Какой длины типичный современный микропроцессорный конвейер?

16

Я кое-что узнал о конвейерной обработке, но это были 4-х и 5-ти ступенчатые процессы, и я думаю, что типичная современная конвейерная технология намного длиннее и сложнее на практике. Как долго типичные конвейеры и насколько мы можем ожидать их увеличения, и где находится точка достижения минимального возврата прироста производительности для более длинных конвейеров?

hardware cpu computer-architecture Никлас
источник
1
Я думаю, что вы можете ожидать, что они будут в 20-х годах, но моя память ржавая
Ааронман

Ответы:

26

У Intel было 5 этапов конвейера в своей оригинальной архитектуре Pentium. Количество стадий достигло максимума в 31 в семье Прескотт, но уменьшилось после этого. Сегодня в процессорах Core серии II (i3, i5 и i7) процессорный конвейер состоит из 14 этапов.

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 добился лишь незначительного прироста производительности по сравнению со своим предшественником, а его более сложная конструкция требовала значительно большей мощности по сравнению с приростом производительности. Хотя были и другие факторы, способствующие неутешительной работе Prescott, очевидно, что увеличение числа этапов конвейерной обработки в конечном итоге приводит к уменьшению прибыли.

Ссылки
Прескотт выдвигает предельные значения
конвейерной обработки
Список конвейеров процессоров архитектуры Intel для микроархитектур ЦП Intel
Оптимальная глубина конвейера для микропроцессора

Роберт Харви
источник
Любое обновление за последние 4 года?
toasted_flakes
3
@toasted_flakes: После Боннелла Intel более или менее остановилась на 14 этапах конвейера (16 с Fetch / Retire). См. Список микроархитектур ЦП Intel .
Роберт Харви
2
Процессор Skylake также имеет 224 очереди на вход для неупорядоченного выполнения команд, плюс очередь на срок до 72 ожидающих нагрузок, плюс очередь на 97 планировщиков ввода, так что задержка от чтения инструкции до команды, которая удаляется, может быть огромным , скажем, если у вас есть сто инструкций зависимой загрузки, а затем несколько сотен инструкций зависимого деления. Но это не дает вам недостатков, которые имеют слишком много стадий конвейера.
gnasher729
8

Что касается других современных процессоров:

  • ARM до 7: 3 этапов (до сих пор широко используются более простые устройства)
  • ARM 8-9: 5 этапов;
  • ARM 11: 8 этапов;
  • Cortex A7: 8-10 ступеней;
  • Cortex A8: 13 ступеней;
  • Cortex A15: 15-25 ступеней.

Из Википедии .

9000
источник