Waarom zijn nieuwere generaties processors sneller met dezelfde kloksnelheid?

U bent misschien benieuwd hoe nieuwe generaties processors sneller kunnen zijn met dezelfde kloksnelheden als oudere processors. Zijn het alleen veranderingen in de fysieke architectuur of is het iets meer? De SuperUser Q & A-post van vandaag biedt de antwoorden op de vragen van een nieuwsgierige lezer.

De Question & Answer-sessie van vandaag komt tot ons dankzij SuperUser - een onderdeel van Stack Exchange, een gemeenschapsgedreven groep van Q & A-websites.

Foto met dank aan Rodrigo Senna (Flickr).

De vraag

SuperUser-lezer agz wil weten waarom nieuwe generaties processoren sneller zijn met dezelfde kloksnelheid:

Waarom zou een 2,66 GHz dual-core Core i5 bijvoorbeeld sneller zijn dan een 2,66 GHz Core 2 Duo, die ook dual-core is?

Komt dit door nieuwere instructies die informatie kunnen verwerken in minder klokcycli? Welke andere architecturale veranderingen zijn erbij betrokken??

Waarom zijn nieuwere generaties processors sneller met dezelfde kloksnelheid?

Het antwoord

SuperUser-bijdragers David Schwartz en Doorbraak hebben het antwoord voor ons. Als eerste, David Schwartz:

Meestal is dit niet vanwege nieuwere instructies. Het is alleen omdat de processor minder instructiecycli nodig heeft om dezelfde instructies uit te voeren. Dit kan om een ​​groot aantal redenen zijn:

1. Grote caches betekenen minder tijd verspild wachten op geheugen.
2. Meer uitvoeringseenheden betekent minder tijd om te wachten om met een instructie te kunnen werken.
3. Betere vertakkingsvoorspelling betekent minder tijd verspild aan het speculatief uitvoeren van instructies die eigenlijk nooit hoeven te worden uitgevoerd.
4. Verbetering van uitvoeringseenheden betekent minder tijd wachten tot instructies worden voltooid.
5. Kortere pijpleidingen zorgen ervoor dat pijplijnen sneller worden gevuld.

Enzovoorts.

Gevolgd door het antwoord van Breakthrough:

De absolute definitieve referentie is de Intel 64 en IA-32 Architectures Software Developer Manuals. Ze beschrijven de veranderingen tussen architecturen en ze zijn een geweldige hulpbron om de x86-architectuur te begrijpen.

Ik zou aanraden dat u de gecombineerde volumes 1 tot en met 3C downloadt (eerste downloadlink op de pagina die hierboven is gelinkt). Deel 1, hoofdstuk 2.2 heeft de informatie die u zoekt.

Enkele algemene verschillen die in dat hoofdstuk worden opgesomd, gaande van de Core naar de Nehalem / Sandy Bridge micro-architecturen zijn:

• Verbeterde branchevoorspelling, sneller herstel na verkeerde voorspelling
• HyperThreading-technologie
• Geïntegreerde geheugencontroller, nieuwe cachehiërarchie
• Snellere drijvende uitzonderingsafhandeling (alleen Sandy Bridge)
• LEA-bandbreedteverbetering (alleen Sandy Bridge)
• AVX-instructie-uitbreidingen (alleen Sandy Bridge)

De volledige lijst is te vinden in de bovenstaande link (deel 1, hoofdstuk 2.2).

Lees meer van deze interessante discussie via de onderstaande link!

Heb je iets toe te voegen aan de uitleg? Geluid uit in de reacties. Wilt u meer antwoorden van andere technisch onderlegde Stack Exchange-gebruikers lezen? Bekijk hier de volledige discussiethread.