1977‒2017: исследование времени отклика компьютерных устройств

Время отклика на действия пользователя — важнейшая характеристика любого устройства. Вероятно, все помнят первый Samsung Galaxy Note, в чём-то гениальный, но недостаточно производительный, когда речь заходила об использовании пера в приложениях, требующих точного и быстрого отклика. А ведь именно как устройство для рисования эта новинка и позиционировалась. Так всегда ли новые современные устройства быстрее старых? На этот ответ попытался дать ответ энтузиаст по имени Дэн Лу (Dan Luu), проведя собственное исследование.

В список устройств вошли как современные системы, так и такие раритеты, как Apple IIe и даже Texas Instruments TI-99/4A. Результаты оказались необычными и даже в чём-то оскорбительными для современных систем мощностью сотни гигафлопс и частотами далеко за отметкой 1000 МГц. Методика тестирования, однако, вызывает сомнения. Время отклика, приведённое в таблице, измерялось с помощью скоростной камеры (240/1000 кадров/с, разрешение 4,17/1 мс), как время появления символа на экране терминала после нажатия клавиши. Для сравнения было взято время «путешествия» сетевого пакета из Нью-Йорка в Токио и обратно, этот результат выделен серым цветом и составляет 190 миллисекунд.

Стоит ли измерять время отклика в терминальных программах? Вероятно, стоит — как, впрочем, и в текстовых редакторах — профессионалы набирают код или печатают текст очень быстро и время появления символа на экране для них напрямую связано с возможной скоростью работы. Почему же победу одержали «старички»? Это легко объяснимо: таким машинам, как Apple IIe, не приходится выполнять в фоновом режиме массу задач, переключать контексты, работать с различными буферами и так далее. Кроме того, клавиатура этой системы устроена таким образом, что эффективная скорость опроса клавиш у неё составляет 556 Гц против 100 или 200 Гц даже у игровых клавиатур. Спецификации процессора ввода, AY3600, можно посмотреть здесь.

Кроме того, имеет значение и частота обновления экрана — причём именно для современных систем, что также следует из первой таблицы. Выводы автора можно подвернуть сомнению, поскольку, по его мнению, 60-Гц ЭЛТ-монитор Apple IIe может вносить в задержку не больше, а то и меньше самых быстрых современных игровых мониторов. Во второй таблице речь идёт о мобильных устройствах, и тут удивительного меньше: первые строки занимают устройства Apple, что ожидаемо — всем известно, что рендеринг интерфейса и опрос ввода в iOS происходит в отдельном потоке в режиме приоритета реального времени и Google в Android до сих пор не смогла добиться такой плавности UI.

Имеются в этом списке и раритеты, такие как Gameboy Color — довольно простая игровая консоль, которой не приходится обрабатывать много фоновых процессов. Неплохо проявляют себя и устройства Blackberry, а вот Android, увы, сильно зависит от конкретной платформы, версии ОС и наполненности прошивки различным программным обеспечением. Отметим, что Galaxy Note 3 показал не очень хороший результат, в то время как работа с пером на iPad Pro вполне комфортна и время отклика не превышает 30 миллисекунд. Автор приводит сведения о том, что человек может воспринимать разницу во времени отклика до 2 миллисекунд или даже менее.

Тезис о том, что при повышенной латентности точные действия пользователь выполняет более грубо, вполне верен — каждый мог убедиться в этом сам на практике, но время отклика нервной системы человека, по данным физиологии, как минимум на три порядка больше, нежели считает автор. Реакция на визуальные раздражители у тренированных профессиональных пилотов и водителей лежит в пределах 100 мс, у обычного же человека она лежит в пределах 150‒250 мс, хотя на слуховые и тактильные раздражители отклик быстрее и составляет от 150 мс даже у обычных людей. Неудивительно, ведь скорость проводимости нервной системы составляет всего 288 километров в час. Да, латентность склонна накапливаться малыми дозами и в результате давать уже замечаемую сознанием задержку, но 2 миллисекунды погоды явно не сделают. Впрочем, статья в любом случае интересная и заслуживает тщательного изучения.