为什么CPU的制作时候,长流水线就频率高,短流水线就低呢?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/14 12:17:39
还有现在Intel的双核有三种不同的型号,这三种型号有什么不同的地方呢??

在网络上经常可以看到对NetBurst(Pentium4)的斥责以及对K8(Athlon 64)与Core(P8?)的褒奖。也经常可以看到诸如“长流水线低能论”,“高频无用论”之类的说法。伴随着主角的离去,它将渐渐的变为只在人们记忆中的存在。但错误的认识不应随着它一起被封存起来。终归,是时候为它“盖棺定论”了。
自从2000年Willamette核心的Pentium 4问世以来。Intel已经相继推出了NorthWood、Prescott等等一系列的基于NetBurst架构的处理器,由此衍生出众多如Pentium 4、Celeron 4/D、XEON、Pentium D/EE等型号的CPU。NetBurst架构垄断Intel的主流民用级CPU设计长达6年之久,算的上史上寿命最长的微构架之一。

我常常用工厂车间与工人来比喻CPU的流水线设计,虽然也许不够确切,但也还算直观。如果用它来形容NetBurst的思路,那就是一个“大舰巨炮”主义下的设计。

为一块CPU(工厂)提升处理能力,最重要的是什么呢?解决这个问题有着很多的思路,而NetBurst的思想很明确,那就是提升处理器流水线的级数,这个做法相当于是在工厂里塞进大量的工人。从最初的Willamette,到末期的Prescott,Intel不断地增加CPU的流水线级数,最终达到了惊人的31级,这比上一代的图拉丁PentiumⅢ已经多了3倍!

增加流水线级数的好处是显而易见的,它使得CPU潜在的处理能力有着大幅提升,但也有着很多缺点。我们再拿工厂做例子:如果Prescott是一条流水线,这条流水线上有31位工人,每个人都负责相对较轻的任务,例如第一个人打开盖子,第二个人拧上螺丝,第三个人......流水线越长,运算就越简单。这样的设计对付大数据的任务非常有效,但是对付小数据量的简单任务时,则有“杀鸡用牛刀”的味道。事实上,我们日常用到的指令,多数都是简单指令,在处理这样的指令时,超长流水线的设计会存在很大的延迟,单周期处理的指令数有限,效率不高。为了改善这一状况,唯一的办法就是提高流水线的速度,减短处理的周期,这样做的直观的表现就是CPU的频率大幅提升。

经常看到这样的说法:“Pentium 4高频长流水线设