เหตุใดเครื่องยนต์จึงต้องปรับให้เหมาะสมสำหรับโปรเซสเซอร์ใหม่ที่มีสถาปัตยกรรมเดียวกัน

เมื่อมีการเปิดตัวโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่เว็บไซต์ส่วนใหญ่รายงานว่าเอ็นจิ้นเกมและโปรแกรมจำเป็นต้องปรับให้เหมาะกับฮาร์ดแวร์ใหม่ ฉันไม่เข้าใจว่าทำไม โปรเซสเซอร์มักจะมีสถาปัตยกรรมที่กำหนดชนิดของชุดคำสั่งที่ใช้ สิ่งที่เราใช้กันทุกวันนี้คือ amd_x86_64 เหตุใดจึงต้องมีการอัปเดตโปรแกรมหรือคอมไพเลอร์หากโปรเซสเซอร์ทั้งหมดใช้สถาปัตยกรรมเดียวกันนี้ แน่นอนมีฟีเจอร์ภายในตัวประมวลผลใหม่ที่ปรับการทำงานของรหัสเครื่องให้เหมาะสม แต่ทำไมรหัสเครื่องจึงต้องเปลี่ยนหากสถาปัตยกรรมไม่ได้

เพราะแตกต่างกันชั่วอายุของสถาปัตยกรรมเดียวกันสามารถมีชุดคำสั่งที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่นStreaming SIMD Extensionsอาจเป็นชุดคำสั่ง x86 ที่รู้จักกันดีที่สุด แต่ถึงแม้ว่าจะมีเพียงสถาปัตยกรรม x86 เพียงชุดเดียว แต่ก็มี SSE, SSE2, SSE3 และ SSE4 อยู่

แต่ละรุ่นเหล่านี้สามารถรวมคำแนะนำใหม่ที่ให้วิธีการที่รวดเร็วกว่าในการดำเนินการบางอย่าง ตัวอย่างที่เกี่ยวข้องกับเกมอาจเป็นคำแนะนำผลิตภัณฑ์ดอท

ดังนั้นหากมีการรวบรวมเอ็นจิ้นเกมสำหรับสถาปัตยกรรมรุ่นก่อนหน้ามันจะไม่ได้รับการสนับสนุนสำหรับคำแนะนำที่ใหม่กว่าเหล่านี้ ในทำนองเดียวกันอาจจำเป็นต้องปรับแต่งเครื่องยนต์สำหรับคำแนะนำที่ใหม่กว่า ตัวอย่างเช่นSSE4มีการสนับสนุนคำแนะนำผลิตภัณฑ์ดอทที่ทำงานกับข้อมูลอาเรย์ของโครงสร้าง การเพิ่มประสิทธิภาพที่สามารถใช้ประโยชน์จากคำแนะนำที่ใหม่กว่านี้คือการเปลี่ยนเค้าโครงข้อมูลของคุณเป็น array-of-structs

คำตอบของ Maximus นั้นถูกต้องฉันแค่อยากเล่าเรื่องอื่น:

ฮาร์ดแวร์จะเปลี่ยนแปลงในแบบที่คุณต้องการในการเปลี่ยนวิธีการโค้ดของคุณโดยไม่คำนึงถึงคำแนะนำใหม่

• จำนวนแคชที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงหมายความว่าคุณต้องกังวลเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพการแคช / การทำให้แคชใช้ไม่ได้ แคชที่มากขึ้นหมายถึงด้วยข้อมูลขนาดเล็กคุณสามารถมุ่งเน้นน้อยลงเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลมีความต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงประสิทธิภาพ แคชที่น้อยลงหมายความว่านี่อาจเป็นปัญหาและแคชที่น้อยมากหมายถึงโครงสร้างข้อมูลขนาดใหญ่ที่ไม่สำคัญ

• ระดับแคชใหม่หมายความว่าคุณต้องคิดมากเกี่ยวกับวิธีจัดระเบียบชุดข้อมูลที่ใหญ่ขึ้น (L1, vs L2, vs L3 กับ L4)

• แกนประมวลผลเพิ่มเติมหมายถึงคุณต้องคิดว่าคุณจะใช้งานแอพพลิเคชั่นแบบมัลติเธรดได้ดีขึ้นอย่างไร

• นาฬิกาที่เร็วขึ้นหมายถึงคุณต้องเริ่มคิดเกี่ยวกับเวลาแฝงของหน่วยความจำมากกว่าที่คุณต้องคำนึงถึงความเร็วในการคำนวณของ CPU เป็นคอขวดของระบบของคุณ

• จำนวน FPUs ในระบบอาจไม่ตรงกับจำนวน ALU จำนวนเต็มต่อคอร์อีกต่อไป (AMD มี / มีสถาปัตยกรรมแบบนี้)

• จำนวนรอบสัญญาณนาฬิกาที่ใช้ในการคำนวณการทำงานของฉันลดลงหรือเพิ่มขึ้น

• จำนวนของการลงทะเบียนที่มีการเปลี่ยนแปลง

ทั้งหมดนี้มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานจริงอย่างมากกับโปรแกรมที่สร้างข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมพื้นฐานในฮาร์ดแวร์ก่อนหน้านี้ด้วย ISA เดียวกันไม่ว่าจะเป็นค่าบวกหรือค่าลบ

นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงขั้นต้นเช่นการสนับสนุนคำสั่งใหม่ผู้ผลิตไมโครโปรเซสเซอร์ยังคงปรับเปลี่ยนการออกแบบเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องและการออกแบบใหม่ทุกครั้งสามารถมีประสิทธิภาพสัมพัทธ์ที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละคำแนะนำหรือเทคนิค บางทีคุณอาจเขียนโค้ด branchless ที่ปรับให้เหมาะสมบางอย่างสำหรับ Model X แต่ Model Y มีตัวทำนายสาขาที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งจะช่วยลดการลงโทษที่ผิดสำหรับรหัสที่ไม่ใช่สาขา (ซึ่งทำให้การลงทะเบียนใช้งานที่อื่น) . บางที Model Y สนับสนุนการขนานที่มากขึ้นของคำสั่งเวลาแฝงสูงดังนั้นตอนนี้การวนซ้ำที่ไม่ได้ควบคุมของคำสั่งนั้นจะทำให้คุณได้รับปริมาณงานที่ดีขึ้นในขณะที่ Model X ลำดับที่สั้นกว่าก็ดีกว่า

ปัญหาใด ๆ สามารถแก้ไขได้หลายวิธีและทุกโปรแกรมเป็นการรวบรวมการแลกเปลี่ยนและการจัดสรรทรัพยากรตั้งแต่จุดที่เหมาะสมที่สุด แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความพร้อมใช้งานของทรัพยากรเหล่านั้นหรือค่าใช้จ่ายของชิ้นส่วนของรหัสที่กำหนดในแง่ของทรัพยากรเหล่านั้นสามารถมีลักษณะพิเศษแบบเรียงซ้อนที่ให้ข้อได้เปรียบประสิทธิภาพการทำงานที่สำคัญกับรหัสหนึ่งหรืออื่น ๆ แม้ว่าชิปอัพเกรดมี "ของทุกอย่าง" วิธีมากมากขึ้นของสิ่งที่แต่ละคนสามารถแกว่งสมดุล