我刚刚了解了超标量处理器（https://en.wikipedia.org/wiki/Superscalar_processor）。
我还了解到，随着超标量处理器宽度/方式数量的增加，事情变得更加复杂，复杂性增加得如此之快，以至于最好添加更多内核而不是更多宽度。我的导师说，在 4 路和 8 路超标量之间添加更多方法是不值得的。
这让我想知道：英特尔在哪里停止添加方式并开始添加内核？我的英特尔第 8 代酷睿 i7 的每个核心有多少种方式？
方法的概念甚至适用于这些处理器吗？
问问题
1466 次
1 回答
9
有关此类管道的详细信息，请参阅Agner Fog 的微架构指南。 https://www.realworldtech.com/haswell-cpu/以及带有框图的 Haswell 的 uarch 深入研究。（以及 David Kanter 关于其他 uarches 的一些文章的链接，例如 SnB 和 Core2，以及 AMD Bulldozer 和 K8。）还有https://stackoverflow.com/tags/x86/info中的其他链接
是的，现代 x86 内核是超标量乱序执行。自 PPro 以来，基本原理没有改变：将 x86 机器代码解码为可由 ROB + RS 调度的微操作 (uop)。
（术语：Intel 使用“issue”表示“复制到乱序后端”，“dispatch”表示“从调度程序发送到执行单元”，分配资源并更新 RAT。在计算机体系结构领域的其他许多领域，人们使用相反的术语。）
Intel，因为 Core 2 在 issue/rename/allocate 阶段是 4 uops 宽的超标量，是最窄的瓶颈。 （在此之前，从 PPro 到 Pentium-M，它是 3 宽。）Core 2 在实践中很少能维持这种状态，因为有太多其他瓶颈。Skylake 通常可以在高吞吐量代码中非常接近。
为了在每个融合域 uop 中进行更多工作，需要将 ALU uop 与其内存源负载进行微融合。以及例如 cmp/test + jcc 的宏融合，因此比较和分支指令一起解码为一个 uop。（请参阅 Agner Fog 的微架构指南）。这包括您的 Kaby 或 Coffee Lake CPU。未融合域的最大持续吞吐量为每时钟 7 微秒，在 Skylake 的实践中可以实现。在突发中，调度程序可以向每个端口发送微指令。
Ice Lake (Sunny Cove uarch) 将发行阶段扩大到 5。
AMD Zen 的宽度是 6 uop，但只有 5条指令宽，所以在运行至少一些 2-uop 指令时，它只能达到 6 uop/clock。例如 256 位 AVX SIMD 指令，将其解码为 2x 128 位一半（或更糟的是，对于车道交叉洗牌）。
Skylake 将传统解码器扩大到 5 微指令/时钟，将 uop 缓存提取扩展到 6 微指令/时钟，从 Broadwell 的 SnB 中的 4/时钟提高。这在更多时间隐藏了前端气泡，并在高吞吐量代码中使问题/重命名阶段在更多时间以每时钟 4 uop 的速度提供。（阶段之间有缓冲区/队列，例如提供问题/重命名阶段的 64 uop IDQ。）
这包括您的 Kaby 或 Coffee Lake CPU：微架构上，KBL 中的 IA 内核与 SKL 相同，Coffee Lake 是一个非常小的调整（修复了 SKL 在微码更新中由于部分寄存器合并 uop 而必须禁用的循环缓冲区勘误，又名 CPU 错误）。KBL 和 CFL 具有比 SKL 更好的 GPU，但 x86 内核基本相同。
是的，对于大多数代码来说，超过 3 或 4 宽的回报会递减，但 SMT 让宽核心可以同时在两个（或 4 或 8 个）执行线程中找到 ILP。这使得更宽的内核不会被浪费，但内核的成本与宽度的线性比例超过线性比例，因此只有在有时单个线程可以使用大部分宽度时才这样做。否则，您只会构建更多更小的内核。（至少如果您有一个可扩展的互连以支持更多内核......）我的回答为什么不制造一个大 CPU 内核？关于electronics.SE 有更多关于权衡和实际工作负载中可用的有限ILP 的详细信息。
于 2019-10-16T17:39:51.063 回答