性能之王還是不進反退，Prescott全

    要分辨兩棟建筑物的異同，沒有內(nèi)部構(gòu)造圖是不行的，對于處理器來說也是如此。所以，首先我們還是來看兩張Prescott核心架構(gòu)與Northwood的架構(gòu)對比圖吧：

 Prescott與Northwood的架構(gòu)對比圖（點擊放大）

    我們可以看到，上圖中最明顯的變化有三處：

    ◎ 指令追蹤緩存（Trace Cache，作用類似于以前的一級指令緩存）所用的分支目標(biāo)緩存（Trace Cache BTB，主要用于動態(tài)分支預(yù)測），條目數(shù)（Entries）由512條增加到2000條；

    ◎ 一級數(shù)據(jù)緩存容量倍增，由原來的8KB增加到了16KB。緩存聯(lián)合路數(shù)也隨之倍增，由原來的4路聯(lián)合（4ways）增加到8路聯(lián)合（8ways）；

    ◎ 二級緩存容量也由原來的512KB增加到了1MB，緩存聯(lián)合路數(shù)則保持不變。

    考慮到讀者對于緩存已經(jīng)比較熟悉，因此我們先就涉及到緩存變化的后兩個項目進行分析。而對于大家還不太熟悉的BTB，我們將放到后面再作說明。

    前面我們已經(jīng)提到，Prescott的頻率可高達5GHz左右，而歸根結(jié)底，處理器需要內(nèi)存為其輸送數(shù)據(jù)。處理器在如此高的頻率下工作，即使是尚未走向主流的下一代DDRⅡ內(nèi)存，在沒有輔助措施的條件下也會略顯吃力，更不必說目前的DDR內(nèi)存了。

    內(nèi)存系統(tǒng)跟不上處理器的腳步，是長久以來存在于系統(tǒng)設(shè)計中的一個問題。對于這個問題，AMD公司通過在K8處理器中內(nèi)置內(nèi)存控制器，并增加二級緩存容量到1MB來解決。而同期推出的P4至尊版則沒有變動其它機構(gòu)，僅追加了2MB三級緩存。至于Prescott，則主要采用了以下三個方面的措施進行解決。

    ● 最容易理解的措施——增加一級、二級緩存的容量。我們已經(jīng)從對比圖中看到了。不過需要提醒大家注意的是，雖然增大緩存的容量有利于緩解慢速的內(nèi)存所帶來的影響，但在某種條件下，也可能隨之提高緩存的延遲，在Prescott中就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象。以下就是我們使用ScienceMark 2.0測試緩存延遲時所得到的結(jié)果。

    表中可見，擴容后，Prescott的一級緩存、二級緩存延遲分別增加到Northwood的2倍和1.4倍左右，擴容的副作用較為明顯。

    ● 第二條措施——對P4原有的預(yù)取技術(shù)作出改進。

    考慮到讀者可能對預(yù)取技術(shù)還比較陌生，因此我們首先對預(yù)取技術(shù)作簡要的說明。沒有使用預(yù)取機構(gòu)的處理器，只能在需要對數(shù)據(jù)進行處理時查找緩存，如果緩存中沒有所需數(shù)據(jù)，就必須停止工作，等待內(nèi)存提供此數(shù)據(jù)。而使用預(yù)取機構(gòu)后，則可以在數(shù)據(jù)需要處理之前就完成查詢緩存，向內(nèi)存中取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)預(yù)取到緩存中工作，隱藏了內(nèi)存的延遲，如下圖：

 預(yù)取原理圖（點擊放大）

    P4中具備軟件預(yù)取和硬件預(yù)取兩種預(yù)取方式。所謂軟件預(yù)取，就是在程序的代碼中由編程人員人為地添加預(yù)取指令。而硬件預(yù)取則由處理器全權(quán)管理預(yù)取工作，不需要編程人員手工插入預(yù)取指令。Prescott中對兩種預(yù)取都做出了一些改進。

    軟件預(yù)取方面，對過去的P4來說預(yù)取的對象只能是普通數(shù)據(jù)。這意味著軟件預(yù)取指令只能為二級緩存提供預(yù)取服務(wù)。而在Prescott中則擴大了軟件預(yù)取的對象，不僅可以為二級緩存提供預(yù)取服務(wù)，而且還能夠為另一種重要的緩存——二級緩存D-TLB提供預(yù)取服務(wù)（有關(guān)TLB的說明請點擊這里了解）。

    此外，在舊的P4中，軟件預(yù)取指令必須由速度慢的MicrcodeROM負(fù)責(zé)解碼。而現(xiàn)在則可由速度較快的硬件解碼器解碼，存放在發(fā)布速度快得多的Trace Cache中(MicrocodeROM和硬件解碼器的區(qū)別請點擊這里了解)。也算提高預(yù)取性能的一種輔助措施吧。

    硬件預(yù)取方面，Prescott的硬件預(yù)取機構(gòu)在預(yù)取時機、預(yù)取對象的選擇上也變得更加智能化，不過Intel對于硬件預(yù)取方面的改變并沒有提供更多的細(xì)節(jié)說明。

    ● 最后由于Prescott中超線程技術(shù)的存在，對彌補內(nèi)存延遲的技術(shù)提出了更高的要求，為此，Intel進一步增加了部分內(nèi)部緩沖器的容量，以滿足開啟超線程時的需要。<