處理器革命：二代酷睿處理器性能對(duì)比
二、物理寄存器文件(PRF)和執(zhí)行改進(jìn)
類似于AMD的推土機(jī)、山貓，Intel SNB也使用了物理寄存器文件。Core 2、Nehalem架構(gòu)中，每個(gè)微指令需要的每個(gè)操作數(shù)都有一份拷貝，這就意味著亂序執(zhí)行硬件(調(diào)度器/重排序緩存/關(guān)聯(lián)隊(duì)列)必須要非常大，以便容納微指令和相關(guān)數(shù)據(jù)。Core Duo時(shí)代是80-bit，加入SSE指令集后增至128-bit，現(xiàn)在又有了AVX指令集，按照趨勢(shì)會(huì)翻番至256-bit。
RPF在寄存器文件中存儲(chǔ)微指令操作數(shù)，而微指令在亂序執(zhí)行引擎中只會(huì)攜帶指向操作數(shù)的指針，而非數(shù)據(jù)本身。這就大大降低了亂序執(zhí)行硬件的功耗(轉(zhuǎn)移大量數(shù)據(jù)很費(fèi)電的)，同時(shí)也減小了流水線的核心面積，數(shù)據(jù)流窗口也增大了三分之一。
核心面積的精簡(jiǎn)正是AVX指令(SNB最主要革新之一)集得以實(shí)現(xiàn)并保證良好性能的關(guān)鍵所在。以最小的核心面積代價(jià)，Intel將所有SIMD單元都轉(zhuǎn)向了256-bit。
AVX支持256-bit操作數(shù)，相當(dāng)消耗晶體管與核心面積，而RPF的使用加大了亂序執(zhí)行緩沖，能夠很好地滿足更高吞吐量的浮點(diǎn)引擎。
Nehalem架構(gòu)中有三個(gè)執(zhí)行端口和三個(gè)執(zhí)行單元堆棧：
SNB允許256-bit AVX指令借用128-bit的整數(shù)SIMD數(shù)據(jù)路徑，這就使用最小的核心面積實(shí)現(xiàn)了雙倍的浮點(diǎn)吞吐量，每個(gè)時(shí)鐘可以進(jìn)行兩個(gè)256-bit AVX操作。另外執(zhí)行硬件和路徑的上位128-bit是受電源柵極(Power Gate)控制的，標(biāo)準(zhǔn)128-bit SSE操作不會(huì)因?yàn)?56-bit擴(kuò)展而增加功耗。
AMD推土機(jī)架構(gòu)對(duì)AVX的支持則有所不同，使用了兩個(gè)128-bit SSE路徑來(lái)合并成256-bit AVX操作，即使八核心(四模塊)推土機(jī)的256-bit AVX吞吐量也要比四核心SNB少一半，不過(guò)實(shí)際影響完全取決于應(yīng)用程序如何利用AVX。 SNB的峰值浮點(diǎn)性能翻了一番，這就對(duì)載入和存儲(chǔ)單元提出了更高要求。Nehalem/Westmere架構(gòu)中有三個(gè)載入和存儲(chǔ)端口：載入、存儲(chǔ)地址、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
SNB架構(gòu)中載入和存儲(chǔ)地址端口是對(duì)稱的，都可以執(zhí)行載入或者存儲(chǔ)地址，載入帶寬因此翻倍。 SNB的整數(shù)執(zhí)行也有了改進(jìn)，只是比較有限。ADC指令吞吐量翻番，乘法運(yùn)算可加速25％。
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