ไปป์ไลน์ไมโครโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยทั่วไปใช้เวลานานเท่าใด

16

ฉันได้เรียนรู้เกี่ยวกับการวางท่อ แต่มี 4 ขั้นตอนและ 5 ขั้นตอนและฉันคิดว่าการวางท่อแบบใหม่นั้นมีความยาวและซับซ้อนกว่าในทางปฏิบัติ ท่อทั่วไปจะใช้เวลานานเท่าไหร่และเราสามารถคาดหวังได้ว่าจะเพิ่มขึ้นเท่าไหร่และจุดที่จะไปถึงจุด diminshing จะได้รับผลตอบแทนจากการทำงานเพิ่มขึ้นสำหรับท่อที่ยาวกว่าอยู่ที่ไหน?

hardware cpu computer-architecture

— Niklas
แหล่งที่มา

1

ฉันคิดว่าคุณสามารถคาดหวังว่าพวกเขาจะอยู่ใน 20 แต่ความทรงจำของฉันเป็นสนิม

— aaronman

26

Intel มี 5 ขั้นตอนไปป์ไลน์ในสถาปัตยกรรม Pentium ดั้งเดิม จำนวนขั้นสูงสุดที่ 31 ในครอบครัวเพรสคอตต์ แต่ลดลงหลังจากนั้น วันนี้ในโปรเซสเซอร์ Core series II (i3, i5 และ i7) มีขั้นตอนการประมวลผล 14 ขั้นตอน

Microarchitecture   Pipeline stages
P5 (Pentium)             5
P6 (Pentium 3)          10
P6 (Pentium Pro)        14
NetBurst (Willamette)   20
NetBurst (Northwood)    20
NetBurst (Prescott)     31
NetBurst (Cedar Mill)   31
Core                    14
Bonnell                 16
Sandy Bridge            14
Silvermont              14 to 17
Haswell                 14
Skylake                 14
Kabylake                14

เพรสคอตต์ได้รับประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยจากรุ่นก่อนและการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นนั้นต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น แม้ว่าจะมีปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานที่น่าผิดหวังของเพรสคอตต์ แต่ก็ชัดเจนว่าการเพิ่มจำนวนของขั้นตอนการวางท่อในที่สุดจะได้รับผลตอบแทนลดลง

การอ้างอิง
Prescott ผลักดันขีด จำกัด
การวางท่อ
รายการ โปรเซสเซอร์สถาปัตยกรรม ของ Intel ของ Intel CPU Microarchitectures
ความลึกของท่อที่เหมาะสมสำหรับไมโครโปรเซสเซอร์

— โรเบิร์ตฮาร์วีย์
แหล่งที่มา

มีการปรับปรุงใด ๆ ในช่วง 4 ปีที่ผ่านมา?

— toasted_flakes

3

@toasted_flakes: หลังจาก Bonnell Intel จะตัดสินมากหรือน้อยใน 14 ขั้นตอนการส่ง (16 พร้อมการดึงข้อมูล / เกษียณ) ดูรายการของ CPU ของ Intel microarchitectures

— Robert Harvey

2

หน่วยประมวลผล Skylake ยังมีคิวการเข้าใช้ 224 รายการสำหรับการดำเนินการตามคำสั่งที่ออกมาพร้อมกับคิวสำหรับการโหลดที่โดดเด่นมากถึง 72 รายการและคิวการจัดตารางรายการ 97 รายการดังนั้นความล่าช้าในการอ่านคำสั่งจากคำสั่ง มีขนาดมหึมาถ้าคุณมีคำสั่งโหลดเป็นร้อย ๆ ตามด้วยคำสั่งแบ่งเป็นสองสามร้อย แต่นั่นไม่ได้ทำให้คุณมีข้อเสียที่ขั้นตอนท่อส่งมากเกินไปมี

— gnasher729

8

เกี่ยวกับโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยอื่น ๆ :

ARM 7: 3 ขั้นตอน (ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายกว่า)
ARM 8-9: 5 ด่าน;
ARM 11: 8 ขั้นตอน;
Cortex A7: 8-10 ด่าน;
Cortex A8: 13 ด่าน;
Cortex A15: 15-25 ด่าน

จากวิกิพีเดีย

— 9000
แหล่งที่มา