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Intel P4处理器全面评析 (2)
晶合实验室　2001-01-02 14:08:56

　　Present——现在

　　我们在第一时间里得到了Intel送测的P4样机，处理器采用了P4 1.5G，256M SAMSUNG PC-800的RDRAM，Intel D850GB主板，显卡是ELSA GeForce2 Ultra 64MB，Creative Sound Blaster Live!的声卡，IBM Deskstar 75GXP 30 GB硬盘。这台超级PC的配置看的我直掉口水，但是在我们开始进行测试之前，还是让我们先来看看P4所采用的新技术吧。

　　技术革新

　　Intel NetBurst微型架构：沿用了多年的P6架构被P4的Intel NetBurst微型架构代替，NetBurst微型架构不仅采用了包括400MHz系统总线、高速缓存读取、高级动态执行在内的大量新技术，还有高速缓存、快速执行引擎、浮点和多媒体单元改进、数据流单指令多数据扩展2（SSE2）等多种新性能。
　　超级流水线技术：与PⅢ相比，P4处理器将流水线的深度增加了一倍。其中的关键技术，预览/恢复分支达到了20级，而这一指标在PⅢ中只有10级。这项技术意味着处理器整体性能、频率和适应性的飞跃。
　　400MHz系统总线：P4的总线速度为100MHz，但是Intel采用了QDR技术，通过同时传输4条不同的64位数据流来达到400MHz，所以芯片组与CPU之间的总线带宽将达到3.2G/S，而且芯片组与内存之间的带宽也可以达到3.2G/s。
　　高速执行缓存：为了增加8KB的数据缓存，P4包含了一个执行跟踪缓存，可存储12K的微指令以帮助程序执行。这些指令不在主程序循环中执行，不被存储，从而大大提高了系统性能。
　　快速执行引擎：算术逻辑单元（ALU）以双倍的时钟速度运行，这让类似于加、减、逻辑与、逻辑或等基本运算的执行只用了1/2时钟。例如，1.5GHz的快速执行引擎其实是以3GHz在运算。
　　256KB的高速缓存：高速缓存2代（ATC）让数据能够更快地吞吐于缓存与CPU之间。它在一个时钟可以完成256位的数据交换。因此1.50MHz的数据可以48GB/s的速度传输。而相比较起来，1GHz的PⅢ处理器数据传输速度只能达到16GB/s。
　　ATC的性能包括：
　　　　非时钟的全速二代传输水平
　　　　8路集合设置
　　　　256位数据总线
　　　　每一时钟周期的数据吞吐
　　　　高级动态执行：高级动态执行是控制CPU执行顺序的动态单元。P4可以发出126条动态指令，使流水线完成48次载入和24次存储。与前一代的PⅢ处理器相比，它能够增加33%的预处理速度，还可以在缓存中存储更多的历史信息从而快速取出。
　　　　改进的浮点数运算和多媒体单元：P4的128位运算动态增加了运算单元，使得浮点数运算和多媒体表现都得到了较大的改进。
　　　　网络数据流单指令多数据扩展2（SSE2）：通过增加的144条新指令，SSE2具有更强多媒体增强指令和数据流单指令。这些特性包括一个128位单指令多数据整数运算和128位单指令多数据双精度浮点指令，这些指令减少了原有的指令执行数量，大大增加了执行速度。使得用户的视频、音频、图象处理、加密、财政、工程和科学应用都极大增强。SSE2可以提高多媒体的执行效率，特别是DVD/MP3/MPEG4的回放，可以最大效果地体现P4新指令集的威力。
　　　　Pentium 4要实现优异的FPU性能，必须对浮点密集应用进行SSE1或SSE2优化，否则只能提供普普通通的浮点性能，正Linpack 浮点测试结果所示。请特别注意256kB前的浮点性能，Pentium 4和Athlon都将L1或L2 Cache集成到在管芯上，因此具有最低时延和充分的带宽。Pentium 4充分发挥了双通道RDRAM双倍带宽的优势。
　　　　整数性能应该是Pentium 4的强项。天才的双频ALU设计，快速执行引擎，尤其考虑到126个upos的动态指令窗口和新访问算法的L1数据Cache,是迄今最强有力的整数执行引擎。然而，由于追踪Cache每时钟周期仅能发射3条指令，限制了Pentium 4每时钟周期仅能支撑3条整数指令。在运行单纯整数测试的CPUmark评价Pentiun 4时，所有的整数处理能力似乎都消失了。

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