Intel Core Microarchitectuur

7 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Wat is een microarchitectuur?
  2. 2. Prestaties
  3. 3. Wide Dynamic Execution
  4. 4. Advanced Smart Cache
  5. 5. Smart Memory Access
  6. 6. Advanced Digital Media Boost
  7. 7. Verder in de toekomst
  8. 7 reacties

Wide Dynamic Execution

Dynamic Execution is een verzamelnaam voor diverse technologieën waaronder out-of-order execution, die Intel al sinds het P6-ontwerp toepast. Zoals de naam al aangeeft betekent out-of-order execution dat de processor de binnenkomende instructies niet noodzakelijkerwijs in oplopende volgorde afwerkt. Moderne processors onderzoeken echter wat de ideale volgorde is, voordat instructies worden uitgevoerd en werken indien mogelijk zelfs al vooruit. Een belangrijk aspect van de werking van de processor is het fenomeen pipelining, ofwel het opdelen van alle werkzaamheden die nodig zijn voor het ophalen, decoderen en uitvoeren van instructies. Een instructie doorloopt één-voor-één alle stappen van de pipeline, waarbij in het gunstigste geval iedere klokslag één handeling wordt doorlopen. Door instructies achter elkaar de pipeline te laten doorlopen, zijn alle onderdelen van de processor op alle momenten druk in de weer. Het fenomeen pipelining kun je nog het best vergelijken met het brandweersysteem bij verhuizingen: in plaats van dat één persoon een verhuisdoos in z’n eentje van de woonkamer naar de verhuiswagen draagt, zet je meerdere mensen op een rij die de dozen steeds aan elkaar doorgeven. Iedere persoon neemt dan een klein gedeelte van de verplaatsing van de verhuisdoos voor z’n rekening.

De Pentium 4 heeft een zeer lange pipeline van 31 deelstappen. Het voordeel hiervan is dat iedere deelbewerking relatief simpel is en dus op hoge snelheid kan worden uitgevoerd. Juist omdat Intel bij het ontwerp van de Pentium 4 heel erg geloofde in hoge klokfrequenties, werd voor deze aanpak gekozen. Op het eerste gezicht klinkt dit heel slim en zou een processor met een zeer gefragmenteerde pipeline en extreem hoge kloksnelheid tot ongekende prestaties in staat zijn. Toch zit er een adder onder het gras: zoals gezegd werken moderne processors geregeld vooruit en het is niet altijd geheel zeker welke instructies er in de toekomst benodigd zijn. Als er een bepaalde vertakking (branch in jargon) in een programma zit – bijvoorbeeld als je binnen een programma voor Ja of Nee moet kiezen in een dialoogvenster – zal de processor de meest waarschijnlijke van de twee paden verder gaan uitwerken. Als echter de verkeerde vertakking gekozen is, kunnen alle bewerkingen in de pipeline weer overboord gegooid worden en moeten nieuwe instructies worden ingevoerd. Bij een lange pipeline zoals bij de Pentium 4 duurt het dan heel lang voordat de eerste volledig verwerkte instructie weer aan het eind tevoorschijn komen. Bij de Core microarchitectuur heeft Intel gekozen voor een pipeline met 14 stappen: meer dan een halvering in vergelijking met de laatste generatie Pentium 4’s en een fractie meer dan de 10-stappen pipeline van de Pentium III.

Nieuw bij de Core microarchitectuur is dat Intel de pipeline verder heeft verbreed, vandaar wide dynamic execution. Door de nieuwe pipeline kunnen vier instructies parallel onderweg zijn, bij de Pentium 4 en de Pentium M zijn dat er slechts drie. Vergelijk het met een driebaans en een vierbaans snelweg. Hierdoor worden in het beste geval iedere klokslag vier volledig instructies afgeleverd. Maar er zijn meer nieuwe technieken die de algehele prestaties moeten verbeteren. Zo is de branch prediction verder verbeterd, wat ervoor moet zorgen dat de processors tijdens het vooruitwerken nog maar zelden de verkeerde vertakking verkiest. Geheel nieuw in de nieuwe microarchitectuur is het concept macrofusion. Tot nu toe worden bij processors alle binnenkomende instructies één-voor-één gedecodeerd en uitgevoerd. De nieuwe microarchitectuur bekijkt of twee instructies kunnen worden samengevoegd en daarna als één geheel door de pipeline kunnen. Zo kunnen compare en jump instructies als voorbeeld probleemloos als één geheel behandeld worden. Dit betekent dat in sommige gevallen twee instructies kunnen worden uitgevoerd in de tijd van één. Daarnaast heeft de Core microarchitectuur ook een geavanceerdere vorm van micro-op fusion. De zogenaamde micro-ops zijn kleine, weinige complexe instructies die de processor eenvoudig kan uitvoeren: binnenkomende complexe x86-instructies worden eerste uit elkaar gerafeld in verschillende micro-ops voordat ze de pipeline in worden gestuurd. De Core architectuur probeert nu echter weer waar mogelijk micro-ops samen te voegen en als één geheel uit te voeren, wederom om het aantal instructies dat gemiddeld per klokslag wordt afgerond te verhogen.


Alle onderdelen van de pipeline van de nieuwe microarchitectuur kunnen parallel aan vier instructies werken.

Advertentie
0

Hardware Info maakt gebruik van cookies

Hardware Info plaatst functionele en analytische cookies voor het functioneren van de website en het verbeteren van de website-ervaring. Deze cookies zijn noodzakelijk. Om op Hardware Info relevantere advertenties te tonen en om ingesloten content van derden te tonen (bijvoorbeeld video's), vragen we je toestemming. Via ingesloten content kunnen derde partijen diensten leveren en verbeteren, bezoekersstatistieken bijhouden, gepersonaliseerde content tonen, gerichte advertenties tonen en gebruikersprofielen opbouwen. Hiervoor worden apparaatgegevens, IP-adres, geolocatie en surfgedrag vastgelegd.

Meer informatie vind je in ons cookiebeleid.

Toestemming beheren

Hieronder kun je per doeleinde of partij toestemming geven of intrekken. Meer informatie vind je in ons cookiebeleid.

Functioneel en analytisch

Deze cookies zijn noodzakelijk voor het functioneren van de website en het verbeteren van de website-ervaring. Klik op het informatie-icoon voor meer informatie.

janee

    Relevantere advertenties

    Dit beperkt het aantal keer dat dezelfde advertentie getoond wordt (frequency capping) en maakt het mogelijk om binnen Hardware Info contextuele advertenties te tonen op basis van pagina's die je hebt bezocht.

    janee

    Hardware Info genereert een willekeurige unieke code als identifier. Deze data wordt niet gedeeld met adverteerders of andere derde partijen en je kunt niet buiten Hardware Info gevolgd worden. Deze data wordt maximaal 2 weken bewaard. Je kunt deze toestemming te allen tijde intrekken.

    Ingesloten content van derden

    Deze cookies kunnen door derde partijen geplaatst worden via ingesloten content. Klik op het informatie-icoon voor meer informatie over de verwerkingsdoeleinden.

    janee