PC的足迹--生死时速《五》

来源:互联网 发布:java中常用关键字 编辑:程序博客网 时间:2024/03/29 03:18

“你CPU现在的主频是多少?是否需要升级?”,中关村的每一个摊位都在向行人兜售着手中的处理器。“现在还不想升级,因为Pentium IV马上就要问世,我这次可要一步到位”,路过的一个行人不屑地回答着。

“这样设计的处理器效果可能不好,我的研究人员还没有完成最终的量化分析,可能这样的处理器对某些计算密集的课题有帮助,但是我们的客户不一定需要这样的处理器”,Intel的一位总设计师的话还没有说完。

“我的部下天天都在和各类客户打交道,客户需要的是什么我们比你们这些闭门造车的人清楚得多。主频,客户需要的是主频。失去这个制高点,Intel将失去全部”,Intel一位资深市场总裁高亢的声音刺破云霄,全场鸦雀无声。

Pentium IV处理器被迅速催熟。20001120日,Pentium IV问世,最高主频为1.5GHz,一举超越之前所有PC处理器的主频[22]。这颗处理器使用Netburst构架,为了提高处理器的主频,Pentium IV将指令流水线从Pentium III10级扩大到了20级。这种流水线级数的提高有利于处理器频率的提升,在处理器中如果一条指令的执行需要10ns完成,如果将这条指令的执行分为10步完成,处理器的主频为1GHz,如果将这条指令的执行分为20步完成,处理器的主频就可以达到2GHz

Pentium IV后期使用的Prescott内核的指令流水线已经达到了31级,Pentium IV处理器也开始不断刷新PC处理器主频的记录,Pentium IV发布时的最高频率是1.5GHZ2001827Intel将这一记录提高到了2.0GHz200217日,这个值为2.2GHz200242日是2.4GHz20021114日,Pentium IV 3.06GHz发布,Intel在这个产品中第一次引入了超线程技术;到了Pentium IV时代的后期,号称为Extreme EditionPentium IV将主频提高到了3.8GHz。后来更有位来自日本的超级玩家,将Pentium IV主频的记录提高到令人恐怖的7132.82MHz

Pentium IV主频的提高并没有与性能的提升成正比,而是呈一个底数相当大的对数增长。虽然Intel一再强调Pentium IVPentium III快得多,但是许多测试结果显示Pentium IV除了在某些视频、音频等一些多媒体应用有不俗的表现外,在其他的大部分应用中其得分不如Athlon,甚至不如Pentium III

Pentium IV过长的流水线很容易被打断,一条预测不成功的转移指令,外部中断事件和异常处理都可以打断指令流水的执行。打断指令流水线、清空指令流水线的代价对于Pentium IV显得过于昂贵,因为Pentium IV的流水线太长了。流水线性能将直接影响处理器的性能,Intel天才的工程师们耗尽了脑汁增加了一项又一项功能,提高指令流水的效率。

Pentium IV还引入TCTrace Cache),在这个TC中不是直接存储IA32的指令,而是μops,因为μops才是Pentium IV指令流水可以直接使用的指令;增加了BTSBranch Trace Store)逻辑,处理器最后一个转移指令、中断和异常可以记录在这里;使用硬件实现数据预取;使用前端总线传递中断信息而不是之前的3-wireAPIC总线;并在FrontEnd上增加了BTBBranch Target Buffer[13]

这些新增的功能足以证明Pentium IV确实使用了有别于Pentium III的技术,只是这些技术再多也弥补不了体系结构上的缺陷。在主频与效率呈对数增长,与功耗呈指数增长的大前提下,功能上的增强显得苍白无力。

在这段时间里,AMD主要以Athlon XP系列处理器对抗Pentium IVAthlon XP系列处理器是AMD历史上跨时最长,影响最大的一代处理器。200110月,AMD使用Palomino内核的第一代Athlon XP处理器面世,20024月和20031月,AMD陆续推出基于Thoroughbred内核和Barton内核的第二、第三代Athlon XP处理器[21]

Athlon XP处理器率先使用了PRPerformance Rate)值标定处理器而不是直接使用主频,如Athlon XP 2000+处理器的主频是1.67GHz,而其与Pentium IV 2.0G的性能相当。PR值的提出实际上是AMD的不得已,从主频的提升速度上看,AMDAthlon XP无法和IntelPentium IV抗衡。不过AMDPR标定有些保守,许多Benchmark程序的结果显示AMDPR标定值超过实际值,Athlon XP 2000+的实际性能超过了Pentium IV 2.0G

PR值的出现,使客户逐渐认识到高频未必意味着高能,但是在Intel巨大的市场营销能力和前期产品优势明显的巨大惯性作用下,多数客户认为Pentium IV可能并不完美,但至少比AMDAthlon XP稍微强些。AMD在无奈中选择等待。

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