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发信人: davi (≡TOPGUY≡), 信区: Hardware
标  题: CPU演义<6>(转)
发信站: BBS 荔园晨风站 (Thu Feb  3 02:10:04 2000), 转信

过去说，每18个月集成电路的复杂度和晶体管的数量会翻一番，是三十多年前就定下的
规矩。这在Intel和AMD的竞争中有了更精确的解释，据我所至，AMD有两支设计队伍，一
支推出新内核的产品，接下来用半年的时间改进Cache方面的性能，再用半年的时间改进
内核，提高性能，到这里已经用去12个月。等过半年以后，另一支设计小组的全新内核
设计的产品又问世了，这就是18个月的花销方法。所以你马上可以得出结论，设计K5和
Athlon的是同一小组，而K6和未来的K8也会是同一小组吧？似乎也不竟然。这种形式的
设计小组在Intel只会多不会少。就在Willamette死拼32位市场的同时，Intel的第一款
代号为Merced的64位处理器Itanium来了。
1．下一代CPU展望
（1）IntelItanium大多数熟悉计算机的爱好者一定都听过Merced这个名字，现在Intel
已经正是为把他命名为Itanium。这将是Intel第一款执行IA-64指令的微处理器。它通过
整合硬件和软件不同方面的优势让处理器在执行代码时能够获得一些暗示和线索，从而
解决流水线因指令相关性和分支带来的效率低下问题，加快代码段的执行。
Intel把它们的IA-64处理器称之为EPIC明确并行指令代码（Explicitly Parallel Inst
ruction Code）。这是种合并了RISC和超长指令字各自优势的技术。其中标准的指令束
长达128位，包含了三个41位的指令和一个5位的模版代码。所有的128位信息被处理器一
次装载并监测。依靠指令的模版代码的信息，三条没有相关性的指令能在不同的执行单
元同时执行。由于在程序编译时做过优化工作，指令束之间也没有相关性问题，可毫无
顾虑地并行执行。
任何流水线最怕遇到的就是分支问题。所谓分支就是处理器执行到这里必须进行某种比
较并决定下面要执行的方向的情况。由于计算机之所以有用，在很大程度就是它自己可
以做出某种判断并决定如何做。所以要把这个问题从程序中全部清理出去是不现实的，
没有办法消除，就一定要优化。Intel采用了预先定义的办法来解决，同时执行两条通路
的指令，等结果出来再放弃错误的方向。
再有就是利用编译器有可能预知分支走向的特性，Intel加入了数据和控制思索到IA-64
指令里。这些新指令允许编译器从主内存中取未来将用到的数据到缓存中。这不是通常
必要的，因为处理器会提前自动读入内存中它认为需要的数据填入缓存，然而如果有分
支引起跳转到内存中另外的某处，那前面预取的指令就作废了，处理器必须等新指令从
内存中取来再执行。一个好的编译器将避免这种情况再次发生到IA-64处理器的身上，硬
件能够自动跟踪改变并做到合理的预取。
Itaniums有128个整数和多媒体寄存器，128个82位浮点寄存器，64个论断寄存器，8个分
支寄存器。这么多的寄存器允许Intel整合动态寄存器堆栈引擎，这将大大提高处理能力
。第一代IA-64的处理器通过他们的浮点单元有6GigaFLOPs的能力（每秒执行60亿次浮点
操作）。
当然，这款全新的CPU也有缺点，由于它对IA-64的关注，使得它在当前的IA-32架构上表
现欠佳。我们不知道市场对这种抛弃过去来换取性能的做法到底能承受到什么程度？但
一开始，支持它的软件一定很少，而且售价昂贵，主流市场不可能有它的容身之处，只
有高端工作站和服务器市场才是它适合待的地方。
（2）AMD K8
或许是要和Intel对着干的心理在作祟，当Intel决心放弃IA-32另起炉灶之时，AMD却要
继续沿着这条路走下去，他们准备扩展X86指令集，走兼容过去的道路。即使这样会在C
PU设计方面带给他们更多的麻烦也在所不惜。于是AMD决定扩展x86架构到64位，并发布
x86-64指令集。这样做的好处是可以最充分地利用现存的所有开发２还橛贗
ntelItaniums的32位表演欠佳，Willama
tte又只专攻32位市场，K8应该能够占有一席之地。关键是它能否及时现身，产量能否跟
得上去？
（3）SGI MIPS R12000
硅元素图像公司（SGI）是一个最容易被想到的能提供高性能系统的地方。在过去这个名
字总是和电影特效联系在一起。从运作方向上SGI在对将Linux系统变成一个合适的工作
站和服务器操作系统报以希望的同时，也试图向NT工作站转型。然而现在他们已经度过
了全盛期，正在走着下坡路。当然这些并不都是SGI的错，许多问题都出在高端工作站整
体利润下滑上。由于并不是每一个人都需要SGI昂贵的?

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