CPU/GPU真融合！Intel新酷睿權威評測

第三章/第五節 SandyBridge架構解析：新增物理寄存文件

    Physical Reg File（PRF，物理寄存文件）的引入是SandyBridge微架構的一大特色，這是Nehalem架構所不具備的。當然AMD新一代的推土機和山貓架構也會支持，AMD很早之前就公布了架構細節，現在Intel首次將其應用在了實際產品當中。

    在Core 2和Nehalem架構中，每個微指令需要的每個操作數都有一份拷貝，這就意味著亂序執行硬件(調度器/重排序緩存/關聯隊列)必須要非常大，以便容納微指令和相關數據。Core Duo時代是80-bit，加入SSE指令集后增至128-bit，現在又有了AVX指令集，按照趨勢會翻番至256-bit。

    PRF在寄存器文件中存儲微指令操作數，而微指令在亂序執行引擎中只會攜帶指向操作數的指針，而非數據本身。這就大大降低了亂序執行硬件的功耗(轉移大量數據很費電的)，同時也減小了流水線的核心面積，數據流窗口也增大了三分之一。

    核心面積的精簡正是AVX指令(SNB最主要革新之一)集得以實現并保證良好性能的關鍵所在。以最小的核心面積代價，Intel將所有SIMD單元都轉向了256-bit。AVX支持256-bit操作數，相當消耗晶體管與核心面積，而RPF的使用加大了亂序執行緩沖，能夠很好地滿足更高吞吐量的浮點引擎。

Nehalem架構中有三個執行端口和三個執行單元堆棧 

    SandyBridge允許256-bit AVX指令借用128-bit的整數SIMD數據路徑，這就使用最小的核心面積實現了雙倍的浮點吞吐量，每個時鐘可以進行兩個256-bit AVX操作。另外執行硬件和路徑的上位128-bit是受電源柵極(Power Gate)控制的，標準128-bit SSE操作不會因為256-bit擴展而增加功耗。

    AMD推土機架構對AVX的支持則有所不同，使用了兩個128-bit SSE路徑來合并成256-bit AVX操作，即使八核心(四模塊)推土機的256-bit AVX吞吐量也要比四核心SNB少一半，不過實際影響完全取決于應用程序如何利用AVX。

    SandyBridge的峰值浮點性能翻了一番，這就對載入和存儲單元提出了更高要求。Nehalem/Westmere架構中有三個載入和存儲端口：載入、存儲地址、存儲數據。

    SandyBridge架構中載入和存儲地址端口是對稱的，都可以執行載入或者存儲地址，載入帶寬因此翻倍。SNB的整數執行也有了改進，只是比較有限。ADC指令吞吐量翻番，乘法運算可加速25％。