Сегодня 01 марта 2026
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.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Новая статья: Yakuza Kiwami 3 & Dark Ties — вы чего наделали?! Рецензия 8 ч.
Хоррор-приключение Necrophosis получит расширенное издание и выйдет на консолях 14 ч.
YouTube запустил тест ИИ-ремиксов в Shorts: новые видео создаются из старых 14 ч.
Samsung отрезала опытным пользователям доступ к ряду ключевых инструментов в смартфонах Galaxy 14 ч.
Энтузиаст воссоздал Linux образца 1994 года с графическим интерфейсом в браузере 15 ч.
Google придумала, как защитить HTTPS от квантового взлома, не увеличивая размеры TLS-сертификатов 19 ч.
OpenAI уволила сотрудника за использование инсайдерской информации для ставок на рынках прогнозов 19 ч.
Ремейк Bloodborne от Bluepoint Games едва не стал реальностью — Sony проект одобрила, но был нюанс 21 ч.
OpenAI договорилась об использовании своих ИИ-моделей Пентагоном вместо Anthropic 24 ч.
Сотни сотрудников Google и OpenAI поддержали Anthropic в противостоянии с Пентагоном 28-02 07:15
Акции Nvidia за неделю подешевели на 7 %, несмотря на неплохой квартальный отчёт 15 мин.
Заказы на выпуск 2-нм чипов у компании TSMC распределены на ближайшие пару лет 46 мин.
Huawei продемонстрирует суперкомпьютерные системы в Барселоне на MWC 2026 2 ч.
Hyundai инвестирует более $6 млрд в ИИ ЦОД, роботов, водородную и солнечную энергетику 9 ч.
Китайцы нашли путь к радиационно-стойкой электронике — они сделали её прозрачной для излучения 10 ч.
Xiaomi представила гиперкар Vision GT для Gran Turismo 7 — его покажут живьём на MWC 2026 10 ч.
НАТО вооружилось тараканами-киборгами — разведка станет незаметной, но уязвимой к тапку 12 ч.
JEDEC опубликовала спецификации флеш-памяти UFS 5.0 — до 10,8 Гбайт/с для самых быстрых смартфонов 14 ч.
Asus и Dell готовят доступные компьютеры с подпиской на облачную Windows 365 14 ч.
Lenovo опровергла сообщения о прекращении поддержки приставки Legion Go — она продлится до 2029 года 14 ч.