Prečo sú novšie generácie procesorov rýchlejšie pri rovnakej rýchlosti hodín?

Možno by ste boli zvedaví, ako môžu byť novšie generácie procesorov rýchlejšie pri rovnakých rýchlostiach ako staršie procesory. Je to len zmena vo fyzickej architektúre, alebo je to niečo viac? Dnešný príspevok SuperUser Q & A má odpovede na otázky zvedavého čitateľa.

Dnešná relácia otázok a odpovedí sa k nám pridelí zdvorilosťou SuperUser - podskupiny Stack Exchange, zoskupenia webových stránok typu Q & A.

Foto s láskavým dovolením Rodrigo Senna (Flickr).

Otázka

Čítačka SuperUser agz chce vedieť, prečo novšie generácie procesorov sú rýchlejšie pri rovnakej rýchlosti:

Prečo by napríklad dvojjadrový Core i5 s frekvenciou 2,66 GHz mohol byť rýchlejší než 2,66 GHz Core 2 Duo, ktorý je tiež dvojjadrový?

Je to kvôli novším inštrukciám, ktoré dokážu spracovať informácie v menej cykloch? Aké ďalšie architektonické zmeny sú zahrnuté?

Prečo sú novšie generácie procesorov rýchlejšie pri rovnakej rýchlosti hodín?

Odpoveď

Prispievatelia SuperUser David Schwartz a Breakthrough majú odpoveď pre nás. Prvýkrát, David Schwartz:

Zvyčajne nie je to kvôli novším inštrukciám. Práve preto, že procesor vyžaduje menej cyklov inštrukcií na vykonanie rovnakých pokynov. Môže to byť z veľkého počtu dôvodov:

1. Veľké pamäťové karty znamenajú menej času stráveného čakaním na pamäť.
2. Viac výkonových jednotiek znamená menej čakania na spustenie práce na inštrukciách.
3. Lepšia predikcia odvetvia znamená menej času stráveného špekulatívne vykonávaním inštrukcií, ktoré sa v skutočnosti nikdy nevykonávajú.
4. Vylepšenia implementačnej jednotky znamenajú menej času čakania na dokončenie pokynov.
5. Kratšie potrubie znamená, že potrubia sa plnia rýchlejšie.

A tak ďalej.

Nasledovala odpoveď z prielomu:

Absolútna definitívna referencia je Intel 64 a IA-32 Architectures Software Developer Manuals. Podrobne popisujú zmeny medzi architektúrami a sú skvelým zdrojom na pochopenie architektúry x86.

Odporúčam vám prevziať kombinované hlasitosti 1 až 3C (prvý odkaz na prevzatie na stránke, ktorá je prepojená vyššie). Zväzok 1, kapitola 2.2 obsahuje požadované informácie.

Niektoré všeobecné rozdiely uvedené v tejto kapitole, prechádzajúce z mikroarchitektúr Core to Nehalem / Sandy Bridge, sú:

• Vylepšená predikcia odvetvia, rýchlejšie zotavenie z chybného predpokladu
• Technológia HyperThreading
• Integrovaný radič pamäte, nová hierarchia vyrovnávacej pamäte
• Rýchlejšie spracovanie výnimiek s pohyblivou rádovou čiarkou (len Sandy Bridge)
• Zlepšenie šírky pásma LEA (len Sandy Bridge)
• Rozšírenia o príkazy AVX (iba piesočný mostík)

Úplný zoznam nájdete v prepojení uvedenom vyššie (zväzok 1, kapitola 2.2).

Uistite sa, že si prečítajte viac tejto zaujímavej diskusie prostredníctvom nižšie uvedeného odkazu!

Máte niečo doplniť vysvetlenie? Znie to v komentároch. Chcete sa dozvedieť viac odpovedí od iných používateľov technickej úrovne Stack Exchange? Pozrite sa na celý diskusný príspevok tu.