Współczesne komputery są wolniejsze od tych sprzed… 40 lat

Dan Luu, były pracownik Google i Microsoftu irytował się szybkością reakcji dzisiejszych komputerów na wpisywane komendy. Miał wrażenie że współczesne maszyny są pod tym względem dużo wolniejsze od komputerów sprzed kilkudziesięciu lat. Jako inżynier nie ufając zmysłom zdecydował się przeprowadzić pomiary. I tu niespodzianka - najszybszym komputerem okazał się leciwy Apple IIe!

Apple IIe to sprzęt, który zadebiutował na rynku w 1983 roku, 35 lat temu. Był to komputer z 8-bitowym procesorem MOS Technology 6502 taktowanym zegarem o częstotliwości 1,023 MHz. Apple IIe miał 64 kB pamięci RAM i pracował pod kontrolą systemu Apple DOS 3.3 (lub ProDOS). Był też jednym z najdłużej produkowanych komputerów (Apple sprzedawało go do listopada 1993 roku). Według pomiarów wykonanych przez Dana Luu, czas od momentu naciśnięcia klawisza w tym komputerze, do wyświetlenia znaku na ekranie to zaledwie 30 ms. Dla porównania Dan Luu sprawdził też PowerSpec G405. To komputer PC klasy desktop z 2017 roku z procesorem Intel Core i7-7700K, 16 GB pamięci RAM pracujący pod kontrolą Windows 10 Home. Pomimo takich parametrów maszyna gamingowa wykonała to samo zadanie niemal siedmiokrotnie dłużej.

Apple IIe vs PowerSpec G405
Apple IIe z 1983 roku oraz PowerSpec G405 z 2017 roku (najszybsza wydajność jednowątkowa do października 2017 roku). Która z maszyn szybciej zareaguje na naciśnięcie klawisza? Ta po lewej.

Skąd tak duże różnice w opóźnieniu reakcji maszyny na naciśnięcie klawisza? Wynika to z faktu, że współczesne maszyny wykonują dużo więcej operacji w tle podczas naciskania klawisza. Różnica wynika też z szybkości skanowania stanu klawiatury. Jak podaje Dan Luu, współczesne klawiatury komputerowe mają deklarowaną częstotliwość skanowania pomiędzy 100 a 200 Hz. Dla porównania klawiatura zintegrowana z komputerem Apple IIe charakteryzuje się efektywną częstotliwością skanowania na poziomie 556 Hz, co jest znacznie lepszym wynikiem.

latency problem
Tabela z wynikami pomiarów opóźnień różnych komputerów (źr. Dan Luu)

Równie ważny jest nie tylko moment wysłania sygnału, ale również poprawne jego wyświetlenie na ekranie. Każdy monitor dokłada też kolejne opóźnienia. Stary CRT podłączony do komputera Apple IIe odświeżał obraz z częstotliwością 60 Hz, zatem średnie opóźnienie (połowa jednej klatki obrazu) to 8,3 ms. Paradoksalnie okazuje się to wynikiem lepszym od tego uzyskiwanego w dzisiejszych „gamingowych” monitorach o częstotliwości 144 Hz. Jak podaje Dan Luu, przy 144 Hz każda klatka obrazu zajmuje 7 ms, zatem jakakolwiek zmiana na ekranie trwa od 0 do 7 ms. Przyjmuje się, że średnie opóźnienie to połowa, czyli 3,5 ms. Luu zauważył ciekawy fakt. Producent jego monitora reklamuje go jako urządzenie o czasie przełączania matrycy rzędu 1 ms. Mimo to, rzeczywista zmiana koloru punktu zajmuje  10 ms. Jeżeli do tego dodamy opóźnienie średnie wynikające z odświeżania, otrzymujemy 13,5 ms. Zatem więcej niż w starym monitorze CRT.

Dan Luu podsumowuje swoje badania konkluzją, że choć współczesne komputery są tysiące razy szybsze od Apple IIe, to pod względem opóźnienia reakcji na naciśnięcie klawisza mogą co najwyżej dorównać tej starej maszynie. I to z zastrzeżeniem, że używamy bardzo dobrze napisanych aplikacji i monitora z dużo większą niż normalna częstotliwością odświeżania. Zainteresowanych szczegółami pomiarów i eksperymentów przeprowadzonych przez Dana Luu odsyłam na stronę z jego wpisem. | CHIP