Miks on uuemad protsessorid kiiremad samal kellaajal?

Teil võib olla uudishimulik, kuidas uuemad protsessorite põlvkonnad suudavad olla sama kiirusega kui vanemad protsessorid. Kas see on lihtsalt muutusi füüsilises arhitektuuris või on see midagi enamat? Tänase SuperUser Q&A postitusel on vastused uudishimulikule lugeja küsimustele.

Tänane küsimuste ja vastuste seanss saabub meiega kohtades, kus on SuperUser-Stack Exchange'i alajaotis, kogukondlikult juhitav Q&A veebisaitide rühmitus.

Foto viisakalt Rodrigo Senna (Flickr).

Küsimus

SuperUser lugeja agz tahab teada, miks uuemad protsessorite põlvkonnad on sama kella kiirusega kiiremad:

Miks näiteks oleks 2,66 GHz kahetuumaline Core i5 kiirem kui 2,66 GHz Core 2 Duo, mis on ka kahetuumaline?

Kas see on tingitud uuematest juhistest, mis võimaldavad töödelda vähem kella tsükleid? Millised muud arhitektuurilised muudatused on seotud?

Miks on uuemad põlvkonnad kiiremini sama kella kiirusega?

Vastus

SuperUser'i toetajad David Schwartz ja läbimurre annavad meile vastuse. Esiteks, David Schwartz:

Tavaliselt ei ole see tingitud uuematest juhistest. See on lihtsalt sellepärast, et protsessor vajab sama juhendi täitmiseks vähem käsklusi. See võib olla mitmel põhjusel:

1. Suured vahemälud tähendavad vähem aega, mis jääb mälu ootama.
2. Rohkem täitmisüksusi tähendab vähem aega, mis ootab käsu käivitamist.
3. Parem haru prognoosimine tähendab vähem aega, mis kulub spekulatiivselt täidesaatvaid juhiseid, mida ei ole tegelikult vaja täita.
4. Täitmise üksuse parandamine tähendab vähem aega, et oodata juhiseid.
5. Lühemad torujuhtmed tähendavad, et torujuhtmed täituvad kiiremini.

Ja nii edasi.

Järgneb vastus läbimurdest:

Absoluutne lõplik viide on Intel 64 ja IA-32 arhitektuuride tarkvara arendaja käsiraamatud. Nad kirjeldavad üksikasjalikult arhitektuuride vahelisi muudatusi ja on suurepärane ressurss x86 arhitektuuri mõistmiseks.

Soovitan teil alla laadida kogumahud 1 kuni 3C (esimene allalaadimise link eespool viidatud lehel). 1. köide, peatükis 2.2 on soovitud teave.

Mõned selles peatükis loetletud üldised erinevused, mis lähtuvad tuumikust Nehalemi / Sandy Bridge'i mikrorakendustele, on järgmised:

• Parem harude prognoosimine, kiirem taastumine väärarvestusest
• HyperThreading tehnoloogia
• Integreeritud mälu kontroller, uus vahemälu hierarhia
• Kiirem ujukoma erandite käitlemine (ainult Sandy Bridge)
• LEA ribalaiuse parandamine (ainult Sandy Bridge)
• AVXi juhiste laiendused (ainult Sandy Bridge)

Täieliku nimekirja leiate ülaltoodud lingist (1. köide, peatükk 2.2).

Lugege kindlasti läbi see huvitav arutelu alloleva lingi kaudu!

Kas teil on midagi lisada selgitusele? Heli on kommentaarides välja lülitatud. Kas soovite lugeda rohkem vastuseid teistelt tech-savvy Stack Exchange'i kasutajatelt? Vaadake siin täielikku arutelu lõiku.