Фундаментальное уравнение выполнения программы процессором:
Зависит от алгоритма задачи, компилятора и набора команд (ISA: x86-64, ARM, RISC-V, AVX-512).
Архитектурная эффективность ядра: ширина декодирования, блоки Out-of-Order, предсказание переходов.
Число тактов генератора в секунду (ГГц). Ограничена тепловыделением и технологическим процессом.
Процессор не может вычислять быстрее, чем память поставляет операнды:
| Уровень памяти | Латентность (такты ядра) | Время задержки | Роль в вычислениях |
|---|---|---|---|
| Регистры ЦП | 0–1 такт | < 0.2 нс | Непосредственные операнды АЛУ |
| Кэш L1 (Data / Inst) | 4–5 тактов | ~0.9 нс | Горячие данные текущей функции |
| Кэш L2 | 12–14 тактов | ~2.5 нс | Локальный буфер отдельного ядра |
| Кэш L3 (Общий) | 35–45 тактов | ~8–10 нс | Общий массив данных кластера ядер |
| Оперативная память (DDR5) | 120–180 тактов | ~65–85 нс | Простой конвейера (CPU Stall)! |
Изолированные алгоритмы: шифрование, ML, сжатие. Не нагружает память в достаточной мере.
Чистые непрерывные FPU-вычисления на движке Cinema 4D. Идеален для оценки охлаждения и PL1/PL2.
Комплекс SPEC CPU 2017: реальный скомпилированный код СУБД, симуляций и научных алгоритмов.
Теоретический предел ускорения $S(N)$ при наличии доли последовательного кода $(1 - p)$:
| Процессор | Ядра / Потоки | Частота | Кэш L3 | TDP / PL2 | CB R23 Multi |
|---|---|---|---|---|---|
| Core i3-14100 | 4P / 8T | 3.5–4.7 ГГц | 12 МБ | 60 / 110 Вт | ~9 100 б. |
| Ryzen 7 7800X3D | 8P / 16T | 4.2–5.0 ГГц | 96 МБ (3D) | 120 Вт | ~18 400 б. |
| Core i9-14900K | 8P+16E / 32T | 3.2–6.0 ГГц | 36 МБ | 125 / 253 Вт | ~40 500 б. |
| AMD EPYC 9354P | 32 ядра / 64T | 3.25–3.8 ГГц | 256 МБ | 280 Вт | ~58 000 б. |
Организация закупает 50 компьютеров для бухгалтеров (1С, Excel, браузер). Системный интегратор предлагает установить 24-ядерные процессоры Core i9 вместо 4-ядерных Core i3, заявляя, что «компьютеры станут в 6 раз быстрее».
В офисных сценариях ($p pprox 0.40$) максимальное теоретическое ускорение даже на 1000 ядер составляет ровно 1.67 раза. Реальный прирост скорости интерфейса 1С при переходе с 4 на 24 ядра не превысит 10–12%, при этом бюджет вырастет в 5 раз, а энергопотребление и шум кабинетов станут неприемлемыми.