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Pourquoi les nouvelles générations de processeurs sont-elles plus rapides à la même vitesse?


Vous pourriez être curieux de savoir comment les nouvelles générations de processeurs peuvent être plus rapides aux mêmes vitesses que les processeurs plus anciens. Est-ce juste des changements dans l'architecture physique ou est-ce quelque chose de plus?

La session de questions-réponses d'aujourd'hui nous est offerte par SuperUser, une subdivision de Stack Exchange, un regroupement communautaire de sites Web de questions-réponses.

Photo gracieuseté de Rodrigo Senna (Flickr).

La question

lecteur SuperUser AGZ veut savoir pourquoi les nouvelles générations de processeurs sont plus rapides à la même vitesse d'horloge:

Pourquoi, par exemple, un Core i5 dual core de 2,66 GHz être plus rapide qu'un Core 2 Duo de 2,66 GHz, qui est également dual-core?

Est-ce dû à de nouvelles instructions qui peuvent traiter l'information en moins de cycles d'horloge? Quels autres changements architecturaux sont en jeu?

Pourquoi les nouvelles générations de processeurs sont-elles plus rapides à la même vitesse d'horloge?

La réponse

Les contributeurs SuperUser David Schwartz et Breakthrough ont la réponse pour nous. Premièrement, David Schwartz:

Habituellement, ce n'est pas à cause d'instructions plus récentes. C'est juste parce que le processeur nécessite moins de cycles d'instructions pour exécuter les mêmes instructions. Cela peut être dû à un grand nombre de raisons:

  1. Des caches volumineux signifient moins de temps perdu en attente de mémoire
  2. Plus d'unités d'exécution signifie moins de temps à attendre une instruction
  3. Une meilleure prédiction de branche signifie moins de perte de temps
  4. Les améliorations de l'unité d'exécution signifient moins de temps à attendre la fin des instructions
  5. Des pipelines plus courts signifient que les pipelines se remplissent plus rapidement

Et ainsi de suite.

Suivi par Réponse de Breakthrough:

La référence absolue absolue est les manuels du développeur de logiciels Intel 64 et IA-32 Architectures. Ils détaillent les changements entre les architectures et sont une excellente ressource pour comprendre l'architecture x86.

Je vous recommande de télécharger les volumes combinés 1 à 3C (premier lien de téléchargement sur la page ci-dessus). Volume 1, chapitre 2.2 contient les informations que vous voulez

Voici quelques différences générales qui vont de la micro-architecture Core à la micro-architecture Nehalem / Sandy Bridge:

  • Amélioration de la prédiction de branchement, récupération plus rapide de la mauvaise prédiction
  • Technologie HyperThreading
  • Contrôleur de mémoire intégré, nouvelle hiérarchie de cache
  • Gestion des exceptions à virgule flottante plus rapide (Sandy Bridge uniquement)
  • Amélioration de bande passante LEA (Sandy Bridge uniquement)
  • Extensions d'instructions AVX (Sandy Bridge uniquement)

La liste complète peut être trouvée dans le lien ci-dessus (Volume 1, Chapitre 2.2).

Assurez-vous de lire plus de cette discussion intéressante via le lien ci-dessous!


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