處理器革命：二代酷睿處理器性能對(duì)比
一、緩存
從高級(jí)層面角度看，SNB架構(gòu)只是一次進(jìn)化，但是如果看看Nehalem/Westmere以來(lái)晶體管變化的規(guī)模，絕對(duì)是一次革命。 Core 2引入了一種叫作循環(huán)流檢測(cè)器(LSD)的邏輯塊，檢測(cè)到CPU執(zhí)行軟件循環(huán)的時(shí)候就會(huì)關(guān)閉分枝預(yù)測(cè)器、預(yù)取/解碼引擎，然后通過自身緩存的微指令(micro-ops)供給執(zhí)行單元。這種做法通過在循環(huán)執(zhí)行的時(shí)候關(guān)閉前端節(jié)省了功耗，并改進(jìn)了性能。
SNB里又增加了一個(gè)微指令緩存，用于在指令解碼時(shí)臨時(shí)存放。這里沒有什么嚴(yán)格的算法，指令只要在解碼就會(huì)放入緩存。預(yù)取硬件獲得一個(gè)新指令的時(shí)候，會(huì)首先檢查它是否存在于微指令緩存中，如是則由緩存為其余的管線服務(wù)，前端隨之關(guān)閉。解碼硬件是x86管線里非常復(fù)雜的部分，關(guān)閉它能夠節(jié)約大量的功耗。如果這種技術(shù)也能引入到Atom處理器架構(gòu)中，無(wú)疑也能使之受益匪淺。
這個(gè)緩存是直接映射的，能存儲(chǔ)大約1.5K微指令，相當(dāng)于6KB指令緩存。它位于一級(jí)指令緩存內(nèi)，大多數(shù)程序的命中率都能達(dá)到80％左右，而且?guī)捯蚕啾纫患?jí)指令緩存更高、更穩(wěn)定。真正的一級(jí)指令和數(shù)據(jù)緩存并沒有變，仍然都是32KB，合計(jì)64KB。
這看起來(lái)有點(diǎn)兒像Pentium 4的追蹤緩存，但最大的不同是它并不緩存追蹤，而更像是一個(gè)指令緩存，存儲(chǔ)的是微指令，而非x86指令(macro-ops)。 與此同時(shí)，Intel還完全重新了一個(gè)分支預(yù)測(cè)單元(BPU)，精確度更高，并在三個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新。
第一，標(biāo)準(zhǔn)的BPU都是2-bit預(yù)測(cè)器，每個(gè)分支都使用相關(guān)可信度(強(qiáng)/弱)進(jìn)行標(biāo)記。Intel發(fā)現(xiàn)，這種雙模預(yù)測(cè)器所預(yù)測(cè)的分支幾乎都是強(qiáng)可信度的，因此SNB里多個(gè)分支都使用一個(gè)可信度位，而不是每個(gè)分支對(duì)應(yīng)一個(gè)可信度位，結(jié)果就是在分支歷史表中同樣的位可以對(duì)應(yīng)更多分支，進(jìn)而提高預(yù)測(cè)精確度。
第二，分支目標(biāo)同樣做了翻新。之前的架構(gòu)中分支目標(biāo)的大小都是固定的，但是大多數(shù)目標(biāo)都是相對(duì)近似的。SNB現(xiàn)在支持多個(gè)不同的分支目標(biāo)大小，而不是一味擴(kuò)大尋址能力、保存所有分支目標(biāo)，因而浪費(fèi)的空間更少，CPU能夠跟蹤更多目標(biāo)、加快預(yù)測(cè)速度。
第三，提高分枝預(yù)測(cè)器精度的傳統(tǒng)方法是使用更多的歷史位，但這只對(duì)要求長(zhǎng)指令的特定類型分支有效，SNB于是將分支按照長(zhǎng)短不同歷史進(jìn)行劃分，從而提高預(yù)測(cè)精度。
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