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AMD的杀着——初窥Athlon 4(2)
老鼠变大象/太平洋译站　2001-05-17 15:29:48

　　

　　核心的优化

　　AMD在优化雷鸟Thunderbird处理器时学到了很多东西，如今又都运用到在优化新Athlon 4核心上。

　　我们知道任何一个处理器含有大量不同类型的晶体管，如雷鸟就拥有三千七百万个不同种类的晶体管。但由于雷鸟是AMD第一个采用片内集成二级缓存的处理器，如此复杂的工程不可避免的存在很多问题，其中最重要的就是发热量和能耗的问题。在研制Athlon 4的时候，优化这些晶体管就成了首要的任务，不过AMD取得的成绩也是惊人的，Athlon 4核心比雷鸟处理器增加了五十万个晶体管，可是在相同的时钟频率下，电能的消耗却比雷鸟处理器减少了20%。Athlon 4的核心面积也没有增加很多，仅仅从雷鸟的120平方毫米增加到128平方毫米。

　　针对Athlon 4的优化工作还包括对处理器核心布局的修改，这就是造成Athlon 4核心和雷鸟核心外观上不同的原因。这样的改变并不仅仅是表面的，它能明显的减少能耗，而且还能提高性能。不过Athlon 4并没有像以前传言的那样改进它的分支预测单元。

　　图片：雷鸟核心（Thunderbird）

　　

　　图片：Athlon 4（Palomino核心）

　　

　　缓存的改进

　　Athlon 4一个非常重要的改进就是增加了翻译后备缓冲区（Translation Lookaside Buffer，TLB）入口的个数。我们都知道处理器通常拥有两种缓存，分别是一级缓存（L1）和二级缓存（L2）。这些缓存是用来存储常用数据的，但是还有另一种类型的缓存：翻译后备缓冲区，简称为TLB，它的作用是将真实内存地址翻译成缓存中的虚拟地址，CPU在缓存中和内存中交换数据的时候就需要依赖TLB来转换两者之间的地址。因此，TLB必须十分精确，准确性通常需要达到99%，这也就是TLB的命中率。如果TLB命中率不高，CPU就无法在TLB中找到需要的地址，这对于性能的影响是非常巨大的。因为CPU一旦找不到一个地址，它就会花3个时钟循环来解决这个问题，而如果可以直接在TLB中找到这个地址，处理器就只需要花1个时钟循环，节约了两倍的时间。所以你可以想象一旦TLB的精确性下降，处理器必须要浪费大量时钟频率来挽救，最终必然导致电脑性能急剧下降。

　　 Athlon 4增加了一级缓存TLB入口的数目，因此也必然增加了Athlon 4的TLB命中率。雷鸟核心一级缓存的TLB入口数目为：指令缓存24个，数据缓存32个，而相应的Pentium III为：指令缓存TLB入口为32个，数据缓存为72个。但不幸的是，我们并不知道Athlon 4核心TLB入口增加后的确切数字，不过相信会超过Pentium III的水平。但即使TLB入口数目大幅增加，Athlon 4实际的性能提升并不会非常明显，因此我们也不必太在意TLB入口的数目。

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