Barcelona架构解析: AMD的反击(5)

文章出处：AnandTech  作者：HighDiy  发布时间：2007-03-19

Barcelona:堆栈与执行优化

　　Intel最早的Pentium M处理器引入了一项名为“dedicated stack manager”（专注堆栈管理器）的新特性，正如其名字所暗示的一样，专注堆栈管理器专门处理所有的X86堆栈操作（例如push, pop, call, return等）。它将这些伐数据集中处理而无需其他执行单元参与，这尤其简化了CPU整数执行单元的工作，加快了整数执行单元的处理速度。

　　AMD在Barcelona中也引入了类似的技术，AMD称之为Sideband Stack Optimizer（边带堆栈优化器）。有了边带堆栈优化器，处理器中的伐指令不再需要经过3路编码，也不再由整数执行单元处理，这加快了堆栈的处理速度，也同时加快了整数执行单元的处理速度。

　　在Intel Core微构架中一个重要改进是OOOE乱序执行：当装载指令队列发生等待时，处理器可以将队列后方处于等待的指令优先装载并执行，而不是一直等待到堵塞结束。平均而言，约30%的指令会发生一定时间的堵塞，这一乱序执行模式的引入，使新构架CPU性能有了明显的提高。AMD的K8构架并不支持OOOE乱序执行指令，所以即使K8构架有优秀的内置内存控制器，也依然被对手Core架构击败。正视这一技术上的落后，AMD在K8L构架的首款芯片Barcelona上及时改进为OOOE技术，这一改进必将为K8L构架的性能带来极大的提高。

　　Barcelona将可以乱序执行指令，同样也可以在前一指令尚未处理完成时，装载并用空载单元处理下一指令，即使这两条指令需要读取不同的内存地址。Barcelona拥有3个地址生成单元，可以完成3个寄存指令每周期，而Core构架每周期只能执行1次-K8L构架的寄存速度要比Core构架强大3倍。

　　K8L构架中加入了新的SSE4指令扩展：SSEEXTRQ/INSERTQ指令和MOVNTSD/MOVNTSS指令。前者可以将多条指令合并为一条指令执行，后者用来计算流量寄存指令。Intel也会将在稍候发布的Penryn处理器中加入。

Barcelona:更快的内存控制器

　　当年当AMD将内存控制器集成至CPU内部时，我们看到了崭新而强大的K8构架。如今，Barcelona的内存控制器在设计上将又一次极大的改进其内存性能。

　　 Intel Xeon服务器所使用的FB-DIMM内存一大优势是，可以同时执行读和写命令到AMB，而在标准的DDR2内存中，你只能同时进行一个操作，而且读和写的切换会有非常大的损失。如果是一连串的随机混合执行的话，将会带来非常严重的资源浪费，而如果是先全部读然后再转换到写的话，就可以避免性能的损失。K8内存控制器就采用读取优先于写的策略来提高运行效率，但是Barcelona则更加智能化。

　　但是读取的数据会被先存放在buffer中，而不采用先直接执行写，但当它的容量达到了极限就会溢出，为了避免这种情况，在此之前才对读写之间进行切换，同时可以带来带宽和延迟方面效率的提高。K8核心配备的是128-bits宽度的单内存控制器，但是在Barcelona中，AMD把它分割成两个64-bit，每个控制器可以独立的进行操作，因此它可以带来效率上的不小提升，尤其是在四核执行的环境下，每个核心可以独立占有内存访问资源。

　　Barcelonas中集成的北桥部分(注意不是主板北桥)也被设计成更高的带宽，更深的buffers将允许更高的带宽利用率，同时北桥自身已经可以使用未来的内存技术，比如DDR3。

　　内存控制器的预取功能是运用相当广泛、十分重要的一项功能。预取可以减少内存延迟对整体性能的负面影响。当NVIDIA发布nForce2主板时，重点介绍的就是nForce2芯片组的128位智能预取功能。INTEL在发布Core 2处理器之时也强调了CORE构架每核心拥有三个预取单元。

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