8 kärnors mobil är korkat

Äntligen någon som vågar säga ifrån. Denna jakt på flera CPU-kärnor i mobiler, mycket därför Tegra3 slängde in 4 kärnor och man marknadsförde detta stenhårt som att det gav en väldigt bra upplevelse.

Qualcomm har nu kommenterat MediaTeks kommade 8-kärnors SoC som korkat och kan bara hålla med.

Detta blir det första "riktiga" 8-kärnors SoC då Samsungs Exynos Octa må ha 8 kärnor, men som det används är det som mest 4-kärnor som är aktiva vid samma tillfälle.

Även 4-kärnor är inte bara meningslöst på dagens mobiler, för de som inte tror mig: koppla in din 4-kärnors Android mobil/pekplatta till en dator där Android SDK är installerad, kör

adb shell top | grep User

Testa sedan att köra saker på Android-enheten som är "tunga" och kolla om du någonsin ser CPU värdet gå speciellt långt över 100% (summan av User, System, IOW och IRQ värdet). Full användning av två CPU-kärnor ska visa ett värde på totalt 200% och fyra kärnor blir således 400%. Detta skiljer sig mot hur taskmanager visar samma sak i Windows där 100% är att alla CPU-kärnor/trådar användas oavsett hur många det är, Linux har 100% per CPU-kärna/tråd.

Testade lite olika spel, testade att surfa och testade lite andra program != benchmarks. Inget verkar använda mer än en CPU-kärna till 100%, de flesta verkar överhuvudtaget inte använda en andra kärna medan vissa använder en andra kärna för bakgrundsuppgifter (vilket är anledningen till att 2 kärnor faktiskt är vettigt), men den andra kärnar lastas ytterst sällen mer än 10%.

Så vad är problemen med många CPU-kärnor, de gör väl ingen skada i program som inte använder dem?

Problemet är att det är precis vad de gör. Faktum är att Qualcomm är den enda SoC-tillverkaren som har någorlunda bra hantering av fler än 2 CPU-kärnor, så att de klagar ovan är definitivt mer än att de själva inte råkar ha ett 8-kärnor SoC. När fler än en CPU-kärna används i dagens SoCer så påverkas strömförbrukningen negativt då vissa saker, som t.ex. spänning, måste köras på den nivå som den CPU-kärna som behöver högst värde kräver. Likaså kommer CPU-cache behöva köras på högsta frekvens.

Qualcomm Snapdragon och Intels kommande BayTrail är de enda SoC som kan reglera spänning asynkront, men det finns ändå delar som kommer behöva köras i högre frekvens även på dessa när det finns oanvända kärnor.

Tyvärr lär kunderna aldrig förstå att en platta/telefon med 2 CPU-kärnor som bara är marginellt snabbare per CPU-kärna kommer både upplevas snabbare och ha något bättre batteritid än annan modell med fler CPU-kärnor...

Hoppas bara Qualcomm står fast vid detta uttalande och stannar vid 4 kärnor (som redan är 2 för många), i alla fall så länge som de program vi kör på våra mobiler/pekplattor inte ens kan använda mer än en CPU-kärna.

Skulle säga att det "tyngsta" vi gör med våra mobiler är att surfa (tar faktiskt en del kraft att rendera en avancerad HTML-sida) och spel. Ingen av dessa verkar utnyttja mer än en CPU-kärna, i alla fall inte på Android.

Problemet med detta race mot så många CPU-kärnor som möjligt är att vi som kunder får en sämre produkt p.g.a av detta. Ovan nämns racet med bitar på spelkonsoler, även om det racet var rätt meningslöst så ledde det i alla fall inte till sämre produkter utan "endast" missledande (och ibland rent felaktig) marknadssnack.

Inte ens på desktop har vi kommit till punkten att program kan utnyttja mer än två-tre CPU-kärnor (de flesta kan fortfarande inte använda mer än en CPU-kärna), men där finns i alla fall några program (som dock är undantag) som kan utnyttja väldigt många CPU-kärnor.

Den optimala designen just nu är definitivt två CPU-kärnor som har så bra perf/W som möjligt då programmen vi kör inte kan använda mer. Med två kärnor får programmet i förgrunden en "egen" kärna och saker som Dalviks-skräpsamling + bakgrundsuppgifter kan köra på den andra. Förstår varför varken Apple eller Microsoft har speciellt bråttom att fixa stöd för mer än 2-kärninga SoCer, men det verkar som MS ändå fått ge vika för nummerspelet då nästa WP8 uppdatering ska ge stöd för 4-kärniga SoCer (vilket i stort sätt är en försämring...).

Vi får sämre produkter därför att inget av dagens SoC, inte ens Snapdragon, kan hålla strömförbrukningen på en optimalt låg nivå om mer än 1 CPU-kärna men mindre än alla CPU-kärnor används. Resultatet är sämre batteritid.

Vi får sämre produkter därför att den transistor- och ström-budget som skulle kunna gå till bättre IPC och/eller högre klockfrekvens i ett två-kärnigt SoC nu går till att kunna skryta med quad- eller octa-core SoC.

Är det korkat för all framtid att ha 8 kärnor i en telefon/pekplatta? Kanske inte, men titta på desktop-sidan. Vi fick billiga 2-kärniga CPUer 2005, 9 år senare är det fortfarande så att en 2-kärnig CPU är ytterst sällan en flaskhals.

Smarta mobiler i den form vi blev väl dubblekärniga varianterna runt 2011(?), så om historien ska lära oss något lär vi knappast behöva mer än 2-kärnor innan 2020 i alla fall. Och för de som jobbat med Android, WP eller iOS så vet ni att det inte alls är omöjligt att använda mer än en CPU-kärna i form av en "huvudtråd" + ett gäng backgrundsuppgifter. Men det betyder i praktiken att det inte är speciellt lätt att skriva program som effektivt ens kan fullt ut utnyttja 2 CPU-kärnor. Man kan dra nytta av mer än en CPU-kärna, men det finns absolut ingen poäng med fler än 2.

Sedan är skiljer sig mobila enheter sig från "vanliga" datorer i att man i det första fallet vill optimera för att maximera mängd utfört arbete per Joule medan man i de senare fallet ofta bara vill optimera total mängd utfört arbete. Det är mer strömeffektivt att ha många svaga kärnor jämfört med få starka, så ur den synpunkten kan det verkar vettigt att skapa ett 8-kärnors SoC. Men tittar man på hur man normalt sett måste skriva kod för att, i ett och samma program, dra någon nytta av många kärnor så leder det typiskt till en hel del overhead. Så den totala prestandan ökar, men mängd utfört arbete per Joule minskar vilket är helt fel för en mobil enhet.

Det finns naturligtvis undantag: problem som är embarrassingly parallel och sådana problem existerar definitivt i verkligheten men det handlar om problem som man typiskt kör på en HPC, kan faktiskt inte komma på en enda sak man skulle vilja göra på en mobil enhet som lämpar sig för många CPU-kärnor. Där vill man typisk ha korta svarstider (inget "lagg") och det får man genom hög enkeltrådprestanda då svarstider typisk inte skalar alls med flera CPU-kärnor, undantaget är att gå från en till två CPU-kärnor då GUI-tråden får bättre svarstid genom att få en "egen" CPU-kärna.

Så visst gör Qualcomm fel i att använda ordet "aldrig". Men byt ut "aldrig" mot "den närmaste 10års perioden" och de har helt rätt!