Abo
  • Services:
Anzeige

Intels Core-Architektur im Detail

Wide Dynamic Execution

Die Core-Architektur zählt zur Klasse der "Spaghetti-Code-Optimierer". Schon seit dem Pentium werden bei der betagten x86-Architektur nicht mehr die Assembler-Befehle direkt und der Reihe nach ausgeführt. Stattdessen übersetzen die CPUs diese bei Intel "Macro-Ops" genannten Befehle in kleinere Einheiten namens "Micro-Ops". Diese Micro-Ops arbeitet der Prozessor dann in einer anderen Reihenfolge ab ("out-of-order execution") und handelt dabei auch in vorauseilendem Gehorsam, der "speculative execution". Ist das Ergebnis einer spekulativen Berechnung richtig, wird das Resultat direkt übertragen, falls nicht, wird neu gerechnet.

Anzeige

Vierfach skalar
Vierfach skalar
Vier der eigentlichen Maschinencode-Befehle kann Core in einem Takt verarbeiten, er arbeitet also vierfach skalar gegenüber dreifacher Skalarität beim Pentium 4 und Pentium M. Die Pipeline wurde gegenüber dem letzten Pentium-4-Design "Prescott" von 31 auf 14 Stufen drastisch verkürzt. Gerade die lange Pipe des Prescott wird dafür verantwortlich gemacht, dass der Pentium 4 mit immer höherem Takt kaum noch an Leistung gewinnt. Bei einer langen Pipe ist der Zeitverlust umso größer, wenn eine spekulative Ausführung fehlgeschlagen ist oder eine Sprungvorhersage ("branch prediction") ein fehlerhaftes Ergebnis hatte - die Pipe muss im schlimmsten Fall komplett neu gefüllt werden.

Core kann quer durch einen Prozessorkern gleichzeitig 96 Micro-Ops "in flight" halten, also spekulativ ausführen. Beim Prescott waren es noch 126 Befehle "in flight", in Verbindung mit der kürzeren Pipe ist Core aber deutlich effizienter.

Fusionsprinzipien
Fusionsprinzipien
Ein Ziel der Core-Architektur war auch diese Takt-Effizienz: Mit jedem Zyklus sollen so viele Befehle wie möglich ausgeführt werden. Ein erster Schritt dazu war die bereits mit dem ersten Pentium M "Banias" eingeführte "Micro-Ops-Fusion": Häufig auftretende Abfolgen von Micro-Ops wurden durch eine neue Micro-Op ersetzt. Intel-Mitarbeiter erklären das Konzept oft anhand von Alltagsaufgaben - da wollen wir nicht nachstehen: Man stelle sich zum Beispiel vor, was man morgens vor dem Weg zur Arbeit alles tun muss, etwa Zähneputzen und duschen. Diese Vorgänge kann man nun in einzelne Schritte aufteilen, wenn man sie jemand genau beschreiben will, etwa Zähne putzen: Bürste befeuchten, Tube aufschrauben, Zahnpasta auftragen, Tube verschließen, putzen, spülen. Diese Schritte seien das Beispiel für die Micro-Ops. Da man diese Aktionen immer ausführen muss, wenn man sich die Zähne putzt, kann man die Anweisung auch akbürzen: Putze Dir die Zähne. Das wäre dann die neue Micro-Op für den gesamten Vorgang.

Macro-Ops-Fusion
Macro-Ops-Fusion
In Core kommt dazu noch das Konzept der "Macro-Ops-Fusion", bei der bestimmte Abfolgen von echten Assembler-Befehlen in eine Micro-Op zusammengefasst werden. In unserem Beispiel wären die beiden getrennten Vorgänge "Zähneputzen" und "Duschen", die idealerweise jeden Morgen ausgeführt werden sollten und immer die gleichen Schritte erfordern (gleiche Micro-Ops), dann mit der Anweisung: "Gehe Zähneputzen und Duschen" in eine Micro-Op zusammenzufassen.

Aus dem nassen Bad wieder zur trockenen Prozessormaterie: Bei x86-Code folgt auf den Befehl "Compare" (CMP) meistens ein Sprung mittels "Jump" (JMP). Diese beiden Macro-Ops hat Intel bei Core nun in eine Micro-Op zusammengefasst, so dass sie in einem Takt gemeinsam ausgeführt werden können. Andere Beispiele nannte Intel nicht, die müssen die Programmierer wohl anhand der endgültigen Produkte herausfinden - oder beim endgültigen Erscheinen der CPUs im Datenblatt nachlesen.

Das Konzept der "Wide Dynamic Execution" erfordert in den Core-Prozessoren eine Vielzahl an schnellen Zwischenspeichern ("Buffers"), über die sich Intel ebenfalls noch ausschweigt.

 Intels Core-Architektur im DetailIntels Core-Architektur im Detail 

eye home zur Startseite
HotShot 27. Mär 2006

Nix, weil er kein x86 kann. Daher für uns wertlos. Embedded Systeme wie die PS3 sind...

CPUhabenWoller 22. Mär 2006

Danke! Wie gesagt: Wäre aber ein Traum. Bei Asrock (IIRC) zum Beispiel gibt es aber MBs...

DoomWarrior 19. Mär 2006

Das wird aber dadurch relativiert, das Intel auch für jeden Speichertyp einen anderen...

sihaya 17. Mär 2006

sorry cs macht nich soviel laune wie ne richtige wumme, aber egal, auch wenn die 200.000...

1st1 17. Mär 2006

Rrrrööööööchtööööög! Der Kandidat hat eine halbe aufgeblasene Waschmaschine und 99...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. Kommunales Rechenzentrum Niederrhein, Kamp-Lintfort
  2. Dürr Systems AG, Bietigheim-Bissingen
  3. DEKRA SE, Stuttgart
  4. Hauni Maschinenbau GmbH, Hamburg


Anzeige
Hardware-Angebote
  1. auf Kameras und Objektive
  2. ab 474,76€

Folgen Sie uns
       


  1. Komplett-PC

    In Nvidias Battleboxen steckt AMDs Ryzen

  2. Internet

    Cloudflare macht IPv6 parallel zu IPv4 jetzt Pflicht

  3. Square Enix

    Neustart für das Final Fantasy 7 Remake

  4. Agesa 1006

    Ryzen unterstützt DDR4-4000

  5. Telekom Austria

    Nokia erreicht 850 MBit/s im LTE-Netz

  6. Star Trek Bridge Crew im Test

    Festgetackert im Holodeck

  7. Quantenalgorithmen

    "Morgen könnte ein Physiker die Quantenmechanik widerlegen"

  8. Astra

    ZDF bleibt bis zum Jahr 2020 per Satellit in SD verfügbar

  9. Kubic

    Opensuse startet Projekt für Container-Plattform

  10. Frühstart

    Kabelnetzbetreiber findet keine Modems für Docsis 3.1



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Sphero Lightning McQueen: Erst macht es Brummbrumm, dann verdreht es die Augen
Sphero Lightning McQueen
Erst macht es Brummbrumm, dann verdreht es die Augen

Quantencomputer: Nano-Kühlung für Qubits
Quantencomputer
Nano-Kühlung für Qubits
  1. IBM Q Mehr Qubits von IBM
  2. Quantencomputer Was sind diese Qubits?
  3. Verschlüsselung Kryptographie im Quantenzeitalter

XPS 13 (9365) im Test: Dells Convertible zeigt alte Stärken und neue Schwächen
XPS 13 (9365) im Test
Dells Convertible zeigt alte Stärken und neue Schwächen
  1. Prozessor Intel wird Thunderbolt 3 in CPUs integrieren
  2. Schnittstelle Intel pflegt endlich Linux-Treiber für Thunderbolt
  3. Asus B9440 im Test Leichtes Geschäftsnotebook liefert zu wenig Business

  1. Re: Widerlegen?

    motzerator | 00:57

  2. Re: 2020!? Und die Personalien?

    packansack | 00:48

  3. Re: Mobilfunk + Festnetz-Anschluss meiner Eltern

    LordGurke | 00:47

  4. Könnte Akamai auch gerne machen

    LordGurke | 00:44

  5. Re: FF Remakes für Switch

    packansack | 00:38


  1. 18:08

  2. 17:37

  3. 16:55

  4. 16:46

  5. 16:06

  6. 16:00

  7. 14:21

  8. 13:56


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel