Hiệu năng CPU – tốc độ xung nhịp, số nhân, bộ nhớ đệm và hệ thống trên một vi mạch

Bài Bên trong máy tính (Tin học 11) cho biết CPU càng nhanh khi xung nhịp cao, có nhiều nhân và bộ nhớ đệm lớn, nhưng không theo tỉ lệ đơn giản. Mô phỏng tính thời gian chạy một công việc: số lệnh nhân với (CPI chia xung nhịp cộng thời gian chờ bộ nhớ), phần song song chia cho các nhân theo định luật Amdahl. Thẻ Phân cấp bộ nhớ dựng một bộ nhớ đệm thu nhỏ gồm L1, L2 và RAM để theo dõi từng lần đọc trúng hay trượt; thẻ Hệ thống trên một vi mạch (SoC) cho thấy công suất tăng nhanh hơn hiệu năng khi tăng xung nhịp. Kéo thanh Xung nhịp, Số nhân, chọn dung lượng L2 và công việc, chỉnh phần song song p rồi bấm Chạy thử để xem biểu đồ hoạt động từng nhân và đồ thị tăng tốc; bấm Thêm vào bảng để so nhiều cấu hình. Ở thẻ Phân cấp bộ nhớ, chọn chương trình đọc mảng rồi bấm Bước hoặc Chạy; bảng kết quả ghi tỉ lệ trúng L1, L2 và thời gian truy cập trung bình. Ở thẻ SoC, bấm vào từng khối để đọc chức năng và đổi giữa một vi mạch với các chip rời. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao tăng từ 8 lên 16 nhân hầu như không làm nhanh hơn việc chạy mã lệnh trang web? – Vì sao đọc mảng theo thứ tự cho tỉ lệ trúng L1 khoảng 75% dù mỗi phần tử đều mới? – Vì sao tăng xung nhịp từ 4 lên 5 GHz tốn công suất hơn nhiều so với từ 1 lên 2 GHz?