英特尔、AMD下一代处理器架构解析.doc

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1、没错，英特尔、AMD又到了产品升级换代的时候了。英特尔的Tick-Tock到了Tock这一步，新产品Haswell箭在弦上；AMD虽然暂时落后一局，但新的压路机也是曙光在前，蓄势待发。那么，究竟Haswell和压路机都有哪些改进？英特尔和AMD的竞争又会开发出哪些新技术呢？本文将带你提前了解英特尔和AMD的下一代处理器架构。Haswell——小改进，大步伐从英特尔发布了基于CoreMicroarchitecture（酷睿微架构）的Core2Duo系列到现在，英特尔对处理器内部核心架构的改进并不算

2、大。从Core2Duo，到NehalemCorei7，然后到Westmere、SandyBridge直到今天的IvyBridge，CPU微架构都可以算作是酷睿微架构的继承和发展，更多的变化则是工艺、总线、缓存等外围部件。在IvyBridge后，英特尔执行的是“Tick-Tock”中的“Tock”战略，这意味着IvyBridge的继承人“Haswell”所面对的目标是“使用成熟工艺，升级CPU架构”。除了处理器外，Haswell处理器将搭配代号为LynxPoint的主板芯片组，组成SharkBay

3、计算平台。Haswell属于Tock部分，工艺不变（实际上也升级了），架构进步。从目前掌握的消息来看，Haswell相比SandyBridge来说，在CPU架构方面改进最大的当属加入了新的、有利于多线程执行的TSX扩展，以及大幅度提升整数计算性能的AVX2.0技术。除此之外，Haswell在工艺方面也有所改进，当然CPU内部一些组件也会做出微小调整，但对整个CPU架构的影响不大。另外，在集成图形处理器方面，Haswell的图形性能会有比较明显的增长，EU单元数量会增加，功能上会进一步支持Dire

4、ctX11.1。在结构和扩展性能方面，Haswell在接口、封装模式上会做出一系列改动，CPU内部集成的电压控制单元会有改进，芯片组方面会采用更新的8系列芯片组。对玩家的一个好消息是，Haswell有望实现一定幅度的自由超外频。英特尔在IDF2012会议中对TSX扩展的解释。TSX和AVX2.0进驻——Haswell的CPU架构改进Haswell的CPU架构改进主要集中在对CPU应用的改进上，本身硬件基础如传统的四发射设计、分支预测、内存控制器、缓存设计等部分的改进都比较小。因此本文的介绍重点也

5、会集中在Haswell新增的TSX和AVX2.0功能上。可用、安全的细粒度线程锁定——TSX扩展说起TSX的功能，先要从CPU超线程技术讲起。CPU超线程技术的主要目的是在CPU的一个处理核心中，同时运行多个线程。这项技术的思想来源甚至可以追溯到上个世纪90年代的“指令并行化”思想。从技术发展的角度来看，类似“指令并行化”在发展过程中出现了诸如粗粒度多线程（Coarse-GrainedMulti-Threading）、细粒度多线程（Fine-GrainedMulti-Threading）和同步多

6、线程（SimultaneousMulti-Threading）等多种方式，这些方式各有特色，也各有优劣。所谓粗粒度多线程，是指在单一线程操作过程中，如果遇到某线程长时间延迟，那么立刻将此线程锁定并切换到另一线程，执行完后再切换回来。举个例子来说，粗粒度多线程类似于如下情况：在公用服务器上有一个文件夹，里面有100个文件。当A用户修改文件夹中任何一个文件时，整个文件夹会被锁定并进入只读状态，当B用户要访问文件夹时，他只能读取、复制文件夹内的文件，但无法修改。AVX2.0将带来整数和浮点性能的大提升

7、。粗粒度多线程是相当容易实现的一种多线程方案。这种方案的优势在于控制起来很简单，不容易出现冲突，但相对来说，粗粒度多线程“竞争损耗”比较大。所谓“竞争损耗”是指多个并行线程由于锁定等问题，最终并行化不理想，操作中串行化大于并行化，最终带来的性能增益很微小。为了解决这个问题，细粒度多线程开始出现。它是指在每个时钟周期内，多个线程并行切换操作。依旧使用上文的例子来解释细粒度多线程：公用服务器上的文件夹中有100个文件，A修改文件夹的0号文件时，其余的99个文件并不会被锁定，B如果想修改3号文件，依旧

8、可以自行修改。这样的锁定“粒度”相比之前的案例要小很多，可以锁定发生在更为细微的单个文件上，而不是整个文件夹。细粒度多线程相比粗粒度多线程，对线程的控制更为细致，理论上并行度更好，但实际上细粒度多线程对程序的锁定更为细致，因此编程更为复杂，更容易出现错误和冲突。此外，细粒度多线程由于经常需要来回切换线程，每一次切换会浪费一定的时间，因此在单任务性能上细粒度多线程可能不如粗粒度多线程。总的来看，无论是细粒度还是粗粒度，都各自有优缺点，不能一概而论。下面回归主题，目前处理器使用的多线程技术由于编程难