荔园在线
荔园之美，在春之萌芽，在夏之绽放，在秋之收获，在冬之沉淀
[回到开始]
[上一篇][下一篇]
发信人: Shining (天上星星亮晶晶), 信区: Hardware
标 题: 看看INTEL的Willamette
发信站: BBS 荔园晨风站 (Fri Mar 17 14:33:10 2000), 转信
Willamette是披着羊皮的狼吗？Willamette是INTEL下一代CPU的代号。他是继
P6家族后新型CPU家族中的第一位成员。INTEL的P6家族是从几年前的Pentium Pro
开始的，她为INTEL的新系列CPU打下了基础。Pentium Pro有多种时钟频率和L2的
配置。它的内部L2是与CPU核心速度相同的。随后的继承者Intel Pentium II，在
结构上没有什么大的改变，仅加入了MMX指令，但却将L2的速度降为了CPU的一半。
在后来的 Intel Pentium III则在原来的P6核心上加了一些改进。例如，增加了
SSE指令，即流动性的SIMD扩展，极大的增强了CPU的浮点能力和3D应用的处理能力
，同时加入了INTEL系列号。而最近的Intel Pentium III Coppermine则又将L2的
速度回归到CPU核心的速度了。不过，当时的Pentium Pro的L2是与CPU在一个包装
里，那时候是需要TAG RAM的，而到了铜矿则将L2和CPU进行了完全的ON DIE集成，
不但大大降低了CPU缓存的延迟，同时也有效的节约了成本。
Intel的Willamette CPU则是基于一个新的32位的微结构。同时装备了新的
SSE2、ON-DIE的L2缓存、还有一些能让该CPU运行在高速下新的改进。因此，在传
送性能上将明显的超越IA-32的CPU，例如PII/PIII。
Intel的SSE2
Willamette中加入了新的SSE2指令，包括了新的76条SIMD指令，和68条增强型
的整数指令。所以，现在总共有144条SIMD指令来增强CPU的浮点能力以及多媒体和
3D的能力。从程序师的角度看，Willamette的设计模型与原来的MMX技术和
PII/PIII中用到的SSE模型没有什么很大的区别。但是，设计师有很大的弹性空间
，新的SSE2指令不但要扮演浮点和整数运算的角色，同时还要处理从MMX寄存器中
打包过来的整数流。引入Willamette的新的SIMD指令同时包括了浮点指令和整数指
令，他们的目的是要打破现在X86CPU中的主要瓶颈：X86的浮点算数运算单元
--X87FPU。如果我们进一步的看看X87FPU的话，我们可以发现这越来越老的FPU已
经在兼容性方面存在了相当严重的局限性。所以，使用SSE2来替代X87FPU是一条很
好的解决瓶颈的路。另外，如果INTEL可以找到足够支持SSE2的软件开发商并给与
他们足够的动力来开发使用SSE2的浮点操作的软件，那么Willamette SSE2 FPU部
分所提供的浮点性能将是以前X87FPU所提供的浮点性能的十倍！
长管道：
Willamette装备了有20个阶段管道的指令。这是目前X86CPU中所装备的最长的
管道。INTEL已经找到了一个办法可以让Willamette运行在一个极高的频率下，将
超过1.5GHz。通过替换掉与时钟持续时间相反的阶段数，长管道可以用来增加CPU
的频率。一个10阶段的管到可以将一个指令分为10步来做，并且在10个时钟周期内
处理完整个指令。Willamette则用20个时钟周期来完成一条指令。这样一来，每个时钟周
期内所需要处理的指令就会变的非常小，而单个时钟周期也就相对的变短。在一条
指令处理上所需要的时钟周期数称为指令延迟。拥有一条长的管道意味着一个长的
指令延迟。而了减小从主存中读取每一条新的指令所引起的性能损失，所有现代的
X86CPU都使用了指令缓冲。由于更长的管道与所导致的更长的指令延迟，缓冲中的
指令的更换就需要更长的时间。所以，在缓冲中就必须攒了足够的指令后进行处理
，才能保证CPU的有效工作。这样一来，一个管道数量变少的CPU反而需要一个更大
缓冲了。
高速的ALU
众所周知，整数运算都是在ALU中进行的。所谓ALU就是算数逻辑单元。（
Arithmetic Logic Unit），Willamette的ALU使用了一个新的方法来减少某些整数
指令的延迟从而弥补了长管道的缺点。通常，一个ALU是在一个时钟周期的上升沿
来处理一条指令的：但是Willamette的ALU则是上升沿和下降沿同时可以处理指令
。这样就有效的双倍的处理了某些整数指令，加快了处理的速度。
跟踪缓冲
另外一个有助于性能上的提高的设计是跟踪缓冲。跟踪缓冲用来储存每一条指
令在执行时候的顺序的。例如，如果指令A从100的位置跳到了指令B在200的位置。
那么跟踪缓冲则会将第二条指令B恰好在指令A后面的位置记录下来。所以，在
Willamette中使用跟踪缓冲后，通过记录指令的正确位置大大简化了处理的步骤。
另外，对于所有的长管道的CPU来说，如果分支预测越准确的话，则CPU的性能表现
越好。
Willamette分支预测能力就是有效的结合目前所有分支预测的有效方案，并通过改
进以前P6家族的分支预测运算法则而最后得出的。
虽然， Willamette将很有可能是第一个冲破1.5 GHz的CPU，但是由于其长的
管道流水线和长的指令延迟，在实际表现上届时和铜矿相比未必就能够有压倒性的
优势。但是，如果INTEL届时可以使软件商们开发出大量的支持SSE2的软件的话，
Willamette在运行这些软件时候的速度和能力可不是现在或即将推出的CPU能够比
的。当然，开发出支持SSE2的这些软件和重写应用程序是需要时间的。但是，
INTEL在过去的时间内已经证明了他的CPU获得了绝大多数软件商的良好支持，所以
我们认为这件事情是不难办到的。
综上所述，INTEL已经在他的 WillametteCPU中装备了一些具有革命性的解决方案
来使 Willamette达到或超过1.5GHz。新的SSE2指令，长的管道流水线，跟踪缓冲
，以及改进的分支预测的运算法则等等这一切，都可以证明 Willamette确实是一
头披着羊皮的狼！我们还要密切注视INTEL开发 Willamette的动向，因此请朋友们
密切注意我们的报道。
--
那天,黄昏,开始飘起了白雪
忧伤,开满山岗,等青春散场
午夜的电影,写满古老的恋情
黑暗中,为年轻歌唱......
※ 来源:·BBS 荔园晨风站 bbs.szu.edu.cn·[FROM: 192.168.29.99]
[回到开始]
[上一篇][下一篇]
荔园在线首页 友情链接：深圳大学 深大招生 荔园晨风BBS S-Term软件 网络书店