Реклама:

Все производители компьютеров хотят, чтобы их системы работали как можно быстрее. В этом разделе мы рассмотрим ряд передовых технологий повышения производительности системы (в первую очередь - процессора и памяти), которые исследуются в настоящее время. Поскольку в компьютерной индустрии конкуренция очень острая, между появлением новой идеи о повышении скорости работы компьютера и воплощением этой идеи обычно проходит очень немного времени. Следовательно, большинство идей, которые мы сейчас будем обсуждать, вероятнее всего уже применяются в производстве.

Рассматриваемые усовершенствования можно разделить на две категории, касающиеся реализации и архитектуры. Усовершенствования реализации - это такие способы построения новых процессора и памяти, после применения которых система работает быстрее, но архитектура при этом не меняется. Изменение реализации без изменения архитектуры означает, что устаревшие программы смогут работать на новой машине, а это очень важно для успешной продажи. Чтобы усовершенствовать реализацию, можно, например, использовать более быстрый задающий генератор, но это - не единственный способ. Отметим, что рост производительности от процессора 80386 к процессорам 80486, Pentium, Pentium Pro, а затем и к Pentium II, достигался без изменения архитектуры.

Однако некоторые варианты усовершенствований можно реализовать только путем изменения архитектуры. Иногда, например, нужно добавить новые команды или регистры, причем таким образом, чтобы устаревшие программы могли работать на новых моделях. В этом случае для достижения максимальной производительности программное обеспечение приходится переделывать или, по крайней мере, заново компилировать на новом компиляторе.

Однако один раз в несколько десятилетий разработчики понимают, что старая архитектура уже никуда не годится и единственный способ развивать технологии дальше - начать все заново. Таким революционным скачком было появление в 80-х годах RISC-архитектуры, а сейчас уже приближается следующий прорыв. Мы рассмотрим соответствующий пример (Intel IA-64) в главе 5.

Далее в этом разделе мы расскажем о четырех приемах повышения производительности процессора. Начнем мы с трех хорошо зарекомендовавших себя вариантов усовершенствования реализации, а затем перейдем к варианту, требующему незначительного усовершенствования архитектуры. Указанные приемы касаются кэш-памяти, прогнозирования ветвлений, выполнения с изменением очередности и подменой регистров, а также спекулятивного выполнения.

Семиступенчатый конвейер - микроархитектура Mic-4 || Оглавление || Кэш-память4