超标量(超标量处理器设计姚永斌 PDF)

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超标量执行技术有什么优点?

超标量执行技术优点:利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算。

主频=外频×倍频数:二级缓存(L2 cache),集成于CPU外部的高速缓存, 存取速度与CPU主频相同或与主板频率相同. 容量一般为KB~MB。

MMX(Multi-Media extension)指令技术,增加了多媒体扩展指令集的CPU, 对多媒体信息的处理能力可以提高60%左右。

超标量体系结构基础:

超标量结构的处理器每个时钟周期也并行发射和执行多条指令 . 区别在于 ,VLIW的处理器采用静态调度, 而超标量结构的处理器采用动态指令调度。

在指令执行时根据资源 、数据相关等情况 ,决定是否并行执行指令. 超标量结构是当代多发射微处理器所广泛采用的微体系结构。

cpu的性能指标有哪些

cpu的性能指标有:

1、频率

CPU的频率是指其工作频率,分为主频、外频。主频其实就是CPU内核工作时的时钟频率。CPU的主频所表示的是CPU内数字脉冲信号振荡的速度。外频是系统总线的工作频率,即CPU的基准频率,是CPU与主板之间同步运行的速度。外频速度越高,CPU就可以同时接受更多来自外围设备的数据,从而使整个系统的速度进一步提高。

2、CPU的缓存容量与性能

计算的缓存容量越大,那么他的性能就越好。计算机在进行数据处理和运算时,会把读出来的数据先存储在一旁,然后累计到一定数量以后同时传递,这样就能够把不同设备之间处理速度的差别给解决了,这个就是缓存容量。在处理数据时,数据的临时存放点,按道理,只要缓存容量越大,计算机的数据处理速度将会越大,则计算机运行速度将会越快。

3、CPU工作电压

CPU的正常工作电压的范围比较宽,在计算机发展的初期,这时候CPU的核定电压为5伏左右,后来CPU工艺、技术发展,CPU正常工作所需电压相较以前而言越来越低,最低可达1.1V,如此低电压下的环境,CPU也能正常运行。有些发烧友通过加强工作电压,加强CPU的运转效率,达到超频的目的,极大的提升了CPU的运行效率,但这样是一种消耗CPU使用寿命的不可取的办法。

4、CPU的总线方式

一般来说,我们把CUP内部的总线结构分为三类:单线结构,由一条总线连接内部所有的部件,结构简单,性能低下。双总线结构,连接各部件的总线有两条,被叫做双总线结构。多总线结构,连接CPU内各部件的总线有3条及以上,则构成多总线结构。

5、CPU制造

CPU的制造工艺最早是0.5um的,随着制造水平的提高,后来人们大多用的是0.25um的。如今,科学技术飞速发展,CPU的制造工艺已经开始用纳米衡量了。

6、超标量

超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的,只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构;486以下的CPU属于低标量结构,即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。

什么是超标量??

奔腾芯片制造生产采用地流水线技术有超流水线与超标量两种:

1.超流水线

流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条X86指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行,这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水,即指令预取、译码、执行、写回结果,浮点流水又分为八级流水。

2.超标量

超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理器,其实质是以空间换取时间。而超流水线是通过细化流水、提高主频,使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作,其实质是以时间换取空间。例如Pentium 4的流水线就长达20级。将流水线设计的步(级)越长,其完成一条指令的速度越快,因此才能适应工作主频更高的CPU。但是流水线过长也带来了一定副作用,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象,Intel的奔腾4就出现了这种情况,虽然它的主频可以高达1.4G以上,但其运算性能却远远比不上AMD 1.2G的速龙甚至奔腾III。

CPU的超标量是什么?

1) CPU的时钟频率称为主频, 主频越高, 则计算机工作速度越快; 主板的频率称为外频; 主频与外频的关系为:

(2) 内部缓存(cache), 也叫一级缓存(L1 cache). 这种存储器由SRAM制作, 封装于CPU内部, 存取速度与CPU主频相同. 内部缓存容量越大, 则整机工作速度也越快. 一般容量为KB.

主频=外频×倍频数

(3) 二级缓存(L2 cache). 集成于CPU外部的高速缓存, 存取速度与CPU主频相同或与主板频率相同. 容量一般为KB~MB.

(4) MMX(Multi-Media extension)指令技术. 增加了多媒体扩展指令集的CPU, 对多媒体信息的处理能力可以提高60%左右.

(5) 3D指令技术. 增加了3D扩展指令集的CPU, 可大幅度提高对三维图象的处理速度.

超标量是什么?

1) CPU的时钟频率称为主频, 主频越高, 则计算机工作速度越快; 主板的频率称为外频; 主频与外频的关系为:

(2) 内部缓存(cache), 也叫一级缓存(L1 cache). 这种存储器由SRAM制作, 封装于CPU内部, 存取速度与CPU主频相同. 内部缓存容量越大, 则整机工作速度也越快. 一般容量为KB.

主频=外频×倍频数

(3) 二级缓存(L2 cache). 集成于CPU外部的高速缓存, 存取速度与CPU主频相同或与主板频率相同. 容量一般为KB~MB.

(4) MMX(Multi-Media extension)指令技术. 增加了多媒体扩展指令集的CPU, 对多媒体信息的处理能力可以提高60%左右.

(5) 3D指令技术. 增加了3D扩展指令集的CPU, 可大幅度提高对三维图象的处理速度.

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