NetBurst微處理器體系結構
IntelXeon處理器和Intel Pentium 4處理器均採用了Intel NetBurst微處理器體系結構。這些設計引進了新的技術和功能,同時還加入了許多套用於以前Intel微處理器體系結構創新功能(如無序推測執行和超標量執行)。立足於性能的設計 新的Intel NetBurst微處理器體系結構將頻率提升超過了40%。雖然IPC值較低,但由於頻率的增加彌補了不足(性能=頻率×IPC)並且為最終用戶提供了更高的整體性能。
減少由於分支誤預測而引起的損失 和P6時代一樣,Intel NetBurst微處理器體系結構憑藉無序推測執行。儘管分支預測算法相當精確,但也不可能100%正確。
為了使由於分支誤預測而引起的損失降到最低並使IPC均值最大化,採用擴展深度流水線技術的Intel NetBurst微處理器體系結構極大地減小了分支預測錯誤的數量,並提供了從這些錯誤恢復的快速方法。為了能使誤預測引起的損失最小,Intel NetBurst微處理器體系結構已經實現了高級動態執行引擎和一個執行跟蹤快取。
保持高頻率執行單元持續工作 在Intel NetBurst微處理器體系結構中,英特爾實現了許多功能以保證執行單元能有持續的指令流用於處理。英特爾已經實現了一條400MHz的系統匯流排、一個高級傳輸快取(L2)、一個執行跟蹤快取(L1)、一個高級動態執行引擎和一個低延遲的一級數據快取。這些功能協同工作,快速地將指令和數據提供給處理器的高性能處理單元,使他們保持處理代碼的狀態而不是在高頻率下僅僅處於空閒等待。
減少一項任務所需指令的數量 Intel NetBurst微處理器體系結構實現了144條新的SIMD指令,稱為流式SIMD擴展指令2(SSE 2)。這些新指令支持128位的SIMD整形操作和128位的SIMD雙精度浮點數操作。通過將一條給定指令所能操作的數據量翻番,則一個代碼循環僅僅需要執行其中半數的指令即可。
NetBurst 功能細節
超流水線技術 Intel NetBurst中的超流水線技術使得流水線的深度相比P6微處理器體系結構的提高了一倍。執行跟蹤快取 它是實現一級指令快取的創新方法,通過捕捉解碼的x86指令(微指令),從主要的執行循環中去除與指令解碼器相關的延遲。
快速執行引擎 通過構架設計、物理設計和電路設計的組合,處理器中的簡單算術邏輯單元將以兩倍於處理器核心的頻率運行。
400MHz系統匯流排 400MHz系統匯流排通過一種物理信號機制,提供了持續的數據傳輸。
先進的動態處理 高級動態處理引擎是一個高深度、無序隨機且保持執行單元持續處理命令的引擎。
高級傳輸快取 256KB二級高速傳輸快取,通過二級快取和處理機核心之間的通道,傳輸大量的數據。Intel Xeon 處理器Pentium 4處理器能夠以32bytes的倍數來計算數據傳輸率,計算結果以GB/s為單位進行報告。
Intel NetBurst性能展望
性能水準隨著套用範疇的改變而改變,套用的趨向是指令的處理,在新的微結構上處理的指令的順序的最佳化。在這些方面,通過現有的許多軟體套用,Intel Xeon 處理器,Pentium 4處理器表現出了明顯的性能提升。
基於Intel NetBurst微架構的Intel Xeon、Pentium 4處理器只有通過一些特定領域的套用才能實現性能的加速。在這些領域,用戶能夠真正使用它們並使它們產生新的價值。