BASKANCIHAN
Üye
""""Mobil Cihazlar da CPU(CENTRAL PROGESSİNG UNİT)İŞLEMCİ Yanılgısı""""
İŞTE KONUMUZ.....
Nokia’nın Symbian^3′lü son cihazlarında 680 MHz ARMv6 işlemciler kullanması üzerine mobil cihazlardaki işlemci hızları hakkında herkes birşeyler konuştu ve kafa karıştırdı. İsterseniz şimdi mobil bir cihazdaki işlemci hızının aslında ne anlama geldiğini ve ne anlama gelmediğini hep birlikte görelim.
(Dikkat! iPhone 4′ün saat hızı kaynak eklenerek güncellenmiştir!)
Öncelikle ilk yanlışı masaya yatıralım: İşlemcinin saat hızı (MHz birimindeki değer) işlemcinin işlem gücünü gösterir
İşlemcinin saat hızı, işlemcinin saniyedeki veri işleme gücü hakkında bilgi edinmemizi sağlayan bir kaç faktörden biri olmasına rağmen kesinlikle tek faktör değildir. İşlemcinin işlem gücünü belirleyen diğer faktörleri kısaca:
Bu yüzdendir ki 600 MHz saat hızında çalışan ARMv7 komut setli bir Cortex A8 işlemci, yine 600 MHz saat hızında çalışan ARMv6 komut setli bir ARM 11 işlemciden çok daha güçlü ve hızlıdır. Ayrıca bunlar işin sadece donanımsal yönüdür, haliyle bir de yazılımsal yönü vardır.
S: İşlemcinin gücünü yazılım nasıl etkiler?
C: Çok güçlü bir arabayı dandik bir şöförün kullanımı hız açısından nasıl etkilerse o şekilde etkiler
Şimdi örnek vermeyi bırakıp gerçeğe dönecek olursak mobil işletim sistemlerinin işlemciyi nasıl kullandığına bakmamız gerekir.
Ön bilgi: İşlemciyi hemen hemen hiç bir uygulama doğrudan kullanamaz çünkü işlemcinin dilinden (Assembly – makine dili) konuşamazlar, bu yüzden ihtiyaçları olan işlemleri işlemcinin dilinden konuşmayı bilen işletim sistemine iletirler.
Uygulamalar işletim sistemi ile doğrudan iletişebiliyor ve işletim sisteminin bir parçası gibi davranabiliyorsa doğal (native) uygulama olurlar ve Symbian ile iOS işletim sistemleri uygulamaların doğal halde çalışmasına olanak sunar.
Fakat Android işletim sistemi adına Dalvik VM denilen ve doğal olamayan uygulamalarının söylediklerini işletim sisteminin anlayacağı dile çeviren ek bir doğal uygulama (Sanal Makine – Virtual Machine) kullanıyor çünkü (Android NDK ile geliştirilmemiş) Android uygulamaları doğal modda çalışamıyor. Peki bu bizim için ne anlama geliyor?
Symbian ile iOS uygulamaları işlemcinin gücünün yaklaşık %95 ile %90‘ı arasındaki bir miktarı doğrudan kullanabilirken, Android’de bu oran (araya tercümanlık için giren Dalvik VM’in işlemci gücünden pay alması yüzünden) %75 ile %60 arasına kadar düşebiliyor.
Yani bir diğer deyişle bir uygulama Symbian ile iOS işletim sistemlerinde 900 MHz hız ile çalışabilmek için diyelim ki 1000 MHz işlemciye ihtiyaç duyuyorsa, Android işletim sisteminde 900 MHz hız ile çalışabilmek için 1200 ~ 1500 MHz arasında bir işlemciye ihtiyaç duyuyor, çünkü aradaki farkı Dalvik VM kullanıyor.
Umarım şimdi modern Android cihazlarda neden en az 1 GHz işlemci kullanıldığını daha iyi anlıyorsunuzdur, çünkü ancak bu şekilde işlemcinin uygulamalardaki etkin saat hızı 750 ~ 600 MHz civarında olabiliyor.
İşlemcinin gücünden ne kadar faydalanıldığı konusunda araya giren bir diğer faktör ise işletim sisteminde donanımsal hızlandırmanın (hardware acceleration) kullanılıp kullanılmadığıdır. Symbian^3 ve ilerisi ile iOS işletim sisteminin kullanıcıya görünen grafiksel arayüzünü (GUI) merkezi görsel işlemci (GPU) ile oluşturup merkezi işlemciyi (CPU) kullanmaz.
Fakat Android henüz donanımsal hızlandırma desteklemediği için GUI CPU tarafından oluşturulur, GPU kullanılmaz (Bkz Not: 4) Bu da toplam performansta bir düşüşe sebep olur çünkü toplam işlemci gücünden uygulamalara ayrılabilen miktar yaklaşık %10 – %20 arasında azalmaktadır.
Yukarıda anlattıklarımızı biraz daha kolay anlaşılabilir bir dille ifade etmemiz gerekirse:
- Nokia N8, Symbian^3 işletim sistemi kullandığı için (orjinalinde 772 MHz olduğu halde pil ömründen tasarruf edebilmek için saat hızı düşürülmüş) 680 MHz’lik ARMv6 komut setli CPU’sunun yanı sıra 300 MHz’lik GPU’sunu (Broadcom BCM2727) de kullanır, böylece toplam işlemci saat hızı 980 MHz’e çıkar (Bkz Not: 5), uygulamalara doğrudan ayrılabilen CPU saat hızı ise 612 ~ 646 MHz arasındadır.
- Apple iPhone 4, iOS işletim sistemi kullandığı için (orjinalinde 1000 MHz olduğu halde pil ömründen tasarruf edebilmek için saat hızı düşürülmüş) ARMv7 komut setli 786 MHz’lik (Bkz Not: 6) CPU’suna ek olarak 200 MHz’lik GPU’sunu (PowerVR SGX535) de kullanır, toplam işlemci saat hızı 986 MHz’e çıkar (Bkz Not: 5), uygulamalara doğrudan ayrılabilen CPU saat hızı ise 707.4 ~ 746.7 MHz arasındadır.
- Samsung Galaxy S, Android işletim sistemi kullandığı için ARMv7 komut setli (saat hızı düşürülmemiş olan) 1000 MHz’lik CPU’sunun yanı sıra 200 MHz’lik GPU’sunu (PowerVR SGX540) kullanamaz, toplam işlemci saat hızı 1000 MHz’de kalır (Bkz Not: 5) ve uygulamalara doğrudan ayrılabilen CPU saat hızı 480 ~ 675 MHz arasındadır.
Gördüğünüz üzere işlemcisinin saat hızı düşük diye yerden yere vurulan Nokia N8/E7/C7/C6-01 aslında diğer rakiplerinden daha güçsüz değildir, içlerindeki şu an piyasadaki en güçlü GPU kullanıldığı için mevzubahis uygulamanın GPU’yu ne kadar kullandığına bağlı olarak rakiplerinden çok daha hızlı da olabilir.
Son olarak bir bilgi daha: Yukarıda işlemcinin belleğe erişim hızının toplam işlemci gücünü etkileyen bir faktör olduğundan bahsetmiştik. iPhone 4 ve Galaxy S’te kullanılan PowerVR SGX GPU‘lar kendi içlerinde RAM barındırmadığı için sistemin RAM’ini kullanırlar ve sistemin RAM’ine tek RAM kontrolcüsü olduğu için aynı anda hem CPU hem de GPU erişemez, birbirlerini beklemek zorunda kalırlar ve bu saniyede yapılabilen işlem sayısını düşürür.
Fakat şimdiye dek duyrulmuş Symbian^3 cihazlarda kullanılan Broadcom BCM2727 GPU içerisinde 32 MB RAM ve haliyle bir de kendine ait RAM kontrolcüsü barındırdığından sistemin RAM’ini pek kullanmaz, kullansa bile ayrı RAM kontrolcüleri ile belleğe eriştiklerinden hem CPU hem de GPU aynı anda RAM’lerine erişir ve birbirlerini beklemek zorunda kalmazlar ve saniyede yapılabilen işlem sayısında bir düşüş yaşanmaz.
Yukarıda yazılımın donanımdan yeterince faydalanmadığı zaman o donanımın hiç bir anlamı olmadığını Android üzerinden anlatmaya çalıştık, fakat Samsung i8910′da (ve SonyEricsson Satio ile Vivaz’da) kullanılan Symbian^1 (Symbian OS 9.4 + S60v5 UI) yazılımı Android’in şu anki halinden farksız durumda, yani donanımsal hızlandırma desteklemiyor.
Üstelik Samsung i8910′da kullanılan yazılım ARM Cortex A8′in sunduğu ARMv7 komut setinin getirdiği yenilikleri kullanacak şekilde kodlanmadığı için Nokia N8, ARMv6 komut seti üzerinde çalışan daha eski teknolojiye sahip bir işlemciye sahip olduğu (ve bu testler prototip cihaz üzerinde tamamlanmamış yazılım ile yapıldığı) halde Samsung i8910′dan %54, N8 ile daha hızlı aynı işlemci mimarisine sahip ama N8′in MHz bazında %57 daha hızlı işlemciye sahip olduğu Nokia N97′den %180 daha hızlı çıkıyor.
Son karşılaştırmayı bira daha düşünmek gerek, aynı işlemci sadece %57 daha hızlı olduğu halde %180 daha güçlü sonuçlar doğurabiliyor. Aradaki fark nereden geliyor derseniz, yazımı ya okumamış ya da anlamamışsınızdır
Yani kısaca sadece CPU’ya bakıp laf konuşmak, gayet yersiz ve anlamsız olabiliyor
Nokia’nın Symbian^3′lü son cihazlarında 680 MHz ARMv6 işlemciler kullanması üzerine mobil cihazlardaki işlemci hızları hakkında herkes birşeyler konuştu ve kafa karıştırdı. İsterseniz şimdi mobil bir cihazdaki işlemci hızının aslında ne anlama geldiğini ve ne anlama gelmediğini hep birlikte görelim.
(Dikkat! iPhone 4′ün saat hızı kaynak eklenerek güncellenmiştir!)
Öncelikle ilk yanlışı masaya yatıralım: İşlemcinin saat hızı (MHz birimindeki değer) işlemcinin işlem gücünü gösterir
İşlemcinin saat hızı, işlemcinin saniyedeki veri işleme gücü hakkında bilgi edinmemizi sağlayan bir kaç faktörden biri olmasına rağmen kesinlikle tek faktör değildir. İşlemcinin işlem gücünü belirleyen diğer faktörleri kısaca:
- işlemcinin belleğe erişim hızı
- işlemcinin kaç ayrı çekirdeği olduğu
- her çekirdekte kaç ayrı iş hattı (pipeline) olduğu
- her iş hattının kaç kademeden (stage) oluştuğu
- bu kademelerin sırayla (in-order) veya sırasız (out-of-order) çalışıp çalışmadığı
Bu yüzdendir ki 600 MHz saat hızında çalışan ARMv7 komut setli bir Cortex A8 işlemci, yine 600 MHz saat hızında çalışan ARMv6 komut setli bir ARM 11 işlemciden çok daha güçlü ve hızlıdır. Ayrıca bunlar işin sadece donanımsal yönüdür, haliyle bir de yazılımsal yönü vardır.
S: İşlemcinin gücünü yazılım nasıl etkiler?
C: Çok güçlü bir arabayı dandik bir şöförün kullanımı hız açısından nasıl etkilerse o şekilde etkiler
Şimdi örnek vermeyi bırakıp gerçeğe dönecek olursak mobil işletim sistemlerinin işlemciyi nasıl kullandığına bakmamız gerekir.
Ön bilgi: İşlemciyi hemen hemen hiç bir uygulama doğrudan kullanamaz çünkü işlemcinin dilinden (Assembly – makine dili) konuşamazlar, bu yüzden ihtiyaçları olan işlemleri işlemcinin dilinden konuşmayı bilen işletim sistemine iletirler.
Uygulamalar işletim sistemi ile doğrudan iletişebiliyor ve işletim sisteminin bir parçası gibi davranabiliyorsa doğal (native) uygulama olurlar ve Symbian ile iOS işletim sistemleri uygulamaların doğal halde çalışmasına olanak sunar.
Fakat Android işletim sistemi adına Dalvik VM denilen ve doğal olamayan uygulamalarının söylediklerini işletim sisteminin anlayacağı dile çeviren ek bir doğal uygulama (Sanal Makine – Virtual Machine) kullanıyor çünkü (Android NDK ile geliştirilmemiş) Android uygulamaları doğal modda çalışamıyor. Peki bu bizim için ne anlama geliyor?
Symbian ile iOS uygulamaları işlemcinin gücünün yaklaşık %95 ile %90‘ı arasındaki bir miktarı doğrudan kullanabilirken, Android’de bu oran (araya tercümanlık için giren Dalvik VM’in işlemci gücünden pay alması yüzünden) %75 ile %60 arasına kadar düşebiliyor.
Yani bir diğer deyişle bir uygulama Symbian ile iOS işletim sistemlerinde 900 MHz hız ile çalışabilmek için diyelim ki 1000 MHz işlemciye ihtiyaç duyuyorsa, Android işletim sisteminde 900 MHz hız ile çalışabilmek için 1200 ~ 1500 MHz arasında bir işlemciye ihtiyaç duyuyor, çünkü aradaki farkı Dalvik VM kullanıyor.
Umarım şimdi modern Android cihazlarda neden en az 1 GHz işlemci kullanıldığını daha iyi anlıyorsunuzdur, çünkü ancak bu şekilde işlemcinin uygulamalardaki etkin saat hızı 750 ~ 600 MHz civarında olabiliyor.
İşlemcinin gücünden ne kadar faydalanıldığı konusunda araya giren bir diğer faktör ise işletim sisteminde donanımsal hızlandırmanın (hardware acceleration) kullanılıp kullanılmadığıdır. Symbian^3 ve ilerisi ile iOS işletim sisteminin kullanıcıya görünen grafiksel arayüzünü (GUI) merkezi görsel işlemci (GPU) ile oluşturup merkezi işlemciyi (CPU) kullanmaz.
Fakat Android henüz donanımsal hızlandırma desteklemediği için GUI CPU tarafından oluşturulur, GPU kullanılmaz (Bkz Not: 4) Bu da toplam performansta bir düşüşe sebep olur çünkü toplam işlemci gücünden uygulamalara ayrılabilen miktar yaklaşık %10 – %20 arasında azalmaktadır.
Yukarıda anlattıklarımızı biraz daha kolay anlaşılabilir bir dille ifade etmemiz gerekirse:
- Nokia N8, Symbian^3 işletim sistemi kullandığı için (orjinalinde 772 MHz olduğu halde pil ömründen tasarruf edebilmek için saat hızı düşürülmüş) 680 MHz’lik ARMv6 komut setli CPU’sunun yanı sıra 300 MHz’lik GPU’sunu (Broadcom BCM2727) de kullanır, böylece toplam işlemci saat hızı 980 MHz’e çıkar (Bkz Not: 5), uygulamalara doğrudan ayrılabilen CPU saat hızı ise 612 ~ 646 MHz arasındadır.
- Apple iPhone 4, iOS işletim sistemi kullandığı için (orjinalinde 1000 MHz olduğu halde pil ömründen tasarruf edebilmek için saat hızı düşürülmüş) ARMv7 komut setli 786 MHz’lik (Bkz Not: 6) CPU’suna ek olarak 200 MHz’lik GPU’sunu (PowerVR SGX535) de kullanır, toplam işlemci saat hızı 986 MHz’e çıkar (Bkz Not: 5), uygulamalara doğrudan ayrılabilen CPU saat hızı ise 707.4 ~ 746.7 MHz arasındadır.
- Samsung Galaxy S, Android işletim sistemi kullandığı için ARMv7 komut setli (saat hızı düşürülmemiş olan) 1000 MHz’lik CPU’sunun yanı sıra 200 MHz’lik GPU’sunu (PowerVR SGX540) kullanamaz, toplam işlemci saat hızı 1000 MHz’de kalır (Bkz Not: 5) ve uygulamalara doğrudan ayrılabilen CPU saat hızı 480 ~ 675 MHz arasındadır.
Gördüğünüz üzere işlemcisinin saat hızı düşük diye yerden yere vurulan Nokia N8/E7/C7/C6-01 aslında diğer rakiplerinden daha güçsüz değildir, içlerindeki şu an piyasadaki en güçlü GPU kullanıldığı için mevzubahis uygulamanın GPU’yu ne kadar kullandığına bağlı olarak rakiplerinden çok daha hızlı da olabilir.
Son olarak bir bilgi daha: Yukarıda işlemcinin belleğe erişim hızının toplam işlemci gücünü etkileyen bir faktör olduğundan bahsetmiştik. iPhone 4 ve Galaxy S’te kullanılan PowerVR SGX GPU‘lar kendi içlerinde RAM barındırmadığı için sistemin RAM’ini kullanırlar ve sistemin RAM’ine tek RAM kontrolcüsü olduğu için aynı anda hem CPU hem de GPU erişemez, birbirlerini beklemek zorunda kalırlar ve bu saniyede yapılabilen işlem sayısını düşürür.
Fakat şimdiye dek duyrulmuş Symbian^3 cihazlarda kullanılan Broadcom BCM2727 GPU içerisinde 32 MB RAM ve haliyle bir de kendine ait RAM kontrolcüsü barındırdığından sistemin RAM’ini pek kullanmaz, kullansa bile ayrı RAM kontrolcüleri ile belleğe eriştiklerinden hem CPU hem de GPU aynı anda RAM’lerine erişir ve birbirlerini beklemek zorunda kalmazlar ve saniyede yapılabilen işlem sayısında bir düşüş yaşanmaz.
Yukarıda yazılımın donanımdan yeterince faydalanmadığı zaman o donanımın hiç bir anlamı olmadığını Android üzerinden anlatmaya çalıştık, fakat Samsung i8910′da (ve SonyEricsson Satio ile Vivaz’da) kullanılan Symbian^1 (Symbian OS 9.4 + S60v5 UI) yazılımı Android’in şu anki halinden farksız durumda, yani donanımsal hızlandırma desteklemiyor.
Üstelik Samsung i8910′da kullanılan yazılım ARM Cortex A8′in sunduğu ARMv7 komut setinin getirdiği yenilikleri kullanacak şekilde kodlanmadığı için Nokia N8, ARMv6 komut seti üzerinde çalışan daha eski teknolojiye sahip bir işlemciye sahip olduğu (ve bu testler prototip cihaz üzerinde tamamlanmamış yazılım ile yapıldığı) halde Samsung i8910′dan %54, N8 ile daha hızlı aynı işlemci mimarisine sahip ama N8′in MHz bazında %57 daha hızlı işlemciye sahip olduğu Nokia N97′den %180 daha hızlı çıkıyor.
Son karşılaştırmayı bira daha düşünmek gerek, aynı işlemci sadece %57 daha hızlı olduğu halde %180 daha güçlü sonuçlar doğurabiliyor. Aradaki fark nereden geliyor derseniz, yazımı ya okumamış ya da anlamamışsınızdır
Yani kısaca sadece CPU’ya bakıp laf konuşmak, gayet yersiz ve anlamsız olabiliyor
