Perché le nuove generazioni di processori sono più veloci alla stessa velocità di clock?
Potresti essere curioso di sapere come le nuove generazioni di processori sono in grado di essere più veloci alle stesse velocità di clock dei processori più vecchi. Sono solo cambiamenti nell'architettura fisica o qualcosa di più? Il post di Q & A di SuperUser di oggi ha le risposte alle domande di un lettore curioso.
La sessione di domande e risposte di oggi ci viene fornita per gentile concessione di SuperUser, una suddivisione di Stack Exchange, un raggruppamento di siti Web di domande e risposte basato sulla comunità.
Foto per gentile concessione di Rodrigo Senna (Flickr).
La domanda
Il lettore SuperUser agz vuole sapere perché le nuove generazioni di processori sono più veloci alla stessa velocità di clock:
Ad esempio, un Core i5 dual-core da 2,66 GHz sarà più veloce di un Core 2 Duo a 2,66 GHz, anch'esso dual-core?
Ciò è dovuto a nuove istruzioni che possono elaborare le informazioni in un numero inferiore di cicli di clock? Quali altre modifiche architettoniche sono coinvolte?
Perché le nuove generazioni di processori sono più veloci alla stessa velocità di clock?
La risposta
I contributori di SuperUser David Schwartz e Breakthrough hanno la risposta per noi. Primo, David Schwartz:
Di solito, non è a causa di nuove istruzioni. È solo perché il processore richiede meno cicli di istruzioni per eseguire le stesse istruzioni. Questo può essere per un gran numero di ragioni:
- Grandi cache significano meno tempo sprecato in attesa di memoria.
- Più unità di esecuzione significano meno tempo in attesa di iniziare a lavorare su un'istruzione.
- Una migliore previsione dei rami significa meno tempo sprecato per l'esecuzione speculativa di istruzioni che non devono mai essere eseguite.
- I miglioramenti delle unità di esecuzione significano meno tempo in attesa del completamento delle istruzioni.
- Pipeline più brevi significa che i gasdotti si riempiono più velocemente.
E così via.
Seguito dalla risposta di Breakthrough:
Il riferimento definitivo assoluto è il Manuale per gli sviluppatori di software Intel 64 e IA-32 Architectures. Descrivono in dettaglio i cambiamenti tra le architetture e rappresentano una grande risorsa per comprendere l'architettura x86.
Ti consiglio di scaricare i volumi combinati da 1 a 3C (primo collegamento per il download nella pagina collegata sopra). Volume 1, il capitolo 2.2 contiene le informazioni desiderate.
Alcune delle differenze generali elencate in quel capitolo, che vanno dalle micro-architetture Core a Nehalem / Sandy Bridge sono:
- Predizione di branca migliorata, recupero più rapido dalla misprediction
- Tecnologia HyperThreading
- Controller di memoria integrato, nuova gerarchia di cache
- Gestione delle eccezioni in virgola mobile più rapida (solo Sandy Bridge)
- Miglioramento della larghezza di banda LEA (solo Sandy Bridge)
- Estensioni dell'istruzione AVX (solo Sandy Bridge)
L'elenco completo è disponibile nel link sopra riportato (Volume 1, Capitolo 2.2).
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