Книга М.Гука и В.Юрова "Процессоры P4, Athlon и Duron" отбила всякое желание изучать архитектуру ПК. В частности "спекулятивное исполнение и изменение порядка выполнения инструкций". Это что ж, мой П4 большую часть времени фигней страдает, загружая-выгружая конвеер, потому что некторые дядьки из Intel,Co. посчитали процентную вероятность выполнения того или иного джампа. Итак понять CISC процессоры я не могу, а тут еще оказывается ядро Пентиума - Risc процессор. Может я чего не понимаю, но, по-моему, люди из интела с ума сошли... к сожалению.

а в чем собственно вопрос?

NetBurst разбивает CISC-интструкции на т.н. микрооперации, которые затем и скармливаются RISC-ядру. Затем ему и поставили 20 ступеней конвейера, чтобы было когда декодировать все это дело :)

„люди из интела с ума сошли... к сожалению“

Наоборот. Они избавили программистов от необходимости
новую систему комманд изучать, ну и Микрософт от банкротства :-) Новый Виндус они бы уже не потянули

Не пойму, что конкретно вызывает удивление\возмущение и главное по сравнению с чем. Если отложить популярные издания и обратиться к первоисточнику IA-32 (ч.1), то увидим, что всем этим "нововведениям" уже около десятка лет. Суперскалярная архитектура с двумя параллельными конвейерами и предсказание ветвлений появилось еще в первом Pentium (1993г), а разбивка команд на микороперации с изменением порядка выполнения - в Pentium Pro (1995г). С тех пор эти механизмы только совершенствовались и NetBurst в этом отношении - только advanced & enhanced. Так что это не "сумасшествие" людей из интел, а стратегия развития процессоров - на одном совершенствовании полупроводниковой технологии и увеличении тактовой частоты далеко не уедешь.

Ну а если отбросить "крики души", то наверное всем ясно, что все эти ухищрения вещь весьма полезная - конвейер хорош когда он работает бесперебойно, а не простаиват в ожидании промежуточных результатов.

dShell
Небольшое дополнелие к тому что сказал leo. Большой конвеер делается не просто так, а исключительно для поднятия частоты, если бы он работал на 100Mhz - ступень была бы одна и почти все инструкции занимали бы 1 такт.

„если бы он работал на 100Mhz - ступень была бы одна и почти все инструкции занимали бы 1 такт.“

Вот-вот. Как я не пытался превзойти П-3 866 Мгц,
на остальных процессорах задачка считается
с такой же скоростью. Правда я пока Целерон проверял.
Интеловский Фортран с оптимизацией под конкретный проц
ничего не улучшает. Выход один - использовать
библиотеки готовых программ, оптимизированных
под конкретную архитектуру.
И такая же картина у других производителей :
у меня друг год пытался на Сан-е оптимизировать
программу - результат ноль.

Ну то что ядро P6 быстрее, чем этот новый NetBurst (при прочих равных условиях) вроде бы известный факт.
Другое дело, что старое ядро на высоких частотах не работает, да и покупатели любят большие цифры ;-)

„Другое дело, что старое ядро на высоких частотах не работает, да и покупатели любят большие цифры ;-)“

Я читал статейку, что П-3 Туалатин с кешем на
512 Кб по быстродействию перекрывал все П-4,
но т.к. это тупиковая ветвь ,то Интел просто
перестал их выпускать. На самом деле, наверное
все уперлось в память - все Гигагерцы вылетают
в трубу ,когда процесс начинает скакать как
кузнечик по памяти и кеш становится тормозом,
а не ускорителем.

Все-таки нельзя однозначно говорить, что ядро P6 быстрее и увеличение быстродействия достигается исключительно за счет длины конвейера. В NetBurst еще и АЛУ работает на удвоенной частоте и основные целочисленные операции выполняются за 1/2 такта (по уверению интел).
Я тут ради интереса сравнил P3(650 МГц) и P4(1.8 ГГц Northwood) на элементарных регистровых операциях (add,or,and). Получается, что когда вперемешку идут независимые операции с разными регистрами выигрыш P4 получается меньше отношения частот, но растет с увеличением числа операций в цикле, т.е. конвеер рулит. Но если притормозить конвейер, "заколбасив" последовательные операции над одним регистром, то время обработки на P3 сразу увеличивается в 1.5 раза, а на P4 всего на 5-7%. Так что быстрое АЛУ тоже "рулит", но в жизни этот выигрыш "съедается" за счет конвейера и изменения поледовательности выполнения команд. Вот только на этом примере что-то не видно эффекта от предсказания ветвления - если процессор предсказывает начало нового цикла вычислений, то какая ему разница сколько операций в цикле ?

valterg > „П-3 Туалатин с кешем на
512 Кб по быстродействию перекрывал все П-4,
но т.к. это тупиковая ветвь ,то Интел просто
перестал их выпускать. На самом деле, наверное
все уперлось в память..“

Да, про пямять верно всё, ядро на порядок быстрее работает, а объём кеша мал для современных программ (он работает на частоте ядра), так что память - это самое узкое место.
А то, что PIII тупиковая архитектура.. дык нужно же что-то написать-то! Как же ещё объяснить необходимость появления NetBurst ?
А ведь intel до сих пор дожимает ядро P6 - Pentium M, например..

На самом деле это NetBurst тупиковая архитектура - изначально предполагалось, что проц будет работать с rambus памятью - потому и конвеер они "растянули", у rambus всё равно латентность высокая.. но рынок сказал "фи", поэтому приходится сейчас пользоваться SDRAM, а на ней PIV чувствует себя куда хуже, разве что новые 2х канальные чипсеты хоть как-то исправляют ситуацию..
Понятное дело, что на 2,8GHz@800Mhz FSB проц будет работать быстрее, чем 1,2GHz@133Mhz FSB, но если взглянуть на athlon который на заметно меньшей частоте делает этот PIV..


leo > „Все-таки нельзя однозначно говорить, что ядро P6 быстрее и увеличение быстродействия достигается исключительно за счет длины конвейера.“

Увеличение длины конвеера наоборот, снижает производительность, особенно на ветвлениях.
Стадии добавляют, что бы задрать частоту.

> „В NetBurst еще и АЛУ работает на удвоенной частоте и основные целочисленные операции выполняются за 1/2 такта (по уверению интел). “

Так оно и есть, но в тоже время, количество тактов необходимых для выполнения других инструкций возрасло на порядок!
IMHO именно из-за этого intel не приводят теперь данные по всем инструкциям, но и по тем каккие есть, можно видеть различая..

leo
Я и не знал, что архитектура "старая". Надо будет почитать первоисточник. Спасибо за тест. Дома у меня стоят слишком разные машины (Cyrix-M II 233Hz и P4 3GHz) результаты сравния на них бессмыслены.

flankerx,valterg,semen,S_T_A_S_
Спасибо, что разъяснили ситуацию.

S_T_A_S_
leo собственный эксперемент поставил, а ты его ругаешь...

„Понятное дело, что на 2,8GHz@800Mhz FSB проц будет работать быстрее, чем 1,2GHz@133Mhz FSB, но если взглянуть на athlon который на заметно меньшей частоте делает этот PIV.. “

А ты пробовал? Я вот пробовал, и не пришел к однозначному выводу. Мои выводы таковы: athlon имеет большой кеш первого уровня - и это его основная сила(даже не длина конвеера), на сложных неоптимизированных(тут уже и длина конвеера сказывается) алгоритмах он рулит. Но потоковая обработка рулит на P4.

Ядро athlon уже не может работать на большей частоте - выжато все что можно из малого конвеера, что делать? Можно пойти дальше - растянуть конвеер, повысить частоту - и если не вспотыкаться особо об конвеер - можно ускориться(а потоковая обработка не вспотыкается), ну плюс там улучшить что-нить в плане анти-конвееро-вспотыкания... Разумеется - что лучше, будет зависить от случая, но второй вариант я все-же склонен считать развитием, но ОН ТРЕБУЕТ оптимизации...

semen

Никого я не ругаю. Да и не зачем мне это.

> „А ты пробовал? Я вот пробовал, и не пришел к однозначному выводу. Мои выводы таковы: athlon имеет большой кеш первого уровня“

Да, я пробовал (довольно давно правда, сейчас у меня нормального доступа к пням нет :)
Задача вроде обработки данных посредством mmx.
Результаты были примерно такие: Celeron 1700 ~ Celeron 1200 ~ Duron 1100 (или 1000 - не помню точно).
Всё это усреднённо, конечно.
Первоначальная оптимизация (довольно сильно) производилась под AMD.
Потом я пытался как-то улучшить выполнение на ядре PIV, но мои результаты только ухудьшались :(
Некоторые операции были заметно (до 20%, но частота насколько выше) быстрее на Celeron 1700, но в целом он проигрывал.

То, что на сложных неоптимизированных алгоритмах athlon работает быстрее, IMHO, вполне логично - на сколько он позже разрабатывался, чем P6.


> „Ядро athlon уже не может работать на большей частоте - выжато все что можно из малого конвеера, что делать?“

Да, из ядра K7 выжато уже практически всё, но AMD не увеличивает конвеер, чтобы задирать частоту (с маркетингом у них не так хорошо ;-), вместо этого они делают новое - K8 (64 бита я здесь не трогаю, не в них дело):
- интегрированный (!!) контроллер памяти - уменьшаем латентность ОЗУ;
- улучшают микроядро - на той же частоте K8 работает быстрее чем K7 (32 битный код) за счёт того, что количество микроопераций уменьшается. Т.е. (некоторые) инструкции выполняются быстрее.

intel же идёт по своему обычному пути - частота выше, код выполняется медленнее.. хотите прирост? Перекомпилируйте, переделывайте.. да им-то что, рынок их.

S_T_A_S_
Ну, батенька, ты загнул. По твоему ребята из интел действительно с ума сошли. А ведь они наверняка хотели "как лучше".
Все-таки стадии добавляют для того, чтобы не "задрать", а повысить тактовую частоту и в среднем увеличить быстордействие (в том же IA-32 неоднократно подчеркивается "on average"). Ты ведь согласен, "что на 2,8GHz@800Mhz FSB проц будет работать быстрее..." А интелы уверяют, что конвеер NetBurst способен работать на частотах до 10GHz, так что они этот путь тупиковым не считают и надеются на перспективы в будущем. Поэтому нельзя однозначно говорить, что "увеличение длины конвеера наоборот, снижает производительность". Конечно, длинный конвеер требует времени на загрузку\перезагрузку при ветвлениях, но для этого есть механизм предсказания ветвлений и спекулятивного исполнения. Ясно, что если усеять программу операторами if и case с множеством мелких веток, то тут не один механизм предсказания не справится и никакого толку от конвейера и спекулятивных гигагерцев мы не получим.
Что-касается увеличения\уменьшения числа микроопераций. Наверное, ребята из AMD "умнее", если им удается добиться того же быстродействия на меньших частотах. Но наверное нельзя на каждую инструкцию поставить отдельный вычислительный блок. В NetBurst насчитывается 8 субблоков FPU и 3 АЛУ, из которых два double speed. А сколько же тогда в К7\К8 ? Ну а то, что разные архитектуры нельзя сравнивать по тактовой частоте - это в любой книжке написано, вот только не до всех покупателей это доходит.

PS: В общем-то, разгорающийся на глазах спор - довольно бессмыслен. Я например, не являюсь ни сторонником, ни противником Intel или AMD, и агитировать или критиковать никакую из архитектур не собираюсь. Жизнь покажет (еще гигагерцы подрастут, память подтянется, а может интелы у себя какую ошибку найдут, как уже бывало...)

S_T_A_S_
Сделай сравнения еще раз. Я недавно сравнивал AMD ATHLON XP 2400+ "Thoroughbred" (2000MHz) и 2.40GHz Intel Pentium4 (512k,800MHz) на своем AC3 декодере, который оптимизирован и туда и туда по максиуму. В итоге P4 сильно выигрывает и не за счет 800mhz шины - тест был декодирование одного фрейма, который помещается в кеше со всеми данными декодера, при декодировании потока P4 выигрвыает еще больше. Если провести профайлинг c помощью MSR регистров - то на моем декодере инструкций сходит больше чем прошло тактов - при таком раскладе P4 всегда быстрее. Аналогичная ситуация с моим видео декодером...

И вообше - мой предидущий пост был абстрактный по поводу того что можно сделать когда выжато все что можно из малого кол-ва ступеней. А уж насколько хорошо реализовано удлинение конвеера в P4 это уже другой вопрос и чтобы судить кто круче надо иметь хотябы аналог от AMD... Но все-таки это ресурс, который можно использовать - потому что теоритически инструкции не равноправны(cisc конечно гораздо сильнее чем risc), даже сложение и сдвиг - чем больше ступеней - тем больше свободы выделить это неравноправие. Больше ступеней - проще каждая - выше частота - есть возможность завершать сложные операции за один такт. Смешно - но сигнал за такт даже не успеет пройти от одного края кристалла к другому! Есть и обратная сторона - непредсказанные ветвления. Больше в одну сторону - лучше выполняются одни задачи - больше в другую - другие, где середина я хз, лучше конечно переключать либо то либо то в зависимости от задачи. Я не привязываю это к Intel и AMD - так просто мысли...

По поводу 64бит: а что у тебя нет инструкций с 64 бит операндами? - есть и 128... 64 бит процессор - 64бит указатель - нада тока для кучи памяти, а для нас - простых смертных это еще не скоро потребуется, а может и скоро - но все равно это уже не та степь.(Сорри - потом заметил что ты 64бит не трогал :))