AMD’s PR-System

Anledning

Eftersom den
enda siffran man hört på en processors prestanda är hur
många svängningar per sekund den kan göra, Megahertz, är
det naturligt att bara jämföra den siffran. Detta gick bra fram
till Pentium 4 eftersom de då var likvärdiga vid samma antal
svängningar. 1=1, 100=100 och 1000=1000, inte
så svårt att förstå. Med PR-rating blir ekvationen
istället 1800=2200, vilket inte ser ut att stämma. Naturligtvis
så är det någonting som fattas, och det är hur många
instruktioner per svängning processorn kan genomföra, eller kort
och gott arbete. Megahertzsiffran säger alltså bara hur ofta
någonting blir gjort, inte hur mycket som blir gjort varje gång.
En dators prestanda mäts alltså egentligen med formeln Prestanda
= Arbete *Antal klockcykler. Tidigare har det inte varit något
problem, eftersom både AMD och Intel har haft samma arbete på
sina processorer, då blir formeln Antal klockcykler = Antal klockcykler,
och väldigt enkelt att acceptera.

---

Problemet

När man
utvecklar en ny processor finns det i princip två vägar att gå.
Antingen utvecklar man en processor med högre antal klockcykler, eller
en som utför mer per klockcykel (större arbete). Man kan säga
att värdet för en klockcykel blir mindre värt om man sänker
arbetet, men man kompenserar det med högre antal klockcykler. När
Intel utvecklade Pentium 4 gjorde de precis såhär, högre klockfrekvenser
(fler antal svängningar) och mindre arbete. Detta gjorde att AMD fick
en smäll i marknadsföringen, även fast deras processorer var
lika snabba. Då införde de PR-siffran, för att ge den vanliga
användaren någonting att jämföra med. Den har dock inte
blivit speciellt accepterad, eftersom de flesta bara känner till den
första delen av ekvationen; Antal klockcykler = prestanda.

Beräkningar

Tidigare var
som sagt MHz=MHz eftersom arbetet var samma, egentligen var 1*A=1*A
och 10*A=10*A, men värdet på A försvinner eftersom
det är samma på båda sidor. A är alltså hur många
instruktioner (hur mycket arbete) som blir gjort varje klockcykel. För
enkelhetens skull kan vi säga att A=1. När Pentium 4 kom
ändrades värdet på A till ca 0.85, och därmed
stämmer inte ekvationen längre, eftersom AMD hade kvar värdet
1 på A.
För att göra det enklare att räkna antar vi att Pentium 4 har
värdet 1 på A, för att sedan ta fram AMD’s värde på
A via en tabell. Anledningen till att vi har delat upp de i olika kategorier
är att olika FSB/Cache/Kärna kan påverka hur mycket arbete
den gör per klockfrekvens. Palomino och Thouroughbred är dock likvärdiga
i den första tabellen.

---

Palomino/Thoroughbred, 266MHz FSB, 128KB L1, 256KB L2

I tabellen nedan
är värden på kända processorer införda, både
PR och MHz. Sedan divideras PR-rating med antalet MHz för att få
fram A.

PR	MHz	Arbete	UPR
1700	1470	1,1564	1753
1800	1530	1,1764	1825
1900	1600	1,1875	1909
2000	1667	1,1976	1992
2100	1733	1,2117	2067
2200	1800	1,2222	2147
2400	2000	1,2000	2386

Som synes är
inte värdet på A konstant, vilket är väldigt underligt.
Detta kan mycket väl bero på att AMD fuskar lite för att få
jämna steg i PR-ratingen. Om vi tar ett medelvärde på alla
A så blir det 1,193174. Klockfrekvensen * 1,193174 visas
i UPR (Uträknat PR), och här ser vi att skillnaderna inte är
större än att AMD kan ha förenklat bort de. Observera alltså
att värdet på A varierar med olika klockfrekvenser, och därmed
finns det ingen enkel formel för att räkna ut hur snabb Pentium
4-processor en Palomino/Thoroughbred, 266MHz FSB, 128KB L1, 256KB L2 processor
motsvarar.

Thoroughbred, 333MHz FSB, 128KB L1, 256KB L2

I tabellen nedan
är värden på kända processorer införda, både
PR och MHz. Sedan divideras PR-rating med antalet MHz för att få
fram A.

PR	MHz	Arbete	UPR
2600	2083	1,2482	2594
2700	2170	1,2442	2703
2800	2250	1,2444	2802

Här ligger
värdet på A mycket bättre, och förenklingarna gjorde
av AMD är helt accepterbara för att få jämna steg i PR-ratingen.
Medelvärdet på A blir här 1,245628, och värdet
på UPR är klockfrekvensen * 1,245928. Det är dock lite
för få modeller för att dra en direkt slutsats, men om PR-siffran
stämmer tar man klockfrekvesen*1.246 för att få fram
hur snabb Pentium 4 processorn motsvarar.

---

Summan av kardemumman
är alltså att Megahertz inte är den enda faktorn som avgör
hur hög prestanda en processor har. Det är en av de två viktiga
faktorerna, men hur mycket arbete som görs varje klockcykel är även
den väldigt prestandastyrande. Anledningen till att arbetet har ändrats
är att Intel och AMD tog två olika spår under utvecklingen
av Pentium 4 och AMD XP. Intel valde att göra mindre arbete oftare, medan
AMD gjorde precis motsatsen. Dessa är de två huvudvägarna
att gå när man utvecklar en ny processor. En enkel ekvation för
att få fram prestandan på en processor är Prestanda = Antal
MHz * Arbete. Även fast AMD fått ta mycket kritik för deras
PR-system är det svårt att hitta något bättre alternativ
för att kontra Intels höga men ineffektiva klockfrekvenser. PR-märkningen
är alltså ett mått på hur snabb processorn är
i jämförelse med Intel, siffran visar alltså vilken klockfrekvens
den motsvarande Pentium 4 processorn skulle ha om de gör samma mängd
arbete per klockcykel. Det är i sig bara ett tal, men ger en stor del
av den informationen som behövs för att jämföra en Intel
och en AMD med varandra. Genom att räkna ut A för olika processormodeller
kan vi se att det gav ett hyfsat prestandalyft att gå över från
266 till 333MHz FSB, hur mycket extra det ger med mer cacheminne återstår
att se då Barton inte finns ute offentligt än.