Γιατί οι νεώτερες γενιές επεξεργαστών γίνονται ταχύτερες στην ίδια ταχύτητα ρολογιού;

Ίσως να είστε περίεργοι για το πώς οι νεότερες γενιές επεξεργαστών μπορούν να γίνουν ταχύτερες στις ίδιες ταχύτητες ρολογιού με τους παλαιότερους επεξεργαστές. Είναι μόνο αλλαγές στη φυσική αρχιτεκτονική ή είναι κάτι περισσότερο; Η σημερινή θέση Q & A της SuperUser έχει τις απαντήσεις σε ερωτήσεις περίεργου αναγνώστη.

Η σημερινή συνάντηση ερωτήσεων και απαντήσεων έρχεται σε επαφή με το SuperUser - μια υποδιαίρεση του Stack Exchange, μια κοινότητα που κατευθύνεται από τους ιστότοπους ερωτήσεων & απαντήσεων.

Φωτογραφία ευγενική προσφορά του Rodrigo Senna (Flickr).

Το ερώτημα

Ο αναγνώστης SuperUser agz θέλει να μάθει γιατί οι νεότερες γενιές επεξεργαστών είναι ταχύτερες στην ίδια ταχύτητα ρολογιού:

Γιατί, για παράδειγμα, ένας πυρήνας διπλού πυρήνα i5 των 2,66 GHz θα ήταν ταχύτερος από έναν πυρήνα 2,6 GHz Core 2 Duo, ο οποίος είναι επίσης διπλού πυρήνα?

Είναι αυτό λόγω των νεώτερων οδηγιών που μπορούν να επεξεργαστούν πληροφορίες σε λιγότερους κύκλους ρολογιού; Τι άλλες αρχιτεκτονικές αλλαγές εμπλέκονται?

Γιατί οι νεότερες γενιές επεξεργαστών γίνονται ταχύτερες με την ίδια ταχύτητα ρολογιού?

Η απάντηση

Οι συνεργάτες του SuperUser David Schwartz και η Breakthrough έχουν την απάντηση για εμάς. Πρώτα, ο David Schwartz:

Συνήθως, δεν οφείλεται σε νεότερες οδηγίες. Απλώς και μόνο επειδή ο επεξεργαστής απαιτεί λιγότερους κύκλους διδασκαλίας για να εκτελέσει τις ίδιες οδηγίες. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε πολλούς λόγους:

1. Μεγάλες κρυφές μνήμες σημαίνουν λιγότερους χρόνους που περιμένουν τη μνήμη.
2. Περισσότερες μονάδες εκτέλεσης σημαίνει λιγότερους χρόνους που περιμένουν να αρχίσουν να λειτουργούν με μια εντολή.
3. Η καλύτερη πρόβλεψη κλάδων σημαίνει λιγότερος χρόνος που χάνεται με κερδοσκοπική εκτέλεση εντολών που ποτέ δεν χρειάζεται να εκτελεστούν.
4. Οι βελτιώσεις της μονάδας εκτέλεσης σημαίνουν λιγότερο χρόνο αναμονής για την ολοκλήρωση των οδηγιών.
5. Οι βραχύτεροι αγωγοί σημαίνει ότι οι αγωγοί γεμίζουν ταχύτερα.

Και ούτω καθεξής.

Ακολουθούμενη από την απάντηση από το Breakthrough:

Η απόλυτη οριστική αναφορά είναι τα εγχειρίδια για προγραμματιστές λογισμικού Intel 64 και IA-32 Architectures. Αναλύουν τις αλλαγές μεταξύ των αρχιτεκτονικών και είναι ένας μεγάλος πόρος για την κατανόηση της αρχιτεκτονικής x86.

Θα σας συνιστούσα να κάνετε λήψη των συνδυασμένων τόμων 1 έως 3C (πρώτος σύνδεσμος λήψης στη σελίδα που αναφέρεται παραπάνω). Τόμος 1, Κεφάλαιο 2.2 έχετε τις πληροφορίες που θέλετε.

Ορισμένες γενικές διαφορές που αναφέρονται στο κεφάλαιο αυτό, πηγαίνοντας από τις μικρο-αρχιτεκτονικές Core to Nehalem / Sandy Bridge είναι οι εξής:

• Βελτιωμένη πρόβλεψη κλάδου, ταχύτερη ανάκτηση από εσφαλμένη εκτίμηση
• Τεχνολογία HyperThreading
• Ενσωματωμένος ελεγκτής μνήμης, νέα ιεραρχία cache
• Ταχύτερη διαχείριση της εξαίρεσης με κινητά σημεία (μόνο Sandy Bridge)
• Βελτίωση εύρους ζώνης LEA (μόνο Sandy Bridge)
• Επεκτάσεις διδασκαλίας AVX (μόνο Sandy Bridge)

Ο πλήρης κατάλογος μπορεί να βρεθεί στον σύνδεσμο που παρέχεται παραπάνω (Τόμος 1, Κεφάλαιο 2.2).

Βεβαιωθείτε ότι έχετε διαβάσει περισσότερες από αυτές τις ενδιαφέρουσες συζητήσεις μέσω του παρακάτω συνδέσμου!

Έχετε κάτι να προσθέσετε στην εξήγηση; Απενεργοποιήστε τα σχόλια. Θέλετε να διαβάσετε περισσότερες απαντήσεις από άλλους τεχνολογικούς χρήστες Stack Exchange; Δείτε το πλήρες νήμα συζήτησης εδώ.