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奔腾IV 1.4/1.5 GHz抢先测试(2)

http://tech.sina.com.cn 2000/11/22 16:09 天极网 屁兔毛毛

  PIII处理器采用的0.18微米制程的速度上限就在1.1-1.2GHz左右,P4处理器的起跳速度是1.4GHz, 这是相同制造工艺,不同架构的PIII处理器所无法达到的。Intel今天发布的1.4GHz、1.5GHz P4处理器还是采用了了0.18微米制造工艺,铝互联制程。那么Intel是如何让不能制造出1.13GHz PIII处理器的工艺来制造1.4、1.5GHz的P4处理器呢?答案就在于架构设计,P4 Netburst(网际爆发)微架构的设计特点就是处理器的主频速度和每个时钟周期内单位计算管线完成指令的数目成反比,单位计算管线的完成的指令越少,处理器的主频越高,但是单位计算管线效能的下降必要影响到处理器的整体计算能力,所以说P4处理器主频的提高,是在牺牲部分效能的前提下达成的。

  Intel宣称P4处理器所采用的Netburst(网际爆发)微架构设计可以让P4处理器的主频速度比PIII的速度上限提高40%左右,也就是说Netburst(网际爆发)微架构设计的处理器速度上限在1.55-1.7GHz之间。这样的上限速度,就目前来看足以对抗目前AMD铜制程100MHZ DDR外频的雷鸟处理器了。另外明年下半年0.13微米铜制程的启用,也对P4处理器的效能有推波助澜之功效。

2.超长计算管线的不足和弥补

  
Intel这次在P4处理器中采用的Netburst微架构设计,可以说是一个缓兵之计,在不改造现有0.18微米铝制程的前提下,提升处理器的速度。但是这种缓兵之计的缺点也是显而易见的。第一,由于P4处理器采用了20层的超长计算管线,每层计算管线每层分配到工作量的减小,每个时钟周期内获得的指令也相应减少,也就是IPC(Instructions Per Clock)的减少。这种减少意味着Pentium 4处理器每个时钟周期内效率的降低,这也是在许多先期测试中,Pentium 4处理器效能要差于Pentium III处理器和Athlon处理器的主要原因之一。

  第二,由于目前处理器都使用了分支预测功能来提高内核计算管线的指令处理效能,因此有一个预测错误,整个任务都得从计算管线头部重新开始执行,显然Pentium III处理器中12层计算管线由于预测错误而重新开始执行微操作的时间要短于具有20层计算管线的P4处理器。

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