Сегодня 01 июня 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Процессоры и память

Pentium 4 и G4e: сравнение архитектур

⇣ Содержание

В ноябре 2000 года в продажу поступил новый процессор Pentium 4, который реализовал принципиально новую микроархитектуру x86 со времён Pentium Pro. До выхода P4 на рынке преобладало ядро P6, представленное процессорами Pentium II и Pentium III. За это время люди, обращавшие внимание на этот рынок, усвоили одну вещь: народ покупает мегагерцы. Intel учла этот факт и команда Willamette, работавшая в Санта-Кларе, руководствовалась именно гонкой мегагерц. Это можно увидеть как в рекламе Pentium 4, так и в технической литературе, где недавно были опубликованы детали разработки процессора. В нашей статье вы узнаете, что преемник наиболее успешной микроархитектуры x86 - это созданный с нуля процессор, работающий на запредельных частотах.

Мы рассмотрим возможные решения и варианты дизайна, взятые разработчиками при создании этого мегагерцового монстра. Особое внимание придется уделить инновациям, тому, как они вписываются в общую философию дизайна этого процессора и взаимодействуют с конечными приложениями. Мы рассмотрим сверх-длинный конвейер, структуру кэша с отслеживаниями (trace cache), арифметико-логическое устройство, работающее с удвоенной скоростью и другие аспекты процессора.

Лучше всего рассматривать данную статью, как статью о процессоре P4, где G4e используется лишь для сравнения и объяснения новых технологий. На примере G4е продемонстрировано как "стандартно" работает та или иная технология. Затем мы перейдем к отличиям ее реализации в P4.

Перед тем как детально рассматривать Pentium 4, полезно вспомнить основы дизайна процессоров.

Основной поток команд

Когда разговор идёт о процессорах, основными понятиями считаются препроцессор (front end) и постпроцессор (back end, execution engine). Когда инструкции забираются из кэша или из оперативной памяти, их необходимо декодировать и отправить на выполнение. Эти три операции (получение инструкций, декодирование и отправка на выполнение) происходят на препроцессоре (front end).


Так выглядит основной поток команд в процессоре

Команды приходят из кэша на препроцессор и поступают затем на постпроцессор, где и выполняются. Как только команды будут обработаны постпроцессором, результат их выполнения попадает обратно в оперативную память. Процесс, когда команды ЗАБИРАЮТСЯ из кэша, ДЕКОДИРУЮТСЯ во внутреннюю форму, понятную процессору, ВЫПОЛНЯЮТСЯ и результат ЗАПИСЫВАЕТСЯ в оперативную память, и составляет основной четырёхступенчатый конвейер. Примерно этому учат на различных курсах в ВУЗах разработчиков процессоров. Каждую из этих ступеней команда должна проходить ровно за один такт. Ровно за один такт каждая ступень выполняет всю свою логику и пересылает команду на следующую ступень. Поэтому чем быстрее каждая из ступеней выполняет свои функции, тем быстрее работает весь процессор и тем выше его тактовая частота.


Четырёхступенчатая конвейерная обработка

Эта схема представляет "стандартный" путь прохождения команд через процессор, и как мы только что заметили, на выполнение одной команды здесь требуется ровно один цикл. Большинство процессоров действительно выполняют команды за один цикл (в P4 даже существуют команды, выполняемые за половину цикла), но существуют сложные команды, которые проходят стадию ВЫПОЛНЕНИЯ за несколько циклов. Для согласования при выполнении таких сложных инструкций различные устройства задействуют свои собственные исполнительные конвейеры (некоторые - одноступенчатые, некоторые - многоступенчатые), так что они могут добавить ещё несколько ступеней к основному конвейеру процессора.


Четырёхступенчатая конвейерная обработка
с конвейерами на стадии ВЫПОЛНЕНИЯ

Поясним наши слова. Когда мы говорим о количестве ступеней в конвейере процессора, мы имеем в виду идеальный процессор, где каждая инструкция проходит ступень ВЫПОЛНЕНИЯ ровно за один такт, но большинство инструкций проходят несколько ступеней ВЫПОЛНЕНИЯ в различных функциональных устройствах.

Следующая страница →
 
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Европол отключил 2000 вредоносных доменов киберпреступников 43 мин.
Число владельцев криптовалют в мире достигло 562 млн — крипта есть у каждого тринадцатого 3 ч.
Лидеры ведущих ИИ-компаний прибыли на секретное заседание Бильдербергского клуба 4 ч.
Владелец Ticketmaster подтвердил утечку данных 560 млн пользователей спустя 11 дней 9 ч.
В Telegram добавили сообщения с анимированными эффектами, глобальные хештеги и другие нововведения 9 ч.
Anthropic позволит создавать персональных помощников на базе ИИ-чат-бота Claude 11 ч.
ElevenLabs запустила ИИ-генератор звуковых эффектов по текстовому описанию 11 ч.
Новая статья: Songs of Conquest — песнь величия. Рецензия 23 ч.
В ранний доступ Steam ворвался олдскульный шутер Selaco на движке классических Doom — с перестрелками и умными врагами в духе F.E.A.R. 31-05 21:58
Warhorse официально подтвердила перевод на русский язык в Kingdom Come: Deliverance 2 31-05 20:43
Привет из 2014-го: Asus выпустила обновлённую GeForce GT 710 EVO с 2 Гбайт GDDR5 33 мин.
Apple выбрала процессоры М2 Ultra и М4 для серверов, на которых будут работать ИИ-функции iPhone 4 ч.
Выставка Computex 2024 откроется 4 июня, но презентации AMD, Intel и Nvidia пройдут раньше 6 ч.
iPhone 5s официально устарел, а iPod touch 6 стал винтажным 6 ч.
Vivo оккупировала значительную часть майского рейтинга производительности AnTuTu 7 ч.
Игровой монитор Xiaomi G Pro 27i на панели Mini LED с 1152 зонами затенения выйдет на мировой рынок 7 ч.
Starlink хочет открыть для пользователей спутниковую сотовую связь уже осенью 8 ч.
Новые спутники Starlink могут уничтожить радиоастрономию на Земле, предупреждают учёные 11 ч.
Корейский профсоюз Samsung объявил забастовку, но на производство и поставки памяти это не повлияет 11 ч.
Последний «дружественный» поставщик VSAT-оборудования Gilat Satellite Networks приостановил работу в РФ 11 ч.