen problem i usporedio sljedeće arhitekture.

Testirane mikroarhitekture

Postavljanje i modeliranje testa

Dotični čipovi testirani su na radnim opterećenjima stolnih računala, mobitela i poslužitelja s kombinacijom programa koji uključuju CoreMark, WebKit, SPEC testove i niz drugih mjerila. Podaci o potrošnji energije prikupljeni su na razini SoC-a, dok su podaci o izvedbi prikupljeni različitim tehnikama profiliranja.

Svi sustavi, osim Cortex-A15, testirani su pomoću Linuxa 2.6 LTS s manjim zakrpama. A15 je morao biti testiran na Linuxu 3.8 zbog problema s kompatibilnošću. Svi testovi sastavljeni su s GCC 4.4, omogućene su sve optimizacije neovisne o cilju (O3), uz onemogućeno ugađanje specifično za stroj. Nijedan od testova nije sadržavao SIMD kôd i dok je omogućena automatska vektorizacija, generirano je vrlo malo SIMD uputa za ARM ili x86. Svi testovi sastavljeni su u 32-bitnom načinu za sve arhitekture.