Pentium 4: гиперконвейеризация
Как мы уже говорили ранее -- чем примитивнее команды, тем на большей частоте способно работать исполняющее их ядро. Однако элементы конвейера также подпадают под это правило: чем проще одна ступень конвейера -- тем с большей скоростью он может "продвигаться". Но простая ступень может выполнять только простое действие, следовательно, количество их должно возрасти. Собственно, здесь мы уже вплотную подошли к ответу на вопрос, почему ядру Coppermine, наследнику "старичка" Pentium Pro, с таким трудом "давались" большие частоты: его конвейер из 12 ступеней приблизился уже к самому пределу своей максимально возможной частоты. Даже теоретически для 0,18-микронного процесса это значение составляет порядка 1,2 GHz, а ведь общеизвестно, что теоретический предел редко достижим на практике: "идеальных" кристаллов, увы, не бывает. Поэтому было принято кардинальное решение: увеличить длину конвейера сразу до... 20 ступеней! При этом многие части CPU, ранее входившие в конвейер (к примеру, блок декодирования команд), были вообще вынесены за его пределы и работают теперь как бы "сами по себе". Данная архитектура получила название "гиперконвейерной" (hyperpipelined) -- в честь конвейера небывалой длины. Естественно, возможная частота работы возросла, что с успехом подтверждают новые Pentium 4, вышедшие сразу же на частотах 1,4 и 1,5 GHz. И это при сохранении того же 0,18-микронного процесса! Однако далось такое увеличение частот работы отнюдь не "бесплатно".
Длина конвейера Intel Pentium 4 увеличена до 20 этапов. Хорошо ли это? Для примера - сегодняшний Pentium III имеет 12-этапный конвейер, Athlon - 10-ти. Но при этом не стоит забывать один общеизвестную истину - чем длиннее конвейер, тем легче наращивать тактовую частоту, но, соответственно, тем меньшая производительность приходится на каждый полученный мегагерц :-(. Выходит палка о двух концах.
- Средства поддержки сегментации памяти
- Сегментно-страничный механизм
- Средства вызова подпрограмм и задач
- Новая архитектура Pentium 4
- Как работают современные процессоры
- Конвейерная архитектура: плюсы и минусы, проблемы и решения
- Pentium 4: гиперконвейеризация
- Простой конвейера: старые проблемы, умноженные на новые частоты
- Предсказания должны сбываться!
- Усовершенствованное внеочередное исполнение
- Удвоенная внутренняя частота ALU
- Кэш первого и второго уровня
- Pentium IV [4]
- Pentium I pentium II pentium III [4]
- Intel Pentium IV (ядро Willamette)
- 6.1. Архитектурные особенности процессоров Pentium
- Intel Pentium IV (ядро Willamette)
- Друге покоління Pentium IV
- 21.1. Процесор Pentium IV Перше покоління Pentium IV
- Pentium, pentium pro, pentium II and pentium III
- Intel Pentium IV (ядро Willamette)