Jak długi jest typowy nowoczesny rurociąg mikroprocesorowy?

16

Nauczyłem się trochę o rurociągach, ale były to 4-etapowe i 5-etapowe i myślę, że współczesne typowe rurociągi są znacznie dłuższe i bardziej skomplikowane w praktyce. Jak długie są typowe rurociągi i jak bardzo możemy się spodziewać ich wzrostu i gdzie jest sens osiągania zysków diminshed w postaci wzrostu wydajności dla dłuższych rurociągów?

hardware cpu computer-architecture Niklas
źródło
1
Myślę, że można się spodziewać, że będą w latach dwudziestych, ale moja pamięć jest zardzewiała
aaronman

Odpowiedzi:

26

Intel miał 5 etapów potoku w oryginalnej architekturze Pentium. Liczba etapów osiągnęła najwyższy poziom 31 w rodzinie Prescott, ale potem spadła. Obecnie w procesorach Core serii II (i3, i5 i i7) procesor ma 14 etapów.

Microarchitecture   Pipeline stages
P5 (Pentium)             5
P6 (Pentium 3)          10
P6 (Pentium Pro)        14
NetBurst (Willamette)   20
NetBurst (Northwood)    20
NetBurst (Prescott)     31
NetBurst (Cedar Mill)   31
Core                    14
Bonnell                 16
Sandy Bridge            14
Silvermont              14 to 17
Haswell                 14
Skylake                 14
Kabylake                14

Prescott osiągnął jedynie niewielki wzrost wydajności w porównaniu do swojego poprzednika, a jego bardziej złożona konstrukcja wymagała znacznie większej mocy w stosunku do jego wydajności. Chociaż na rozczarowujące wyniki Prescotta miały wpływ inne czynniki, wydaje się jasne, że zwiększenie liczby etapów rurociągów ostatecznie prowadzi do malejących zysków.

Referencje
Prescott przesuwa granice
rurociągów Procesor architektury Intel
Lista rurociągów mikrokarchitektur procesora Intel
Optymalna głębokość rurociągu dla mikroprocesora

Robert Harvey
źródło
Jakaś aktualizacja z ostatnich 4 lat?
toasted_flakes 16.01.17
3
@toasted_flakes: Po Bonnell, Intel mniej więcej osiedlił się na 14 etapach rurociągu (16 z Fetch / Retire). Zobacz listę mikroarchitektur procesora Intel .
Robert Harvey
2
Procesor Skylake ma również 224 kolejkę wejściową do wykonywania instrukcji poza kolejnością, a także kolejkę dla maksymalnie 72 zaległych obciążeń, a także kolejkę planowania 97 wpisów, więc opóźnienie od odczytu instrukcji do wycofania instrukcji może bądź ogromny , powiedz, jeśli masz sto instrukcji obciążenia zależnego, a następnie kilkaset instrukcji podziału zależnego. Ale to nie ma wad, które ma zbyt wiele etapów rurociągu.
gnasher729
8

W odniesieniu do innych nowoczesnych procesorów:

  • ARM do 7: 3 etapów (nadal powszechnie stosowane są prostsze urządzenia)
  • ARM 8-9: 5 etapów;
  • ARM 11: 8 etapów;
  • Kora A7: 8-10 etapów;
  • Cortex A8: 13 etapów;
  • Kora A15: 15-25 etapów.

Z Wikipedii .

9000
źródło