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Warum sind neuere Generationen von Prozessoren schneller bei gleicher Taktgeschwindigkeit?


Sie könnten gespannt sein, wie neuere Generationen von Prozessoren 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-Post hat Antworten auf Fragen eines neugierigen Lesers.

Die heutige Frage-Antwort-Sitzung kommt dank SuperUser zustande - einer Unterteilung von Stack Exchange, einer Community-gesteuerten Gruppierung von Q & A-Websites.

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 zum Beispiel ein 2,66 GHz Dual Core Core i5 schneller sein als ein 2,66 GHz Core 2 Duo, der auch Dual-Core ist?

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

Warum sind neuere Prozessorgenerationen schneller bei gleicher Taktfrequenz?

Die Antwort

SuperUser-Mitarbeiter David Schwartz und Breakthrough haben die Antwort für uns. David Schwartz:

Normalerweise liegt das 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 den Speicher.
  2. Mehr Ausführungseinheiten bedeutet weniger Zeit, um auf einen Befehl zu warten.
  3. Bessere Verzweigungsvorhersage bedeutet weniger Zeitverlust spekulativ Ausführen von Befehlen, die nie wirklich ausgeführt werden müssen.
  4. Verbesserungen der Ausführungseinheit bedeuten weniger Zeit bis zum Abschluss der Anweisungen.
  5. Kürzere Pipelines bedeuten, dass Pipelines schneller gefüllt werden.

Und so weiter.

Gefolgt von Antwort von Breakthrough:

Die absolute definitive Referenz sind die Intel 64 und IA-32 Architectures Software Developer Handbücher. Sie stellen die Änderungen zwischen den Architekturen detailliert dar und stellen eine großartige Ressource zum Verständnis der x86-Architektur dar.

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 enthält die gewünschten Informationen.

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

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

Die vollständige Liste finden Sie unter dem obigen Link (Band 1, Kapitel 2.2).

Lesen Sie mehr über diese interessante Diskussion über den unten stehenden Link!


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