Warum sind neuere Generationen von Prozessoren schneller bei gleicher Taktfrequenz?

Sie könnten gespannt sein, wie neuere Prozessorgenerationen bei gleichen Taktraten schneller sein können als ältere Prozessoren. Sind es nur Veränderungen in der physischen Architektur oder ist es etwas mehr? Der heutige SuperUser Q & A Beitrag hat die Antworten auf die Fragen eines neugierigen Lesers.

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Foto mit freundlicher Genehmigung von Rodrigo Senna( Flickr).

Die Frage

SuperUser reader agz möchte wissen, warum neuere Generationen von Prozessoren bei gleicher Taktfrequenz schneller sind:

Warum wäre zum Beispiel ein 2,66 GHz Dual-Core Core i5 schneller als ein 2,66 GHz Core 2 Duoauch Dual-Core?

Liegt dies an neueren Anweisungen, die Informationen in weniger Taktzyklen verarbeiten können? Welche anderen architektonischen Veränderungen sind beteiligt?

Warum sind neuere Generationen von Prozessoren schneller bei gleicher Taktfrequenz?

Die Antworten von

SuperUser David Schwartz und Breakthrough haben die Antwort für uns. Erstens, David Schwartz:

Normalerweise liegt es nicht an neueren Anweisungen. Es ist nur so, weil der Prozessor weniger Befehlszyklen benötigt, um die gleichen Befehle auszuführen. Dies kann eine Vielzahl von Gründen haben:

1. Große Caches bedeuten weniger Zeitverlust beim Warten auf Speicher.
2. Mehr Ausführungseinheiten bedeuten weniger Zeit, um auf den Befehl zu warten.
3. Bessere Verzweigungsvorhersage bedeutet weniger Zeitverschwendung, wenn spekulativ Befehle ausgeführt werden, die niemals wirklich ausgeführt werden müssen.
4. Verbesserungen an der Ausführungseinheit bedeuten weniger Zeit bis zum Abschluss der Anweisungen.
5. Kürzere Pipelines bedeuten, dass sich Pipelines schneller füllen.

Und so weiter.

Gefolgt von der Antwort von Breakthrough:

Die absolute definitive Referenz sind die Intel 64 und IA-32 Architectures Software Developer Handbücher. Sie beschreiben detailliert die Änderungen zwischen Architekturen und sie sind eine großartige Ressource, um die x86-Architektur zu verstehen.

Ich würde empfehlen, dass Sie die kombinierten Volumes 1 bis 3C herunterladen( erster Download-Link auf der oben verlinkten Seite).Band 1, Kapitel 2.2 hat die gewünschten Informationen.

Einige allgemeine Unterschiede, die in diesem Kapitel von den Nehalem / Sandy Bridge-Mikroarchitekturen auftauchen, sind:

• Verbesserte Verzweigungsvorhersage, schnellere Wiederherstellung nach Fehlvorhersage
• HyperThreading Technology
• Integrierter Speichercontroller, neue Cache-Hierarchie
• Schneller GleitkommaausnahmeHandhabung( nur Sandy Bridge)
• LEA-Bandbreitenverbesserung( nur Sandy Bridge)
• AVX-Befehlserweiterungen( nur Sandy Bridge)

Die vollständige Liste finden Sie im oben angegebenen Link( Band 1, Kapitel 2.2).

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