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请问非线性流水线的特点和预约表的特点是什么谢谢

发布时间:2019-07-01 16:36 来源:未知 编辑:admin

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  流水线(pipeline)是 Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线步后再由这些电路单元分别执行,这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高了CPU的运算速度。超流水线是指某型 CPU内部的流水线步以上,例如Pentium pro的流水线步。将流水线设计的步(级)数越多,其完成一条指令的速度越快,因此才能适应工作主频更高的CPU。如今Intel每次发布新处理器产品的时候,我们都有必要对处理器流水线的问题加以说明,以解释为什么3GHz的P4会在性能上和2GHz的Athlon差不多。Prescott的流水线管长度比Northwood长了近55%,这让我们老调重弹。处理器的流水线好比汽车生产车间里的装配线。但CPU的流水线并不是物理意义上的,数据也并不是从一端进入,另一端输出。实际上它是一个指令处理的步骤集合,每一条指令必须经过相同的步骤,我们把它们称为级数。流水线的级数给指令指明方向,告诉它们下面是进行加操作,还是存储数据,并且给出地址。最基本的CPU流水线级,如果将每一步细化便可以扩展到10级。流水线必须实现相同的目标:引入指令,输出结果,但级数的不同会让效率发生变化。5级流水线每一步花费的工作量要比十级流水线更大。如果其他保持不变,那么我会选择5级流水线级数据处理更加容易,如果每一级不能保持全速运算,那CPU的效率会大大下降。选择更多流水线的理由是,如果每一级的处理过程更简单,那处理的速度会加快。最复杂的那一级会是整个运算中最慢的一环,它将决定整体的运行速度。如果我们假设5级流水线ns来完成,每一级运算的周期为一个时钟频率,那么我们得到了1GHz的处理速度。当我们增加线管级数时,这时很难保证每一级都全速运行,我们必须通过缩短每一级运算的周期来进行弥补。庆幸的是,由于每个时钟频率的工作量减少了,我们能有效缩短周期,在后者的设计中,时钟周期可以缩短到0.5ns。

  十级流水线GHz的运行频率,它是前者运行频率的两倍。如果我们假定每一级流水线都全速工作,那么它的性能也将是前者的两倍。但现实是,流水线不可能每刻都处于满负荷状态,因此市场上的2GHz CPU不可能有1GHz CPU两倍的性能。

  0.13微米制程的Northwood核心的最高频率是3.6 - 3.8GHz。当转入90nm制造工艺后,Prescott的功耗将降低,同时核心频率也会更高,但这一切只是Intel的一厢情愿。当Intel转向90nm制程时,他们将Prescott的微架构也进行了改动,将它的整数流水线级。考虑到最初的流水线解码级数,这样整个流水线级。

  增加流水线线管的直接好处是:提升运行频率。在一年前的IDF论坛上,Intel曾指出Prescott的频率可以上到4GHz-5GHz,如今Prescott越来越长流水线管正给出了最好的注解。

  下面介绍的几项技术改进让Prescott在性能上至少不输于同频Northwood,如果不是这样,Prescott恐怕会提前为Pentium 4划上句号。

  增加Prescott的流水线长度并不是一个容易下的决定,但是Intel的工程师觉得值得这么做。GPU的设计目前主要用硬件编译语言完成,而CPU几乎要靠手工设计。这解释了为什么区区几十级线能运行在GHz级别,而Radeon 9800 Pro只能运行在几百MHZ。如果花六个月周期象设计GPU那样来设计CPU,这几乎是不可能完成的任务。

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