כך חולפת לה תהילת העולם של המגהרצים

Sic Transit Gloria Megahertz. אלה מכם שוויתרו על הכבוד המפוקפק ולא למדו לטינית קלאסית, ישמחו לדעת שמשמעות המשפט בתחילת המאמר היא "כך חולפת תהילת המגהרץ", פרפרזה על הביטוי הידוע בו חובבי הנוסטלגיה מקוננים על פיחות הדורות. רק שאני סופד כאן לפרמטר שבמשך חצי יובל שנים שימש לנו מצפן וקנה מידה למדידת הכושר הדיגיטלי של מעבדים. האמת היא, שהפרמטר הזה היה בשימוש יותר מדי זמן וחבל שלא הוצאנו אותו לפנסיה מוקדם יותר, כפי שניסו לעשות כמה חברות מאז שנות ה-90 למאה ה-20. מגהרצים אינם קנה מידה טוב לביצועים מכמה סיבות והחשובות בהן ידועות לכל.

• מספר המגהרצים יכול להעריך מעבדים זהים שרק מהירות השעון מפרידה ביניהם. אבל לא כאשר משווים שתי ארכיטקטורות שונות, כמו פנטיום-4 מול PowerPC או מול UltraSPARC. אפילו בתוך אותה מסגרת ארכיטקטונית, מימושים שונים אינם ניתנים להשוואה בקנה המידה של מהירות השעון - ולא רק כשמדובר ביצרנים שונים. גם בין משפחות המעבדים של אינטל אין בסיס מגהרצי להשוואה בין פנטיום-4 לפנטיום-M או בין סלרון ל-Xeon.
  
  יתר על כן, בתקופות שונות אינטל מייצרת שבבים שונים לחלוטין עם אותו שם מותג ואותה מהירות שעון. למשל, פנטיום 4 בגרסאות 3.2 גיגהרץ קיים היום בשלוש מהדורות שונות לחלוטין - Northwood, Extreme ו-Prescott. איך תפרידו ביניהם כאשר השוני הממשי הרבה יותר גדול מהשוני בין גרסאות מהירות שונות של אותו השבב?

• כאשר משווים ביצועים של מחשבים התוצאה המעניינת אותנו היא יישומית - מי מריץ מהר יותר את יישומי Office, מי טוב יותר למשחקים ועל איזה מחשב כדאי לעבד תמונה בפוטושופ. אבל לתוצאות היישומיות יש רק קשר רופף למהירות השעון. מחשב אחד יכול לתת תוצאה טובה יותר במבחן יישומים עסקיים דוגמת Business Winstone, השני ייקח מקום ראשון במבחני משחקים והשלישי ינצח ביישומי גרפיקה או מולטימדיה. זה המצב, למשל, כאשר משווים מחשבים המבוססים על מעבדי אינטל עם מחשבי AMD, מצד אחד, ועם מחשבי Apple PowerMac מצד שני.
  
  
• יש עוד רכיבים על לוח האם והביצועים יקבעו במידה רבה לפי ההרמוניה ביניהם, הכוללת את ערכת השבבים, הזיכרון הראשי, המאיץ הגרפי ובקר הדיסק. וכל יישום יושפע בצורה שונה משיפורים בכל אחת מהמערכות ההיקפיות האלה.

• לאנשים כבר אין מושג מה אומרים המספרים. אין לנו תחושה בלתי אמצעית לגדלים שמדובר בהם. למשל, האם ידעתם שמעבד פנטיום-4 שגרתי יכול לספור את אוכלוסיית העולם בשתי שניות? שאם כל תיקתוק שעון היה מייצג צעד (בערך 60 ס"מ) אזי הדרך לירח הייתה נמשכת רבע שנייה? שפנטיום-4 ב-3.2 גיגהרץ פועם בשנייה כמספר פעימות לב אדם במהלך חיים שלמים? אנו זקוקים לקנה מידה אחר כדי להבין את הביצועים.

אינטל בפרשת דרכים

AMD עושה זאת מזה כמה שנים וגם היא לא הייתה הראשונה לזנוח את סקלת המגהרצים. אבל את אינטל השיטה שירתה היטב והיא ניצלה עד תום את היתרונות שסקלת המגהרצים נותנת לה. עד שהיא עצמה הגיעה לפרשת הדרכים ונאלצה לבחור בשיטה חדשה. אני חושב שפנטיום-M מהווה נקודת ציון חשובה, משום שהוא הוכיח בצורה משכנעת כי יש מקום להתאמות ספציפיות של ארכיטקטורה כללית למגזרי שוק ספציפיים. בלי לגרום לחוסר תאימות ברמת התוכנה והמערכת, פנטיום-M נותן תמהיל נכון יותר של תכונות עבור המשתמשים הניידים.

אני מצפה להתפתחויות דומות גם במגזרי שוק אחרים, למשל שרתים (Xeon הנוכחי מבוסס על ליבת פנטיום-4 ורוב ההבדלים נוגעים למטמון ולסינכרון בין מספר מעבדים). IBM למשל, הכריזה לאחרונה כי בכוונתה לשחרר את ארכיטקטורת Power הקניינית שלה כך שיצרנים אחרים יוכלו לפתח מעבדים שונים עבור מגזרי שוק שונים, כאשר לכולם ליבה משותפת ותאימות ברמת קוד-מכונה. IBM תמשיך לשלוט בלבדית ב"גלעין" הארכיטקטורה, כפי ש-Sun שולטת על Java, במטרה להבטיח מכנה משותף לכל הורסיות שכל האחרים מוזמנים לפתח.

הרעיון של גרעין משותף, פתוח אך בה-בעת גם נשלט מרכזית, אינו חדש כפי שהוא נדמה. זה המצב בתנועת הקוד הפתוח, בלינוקס, ב-Java ובמספר הולך וגדל של תוכנות אחרות, היוצאות כמעט מדי יום מהגנה קניינית להיות נחלת הכלל. בחומרה אפשר למצוא דוגמאות בארכיטקטורת ARM, שמיושמת על ידי מתחרים בנפש, כמו TI ואינטל, שאינטרס משותף מלכד אותם: לא לפורר את שוק המכשירים הנישאים שלא לצורך. אפשר לצפות להתפתחויות דומות גם בתחומים שכרגע התפיסה הפתוחה נחשבת בהם לכפירה בעיקר. כמו מאיצים גרפיים. ואפילו ארכיטקטורת Itanium הייתה נשכרת מכך שעוד כמה מוחות פתוחים היו מצטרפים לעבודה.

בכל מקרה, עבר זמנה של סקלת המגהרצים והגיע הזמן למדדי ביצועים משמעותיים יותר. למרות שלנו הוותיקים יהיה קשה להתרגל לדבר על מעבדים בלי להזכיר את מהירות השעון.