Bir teknoloji meraklısı Intel 4040 CPU’lu tek kartlı bilgisayarını ikna etti ENIAC’ı geride bırakıyor Pi’yi 2035 ondalık basamağa kadar hesaplama yarışında. Her iki Pi hesaplama yarışmacısı da onlarca yıllık teknolojiye güveniyor, ancak Intel 4040’ın 30 yıllık avantajına rağmen bu şaşırtıcı derecede zorlu bir yarıştı.
Intel 4040 10 mikrometrelik bir işlem düğümünde üretildi ve 3.000 transistörle paketlendi. 740 kHz’de çalışan 4 bitlik bir işlemci olarak tasarlandı ve 1974’te piyasaya sürüldü. Bu nedenle Intel’in silikon çipi, İkinci Dünya Savaşı dönemindeki Elektronik Sayısal Entegratör ve Bilgisayardan yaklaşık 30 yıl daha gençtir veya ENIAC, ilk genel amaçlı bilgisayarlar arasında yer almasıyla ünlüdür. Minik Intel 4040’ın aksine, bu savaş zamanı bilgisayarı 1.500 metrekarelik yer kaplıyordu ve on binlerce direnç, vakum tüpü, kapasitör, anahtar ve röle içeriyordu. Bunu SBC’ye koyamazsınız.
Resim 1 ile ilgili 2
ENIAC, Pi’yi 2035 ondalık basamağa kadar hesapladı 70 saat içinde 1949’da test edildiğinde. Projenin arkasındaki teknoloji tutkunu ‘Mark Engineer’ daha önce Intel 4004 (Intel’in ilk ticari CPU’su) ile donatılmış bir SBC kullanarak ENIAC’ı geride bırakmayı denemişti. Bu girişim başarılı olmadı ve dikkatini CPU’nun halefi Intel 4040’a çevirdi. Mark, blogunda 1974’teki Intel 4040’ın sağladığı bazı ilerlemeleri özetledi. İşlemcinin genişletilmiş talimat seti gibi yeni özellikler ona umut verdi. ENIAC’ı gölgede bırakma arayışındaki başarı.
Intel 4040 SBC toting mühendisi, 1974’teki eski çipin ENIAC’a karşı herhangi bir haksız veya aşırı modern avantaja sahip olmaması için kendi kendine koyduğu bazı sınırlara sadık kaldı. Bu nedenle, küçük SBC’nin kazanmak için saf hesaplama hızına güvenmesi gerekecek, ekstra G/Ç bağlantı noktaları kullanamayacak ve 740 kHz saat hızı ve 1280 bayt RAM gibi 1975 dönemi kısıtlamalarını devralacak.
Mark, her iyi karşılaştırmalı test uzmanının yapması gerektiği gibi bu kısıtlamaları ortaya koydu ve uzun blogunun bir sonraki bölümünde matematiksel algoritma alternatifleri ve yapacağı seçimler üzerinde düşündü.
İlk Test Çalıştırması 14,5 Yıl Sürdü = Optimizasyon Gerekli
Anlaşılacağı gibi, test ve Pi hesaplama kodu iyileştirme aşaması için Mark bir emülatör kullandı. Bu iyi bir seçimdi çünkü kendi bulduğu yöntemi kullanarak ilk Pi-2035 keşfi yolculuğunu ve sanal 4040 çipini hedefin çok dışında buldu. Teknoloji uzmanı, optimize edilmemiş metodolojisinin, gerçek 4040 SBC’nin Pi’yi gerekli ondalık basamak sayısına kadar hesaplamak için 14,5 yıla ihtiyaç duyacağı anlamına geldiğini belirledi.
Algoritma uygulaması üzerinde çalışmak, sistem çalışma belleği kullanımı, sabit hassas sayı formatı ve büyük asal sayılar için daha hızlı bir yol bulmak, Intel 4040’ta Pi hesaplamasını hızlandırmak için önemliydi. Toplama işlemi çıkarma işleminden çok daha verimliydi ve aynı zamanda temettü de ödedi.
Mark, 4040 öykünücüsünü kullanarak 69 saat 29 dakika 02 saniyelik hesaplama süresiyle ENIAC’ı direğe aktarmayı başardıktan sonra, sonunda gerçek donanıma geçme konusunda rahattı. Daha derine inmek isteyenler için kapsamlı donanım bilgileri, şemalar ve ürün yazılımı hakkında bilgiler sağlar.
Gerçek donanımdaki Pi-2048 hesaplaması emülatörde gördüklerimize çok yakındı. Mark, gerçek Intel 4040 SBC’yi kullanarak yolculuğunu 69 saat 28 dakika 31 saniye ile tamamlamanın mutluluğunu yaşadı. Merak ediyorsanız, öykünme ile gerçek donanım arasında gözlemlenen küçük zaman farklılığını bile açıklıyor. Mark, farkın muhtemelen stm32 zamanlayıcılardan üretilen saat sinyalinden kaynaklandığını söylüyor ve bunun fiziksel donanımda 740.1kHz olduğunu söylüyor – çok hafif bir hız aşırtma…
Pi-2035’in Bugün Hesaplanması Önemsizdir
Pi’yi büyük bir doğrulukla hesaplamak, 2023’te hâlâ önemli bir CPU kıyaslaması olmaya devam ediyor. Bu kıyaslama ölçümünün en son Intel Core i9-14900K incelememizde karşılaştırıldığını ve tartışıldığını görebilirsiniz. Günümüzde, y-cruncher gibi çoklu iş parçacığı dostu kıyaslama uygulamaları, Pi’yi trilyonlarca basamağa kadar hesaplamak için kullanılabilir.
Şu anda dizüstü bilgisayar bağımlısı olan bu yazar meraktan dolayı şunu yapmaya karar verdi: Pi’yi hesapla eski Core i5-8365U dizüstü bilgisayarında 2035 haneye kadar. Bu başarıya yaklaşık 0,1 saniyede ulaştı. Orta sınıf bir Android telefondaki akıllı telefon Pi hesaplama uygulaması, 0,1 saniyelik başarıyı tekrarladı.