全新的Nano处理器,采用了一系列新技术设计制造,在效能方面相比之前的C7系列处理器有了相当大的提升。并仍然保持了VIA处理器一贯的低功耗特性。
Nano处理器新特性
全新 Isaiah 微架构是 VIA 首款采用Superscalar Speculative Out-Of-Order(超标量乱序执行)的处理器,相比上代C7处理器的In-Order(顺序执行)架构,可以藉由指令机制决定那些指令可以提前执行,相比顺序执行能够大幅缩减指令等待时间,降低延迟,提升运算效率。
目前大多数X86处理器都采用乱序执行设计,但是由于设计相对复杂,晶体管数量以及功耗都会比较难以控制。对于讲目标市场定位于超便携设备的Nano来说,资源相对匮乏的威盛在Nano上面采用乱序执行设计绝对是一个不小的挑战。
想较于上代C7处理器拥有2个ALU ,新一代Nano拥有3个ALU ,每个周期可执行3个完整的x86指令,并支持Micro-ops技术,每个周期最高支持3组Micro-ops指令。在乱序情况下,Nano拥有7个执行单元可同时处理7个Micro-ops指令及收回3个Micro-ops指令。
Nano处理器结构图
经强化的 Branch Prediction 机制 全新的 Cache Subsystem
VIA Isaiah 微架构在 Branch Prediction 作出强化,在两个不同的 Pipeline Stage 上合共拥有 8 个 Predictors 。在 Fetch Pipeline Stage 拥有 3 个 Predictors ,可按照条件变化作分支预试,当这些 Predictors 在 Fetch Pipeline Stage 没有被作用,将可用于 Translate Stage 作为 overflow Predictor 或一般的 Predictor 。
VIA Isaiah 微架构拥有 16-Way set associative 128KB L1 Cache ,其中 64KB 为 Instruction Cache 、 64KB 为 Data Cache ,并拥有 Store Q 及 WC Buffer 。
L2 Cache 方面,采用 16-Way set associative 1MB 容量,与 AMD 一样拥有 Exclusive 设计,即不会与 L1 Cache 内容重迭以提升 L2 Cache 的有效容量,间接令命中率提升。
VIA Isaiah 微架构为提升 data-prefetch 效能,特别加入了 64-line Prefetch cache 取代直接于 L2 Cache 读取,这个机制可以有效改善 L2 Cache 在细碎数据的命中率,尤其是有效时间甚短的 Prefetched Data 。
乱序执行指令逻辑图
改善 Floating-Point 效行效能
VIA Isaiah 微架构亦进一步改善了 Floating-Proint 效行效能,每个周期可同时运算 4 个减法及四个乘法,任何格式的加法包括 SP 、 DP 、 DE 、 Packed 及 Scalar 均可在两个周期内完成,而乘法则可以在 3 个周期内完成 SP 格式、 4 个周期内完成 DP 及 DE 格式。此外, SIMD Integer 指令提升至 128bit 宽度,令 VIA Isaiah 微架构可以在一个周期内完全一组 SSEx 指令。
全新 VIA Adaptive PowerSaver 技术
为进一步强化省电效果, VIA 在 Isaiah 微架构中加入 C6 省电模式,基本上整颗处理器均处于停止状态, Cache 内的数据会被清空并存放于系统内存、核心电压亦会关闭,令处理器省电达至最大化。
VIA 加入全新 Adaptive PowerSaver 技术为省电模式进行优化, Intel 处理器在调整 P-state 时需要停止运算作切换,需要浪费一至两个运算周期,而 VIA Iasiah 微架构则可以在切换的同时不需要停止运算,这对于需要经常切换 P-State 的 Mobile 平台,支持 PowerSaver 的 VIA Nano 将大幅减少运算周期不必要的浪费。
VIA Nano 处理器更懂得自己调节适合的电压,举例一颗以 2Ghz 的 VIA Nano 处理器正常是以 1.1v 运行,这是按照核心的最大温度值计算出来的,当处理器发现核心温度低于最大温度值 20oC 或以上。此外, Adaptive PowerSaver 还可以让用家自定最高处理器核心温度值,如果温度超过该值,核心将会调整 P-states 以防止系统过热。
Nano与C7的硬性指标对比
VIA Padlock 保安引擎
针对 Embedded 市场需求, VIA Isaiah 微架构承继了 C7 的 Padlock 保安引擎,这是一个硬件保安运算技术,加入 4 种强大的安全功能,提供强大的军事级别保护。
支持安全混编运算包括 SHA-1 和 SHA-256 规格,最高加密速率最高达 5 Gb/s ,要能够破解 SHA-1 需要消耗数千台计算机同时工作十年,要攻破 SHA-256 几乎是不可能的事。
亦支持 AES 加密,包括 ECB 、 CBC 、 FB 和 OFB 模式,最高可达加密速率最高达 25Gb/s ,当今在世界范围内没有任何黑客能破解 AES 。
支持了蒙格马利乘法器,可提高提高 RSA 公共密钥算法的加密速度,是协助信息加密的必备工具,能够通过实时加密的信息流持续交流,这种交流方式常见于通过语音 IP 、视频会议及与固定办公网络用作公钥运算。
内建两组随机数字生成器,拥有每秒 1600K 到 20M 的速度生成无法预测的随机数字,这些随机数字可用于密钥生成和加密的过程,以降低黑客窃取保护信息的统计学可能性。
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