Чому двигуни потрібно оптимізувати для нових процесорів тієї ж архітектури?

Коли виходить нова генерація процесорів, більшість веб-сайтів повідомляють, що ігрові двигуни та програми потрібно оптимізувати для нового обладнання. Я не зовсім розумію, чому. Процесор зазвичай має архітектуру, яка визначає, який набір інструкцій він використовує. Ми використовуємо сьогодні amd_x86_64. Чому будь-яку програму чи компілятор потрібно оновлювати, якщо всі процесори використовують ту саму архітектуру? Безумовно, існують особливості В конвеєрі нового процесора, який оптимізує виконання машинного коду, але навіщо сам машинний код потрібно змінювати, якщо архітектура цього не робила?

Тому що різні покоління однієї архітектури можуть мати різні набори інструкцій .

Наприклад, Streaming SIMD Extensions - це, мабуть, найвідоміший набір інструкцій x86, але все ж, і незважаючи на те, що існує лише одна архітектура x86, існують SSE, SSE2, SSE3 та SSE4.

Кожне з цих поколінь може включати нові інструкції, які забезпечують більш швидкі способи виконання певних операцій. Прикладом, який стосується ігор, можуть бути крапкові інструкції щодо продукту.

Тож якщо ігровий движок буде складено для архітектури попереднього покоління, він не матиме підтримки для цих новіших інструкцій. Так само може знадобитися оптимізація двигуна для отримання нових інструкцій; Наприклад, SSE4 має підтримку інструкцій із крапкового продукту, які працюють на даних масиву структур. Оптимізацією, яка могла б скористатися цими новішими інструкціями, буде змінити макет даних на масив структур.

Відповідь Максимуса правильна, я просто хочу розповісти ще один фрагмент історії:

Сама апаратура змінюється тим, що вам потрібно змінити спосіб кодування, незалежно від нещодавно введених інструкцій.

• Збільшена або зменшена кількість кешу означає, що вам потрібно менше або більше турбуватися про проблеми, пов'язані з оптимізацією кешу / недійсним кешем. Більше кеш-засобів означає, що з невеликими даними ви можете менше зосереджуватися на тому, щоб переконатися, що дані є суміжними, а не виникають проблеми з ефективністю. Менше кешу означає, що це може бути проблемою, а дуже мало кешу означає, що для деяких великих структур даних це не має значення.

• Нові рівні кешу означають, що вам потрібно більше подумати над тим, як ви організовуєте ще більші набори даних (L1, L2, L3 vs L4).

• Більше ядер означає, що вам потрібно подумати про те, як ви збираєтеся багатопотокові програми краще, і як ваша програма масштабується в середовищі з декількома процесами.

• Більш швидкі годинники означають, що вам потрібно починати думати про затримку пам’яті більше, ніж вам потрібно думати про швидкість обчислення процесора як про вузьку місце у вашій системі.

• Кількість FPU в системі більше не може відповідати кількості цілих ALU на ядро ​​(AMD мала / має подібні архітектури).

• Кількість тактових циклів, необхідних для обчислення операції, зменшилась або збільшилась.

• Кількість доступних регістрів змінилася.

Все це дуже реально впливає на продуктивність програм, які робили припущення щодо основної архітектури попереднього обладнання з тим самим ISA, як позитивного, так і негативного.

Навіть поза грубими змінами, такими як підтримка нових інструкцій, виробники мікропроцесорів постійно модифікують свої конструкції для підвищення продуктивності, і кожна нова конструкція може мати різну відносну продуктивність для кожної інструкції чи техніки. Можливо, ви написали якийсь ретельно оптимізований код без розгалуження для Model X, але Model Y має вдосконалений передбачувач гілки, який зменшує штраф за непередбачувану версію коду, що не має безрозгалуженого коду (що також звільняє реєстр для використання деінде) . Можливо, Model Y підтримує більшу паралельність певної інструкції з високою затримкою, так що тепер розкручений цикл цієї інструкції покращує пропускну здатність, тоді як на Model X коротша послідовність була кращою.

Будь-яку проблему можна вирішити багатьма способами, і кожна програма - це блокуючий збір компромісів та розподілу ресурсів, з точки зору оптимізації. Навіть невеликі зміни у доступності цих ресурсів або вартості певного коду з точки зору цих ресурсів можуть мати каскадний ефект, що дає істотну перевагу продуктивності тому чи іншому фрагменту коду. Навіть якщо модернізований чіп має «найбільше», як набагато більше кожну річ може качнути баланс.