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Por que as gerações mais novas de processadores são mais rápidas com a mesma velocidade de clock


Você pode estar curioso para saber como as gerações mais novas de processadores podem ser mais rápidas com a mesma velocidade de clock que os processadores mais antigos. É apenas mudanças na arquitetura física ou é algo mais? A postagem de perguntas e respostas do SuperUser de hoje tem as respostas para as perguntas de um curioso leitor.

A sessão de Perguntas e Respostas é cortesia da SuperUser - uma subdivisão do Stack Exchange, um agrupamento de sites de perguntas e respostas.

Foto cedida por Rodrigo Senna (Flickr).

A pergunta

Superuser reader agz quer saber porque as gerações mais novas de processadores são mais rápidas na mesma velocidade de clock:

Por que, por exemplo, um Core i5 dual-core de 2,66 GHz ser mais rápido que um Core 2 Duo de 2,66 GHz, que também é dual-core?

É por causa de novas instruções que podem processar informações em menos ciclos de clock? Que outras mudanças arquitetônicas estão envolvidas?

Por que as gerações mais novas de processadores estão mais rápidas na mesma velocidade de clock?

Os colaboradores do Answer

SuperUser, David Schwartz e Breakthrough, têm a resposta para nós. Primeiro, David Schwartz:

Geralmente, não é por causa de novas instruções. É só porque o processador requer menos ciclos de instrução para executar as mesmas instruções. Isso pode ser por um grande número de razões:

  1. Grandes caches significam menos tempo perdido esperando por memória.
  2. Mais unidades de execução significam menos tempo esperando para começar a operar em uma instrução.
  3. Melhor previsão de ramificação significa menos tempo desperdiçado execução de instruções especulativas que nunca precisam realmente ser executadas
  4. Melhorias na unidade de execução significam menos tempo esperando que as instruções sejam concluídas
  5. Pipelines mais curtos significam que os pipelines são mais rápidos.

E assim por diante.

Seguido pela Resposta de Breakthrough:

A referência definitiva absoluta é o Intel 64 e IA-32 Architectures Software Developer Manuais. Eles detalham as mudanças entre as arquiteturas e são um ótimo recurso para entender a arquitetura x86.

Eu recomendaria que você baixasse os volumes combinados de 1 a 3C (primeiro link de download na página vinculada acima). Volume 1, Capítulo 2.2 tem a informação que você quer.

Algumas diferenças gerais listadas nesse capítulo, indo das micro-arquiteturas do Núcleo ao Nehalem / Sandy Bridge são:

  • Previsão de ramificação aprimorada, recuperação mais rápida de erros de predição
  • Tecnologia HyperThreading
  • Controlador de memória integrado, nova hierarquia de cache
  • Manipulação de exceção de ponto flutuante mais rápida (apenas Sandy Bridge)
  • Melhoria de largura de banda LEA (apenas Sandy Bridge)
  • Extensões de instrução AVX (somente Sandy Bridge)

A lista completa pode ser encontrada no link fornecido acima (Volume 1, Capítulo 2.2)

Certifique-se de ler mais sobre esta interessante discussão através do link abaixo!


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