整數與浮點、順序與隨機：解讀影響電腦性能的若干因素

隨著AMD第三代銳龍處理器的上市，整數和浮點運算又成了DIYer們談論的熱點話題。與此同時，PCIe 4.0固態硬碟在只提高順序讀寫、隨機讀寫卻無長進的情況下是否具備購買價值也成為一個爭論點。

CPU的整數與浮點運算：

ZEN2架構改進了浮點運算效能，因而可以提供更好的遊戲效能。不過在現實中很難說一個軟體程序是用整數運算還是浮點運算，除了一些比較特殊的測試軟體：早些年AMD浮點效能不好的時候經常主動跟英特爾比拼Fritz Chess Benchmark象棋測試，因為這個測試主要使用整數運算。

SuperPI測試則大量應用到了浮點運算，據小編了解到的信息，目前第三代銳龍處理器還是未能在SuperPI測試中打贏英特爾。這或許是因為SuperPI是一個單線程的測試，而AMD在主頻上比較吃虧，同時更多的核心數量也不能轉化為優勢。

當然，實際的應用程序遠比理論測試要複雜，CPU指令集、緩存命中率、軟體優化等等都會影響到最終的使用速度。AMD已經通過Ryzen 3000實現迎頭趕上的目標，在渲染與轉碼等一些工作中也具備明顯的優勢，但要在遊戲性能上全面超越英特爾，依然有一段路要走。

固態硬碟的順序與隨機讀寫：

硬碟順序與隨機讀寫的區分比較簡單，如果訪問的存儲地址是連貫的即為順序存取，反之就是隨機存取。

順序讀寫就像是老式磁帶，無論讀取還是寫入都是連貫進行。如果要訪問不連續的位置，快進快退都比較費事。

機械硬碟採用覆蓋有磁性材質的圓形碟片記錄數據，連續讀寫時磁頭不動、碟片旋轉即可。隨機讀寫則需要磁頭臂快速擺動進行尋道作業，受限於它的機械工作原理，機械硬碟的隨機讀寫效能依然低下。

隨著東芝在上世紀80年發明的快閃記憶體不斷進化，人們終於有機會在2010年左右用上由快閃記憶體晶元充當存儲介質的固態硬碟。擺脫了機械限制的固態硬碟提供了百倍以上於機械硬碟的隨機讀寫效能。下圖是東芝TR200 480GB固態硬碟使用的BiCS快閃記憶體顆粒。

由於Windows在寫入數據時採用見縫插針的原則，並不會主動對齊地址，再加上程序是多任務、多線程運行，系統盤的隨機訪問的比率遠高於順序讀寫。雖然快閃記憶體無需尋道，卻也受到FTL快閃記憶體轉換層以及快閃記憶體存取延遲的影響，固態硬碟同樣面臨著優化隨機讀取性能的需要。下圖是東芝TR200固態硬碟當中的TOSHIBA TC58NC1010GSB主控。

家用電腦的讀取多過寫入、硬碟QD隊列深度多數時間小於4。這樣結論就比較明確了，作為系統盤的固態硬碟應提供儘可能高的4K效能，尤其是4K QD1隨機讀取能力。下圖是東芝TR200 240GB固態硬碟測速，4K隨機讀取效能達到53.17MB/s的極高水準。

在底層FTL演算法沒有突破的情況下，當前出現的幾款PCIe 4.0固態硬碟只能在順序讀寫速度上做文章，能夠對實際電腦使用體驗產生的影響就比較小了，總的來說就是只適合嘗鮮，不值得買入。

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