Intel历代微处理器架构技术回顾

互联网 | 编辑: 杨剑锋 2006-08-03 14:38:00转载 一键看全文

   


NorthWood核心为NetBurst架构略微挽回颜面

  3.流水线与CPU效率的关系

  当然,我们如今看到的Prescott核心依旧是NetBurst架构,并且高频率产品的综合性能还是实实在在的。但是明眼人都看到了Intel的软肋:NetBurst架构过分依赖于主频与缓存,这与当前CPU的发展趋势格格不入。为了提高主频,NetBurst架构不断延长CPU超流水线的级数。

  在这里有必要解释一下流水线的概念,它是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。在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条x86指令分成5~6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CPU的运算速度。经典Pentium每条整数流水线都分为四级流水,即指令预取、译码、执行、写回结果,浮点流水又分为八级流水。

  超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理任务,其实质是以空间换取时间。而超流水线是通过细化流水、提高主频,使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作,其实质是以时间换取空间。例如,起初Pentium4的超流水线就长达20级,随后的Prescott更是提升到31级。超流水线设计的级数越长,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。但是超流水线过长也带来了一定副作用,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象,Intel的NetBurst架构就出现了这种情况,虽然它的主频可以很高,但其运算性能却远远比不上低主频的AMD处理器。

  Intel自然也知道这样的问题,但是NetBurst架构已经迈开脚步,这已经无法停止。为此,Intel不得不继续提高主频并且加大二级缓存容量。可是让Intel十分尴尬的是,如今处理器制作工艺开始面临瓶颈,即便是65纳米工艺,未来想要在NetBurst架构实现高主频也是极为困难的事情,这意味着NetBurst架构今后将无法继续凭借主频优势与竞争对手匹敌。此外,巨大的缓存容量也是一个负担,这不仅提高了成本,也令发热量骤升。如果不是Intel的市场公关与口碑较好,那么Intel处理器早就要陷入尴尬了,因为如今高频Pentium简直就是高发热量和高功耗的代名词,甚至Celeron D也是滚烫滚烫。


Prescott核心成为NetBurst架构的强弩之末

     

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