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超純量

指数 超純量

超純量(superscalar)CPU架構是指在一顆处理器内核中实行了指令级並行的一类並行運算。这种技术能够在相同的CPU主频下实现更高的CPU吞吐率(throughput)。处理器的内核中一般有多个执行单元(或称功能单元),如算术逻辑单元、位移单元、乘法器等等。未实现超标量体系结构时,CPU在每个时钟周期仅执行单条指令,因此仅有一个执行单元在工作,其它执行单元空闲。超标量体系结构的CPU在一个时钟周期可以同时分派(dispatching)多条指令在不同的执行单元中被执行,这就实现了指令级的并行。超标量体系结构可以视作多指令流多數據流。 超标量体系结构的CPU一般也都实现了指令流水化。但是一般认为这二者是增强CPU性能的不同的技术。.

23 关系: AMD K5及早求值同时多线程多核心多核心CPU奔騰中央处理器并行计算CDC 6600算術邏輯單元編譯器組合电池EPIC超執行緒超长指令字Intel i960P6Pentium ProRISC推测执行指令管線化流水线 (计算机)

AMD K5

K5是一個由AMD製作與Intel推出的Pentium競爭的產品,由Mike Johnson主導整個K5處理器開發計畫。整个K5项目看起来更像是AMD面对INTEL突然推出跨时代的Pentium处理器措手不及的应对之作。其性能较Pentium处理器有较大差距。.

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及早求值

及早求值(eager evaluation),又譯热情求值,也被稱為貪婪求值(greedy evaluation)或严格求值,是多数传统编程语言的求值策略。 在热情求值中,表达式在它被约束到变量的时候就立即求值。这在简单编程语言中作为低层策略是更有效率的,因为不需要建造和管理表示未求值的表达式的中介数据结构。 热情求值的优点在于节省内存和提高执行速度,比如下面的 Basic 代码: 因为第一行代码 x.

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同时多线程

同时多线程(Simultaneous multithreading,缩写SMT)也称同步多线程,是一种提高具有硬件多线程的超純量CPU整体效率的技术。同时多线程允许多个独立的执行线程更好地利用现代处理器架构提供的资源。.

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多核心

#重定向 多核心處理器.

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多核心CPU

#重定向 多核心處理器.

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奔騰

奔騰(Pentium)是英特爾公司的一個註冊商標,作為其x86處理器品牌之一,於1993年推出。以往,「奔騰」是英特爾的唯一的x86處理器產品線,後來隨著其產品線的擴展衍生出低端的「賽揚」(Celeron)系列、供伺服器以及工作站使用的「至強」(Xeon)系列。2006年英特爾推出「酷睿」(Core)系列處理器產品線,取代原奔騰處理器系列的市場定位。時至今日,「奔騰」這個品牌仍然繼續使用,但市場定位被定位為比低端入門型的賽揚系列高一級,比橫貫中高端主流型和高端旗艦型的酷睿系列低一級的中端入門型級別。.

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中央处理器

中央处理器 (Central Processing Unit,缩写:CPU),是计算机的主要设备之一,功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。计算机的可编程性主要是指对中央处理器的编程。中央处理器、内部存储器和输入/输出设备是现代电脑的三大核心部件。1970年代以前,中央处理器由多个独立单元构成,后来发展出由集成电路制造的中央处理器,這些高度收縮的元件就是所謂的微处理器,其中分出的中央处理器最為复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元。 中央处理器廣義上指一系列可以执行复杂的计算机程序的逻辑机器。这个空泛的定义很容易地将在“CPU”这个名称被普遍使用之前的早期计算机也包括在内。无论如何,至少从1960年代早期开始,这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比,“中央处理器”在物理形态、设计制造和具体任务的执行上有了极大的发展,但是其基本的操作原理一直没有改变。 早期的中央处理器通常是为大型及特定应用的计算机而定制。但是,这种昂贵的为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代,随着集成电路的出现而加速。IC使得更为复杂的中央处理器可以在很小的空间中设计和制造(在微米的數量级)。中央处理器的标准化和小型化都使得这一类数字设备和電子零件在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。.

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并行计算

并行计算(parallel computing)一般是指许多指令得以同时进行的计算模式。在同時進行的前提下,可以將計算的過程分解成小部份,之後以並行方式來加以解決。 電腦軟體可以被分成數個運算步驟來執行。為了解決某個特定問題,軟體採用某個演算法,以一連串指令執行來完成。傳統上,這些指令都被送至單一的中央处理器,以循序方式執行完成。在這種處理方式下,單一時間中,只有單一指令被執行(processor level: 比较微处理器,CISC, 和RISC,即流水线Pipeline的概念,以及后来在Pipeline基础上以提高指令处理效率为目的的硬件及软件发展,比如branch-prediction, 比如forwarding,比如在每个运算单元前的指令堆栈,汇编程序员对programm code的顺序改写)。平行運算採用了多個運算單元,同時執行,以解決問題。.

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CDC 6600

CDC 6600'是来自控制资料公司的大型计算机,首先于1964年在加州大学伯克利分校的劳伦斯放射实验室投入使用。在当时,CDC 6600主要被用于高能核物理研究,包括一部分在阿尔瓦雷斯气泡室中录摄的核事件分析。CDC 6600起初于一年前被运至位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究组织,也被用于高能核物理的研究。一般来说CDC 6600被认为是第一个成功的超级计算机,每秒浮点运算次数达1M,超过之前最快的IBM 7030约三倍。它从1964年到1969年一直保持世界最快的计算机,直到让渡其继任者CDC 7600。 CDC 6600的系统架构被用在更简单(也更慢)的CDC 6400上,和另外一个拥有两个6400处理器的6500版本上。这些机器都与6600的指令完全兼容,但是因为更简单和顺序化的处理机而运行较慢。这个系列现在被成为CDC 6000系列。CDC 7600起初设计为CDC 6800并且也一样的兼容,但后来为了设计和高性能需要不得不牺牲了兼容性。虽然7600的中央处理器与6600兼容,允许便携式用户代码,但物理处理器却不相同,需要一个不同的操作系统。 在加州的芒廷维尤计算机历史博物馆,就有一台CDC 6600在展出。.

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算術邏輯單元

算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit, ALU)是中央处理器的执行单元,是所有中央处理器的核心组成部分,由与门和或门构成的算数逻辑单元,主要功能是进行二进制的算術運算,如加減乘(不包括整數除法)。基本上,在所有现代CPU体系结构中,二进制都以二補數的形式来表示。.

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編譯器

编译器(compiler),是一種電腦程式,它會將用某種程式語言寫成的原始碼(原始語言),轉換成另一種程式語言(目標語言)。 它主要的目的是將便于人编写、阅读、维护的高级计算机语言所寫作的原始碼程式,翻译为计算机能解读、运行的低阶机器语言的程序,也就是執行檔。编译器将原始程序(source program)作为输入,翻译产生使用目标语言(target language)的等价程序。源代码一般为高阶语言(High-level language),如Pascal、C、C++、C# 、Java等,而目标语言则是汇编语言或目标机器的目标代码(Object code),有时也称作机器代码(Machine code)。 一个现代编译器的主要工作流程如下: 源代码(source code)→ 预处理器(preprocessor)→ 编译器(compiler)→ 汇编程序(assembler)→ 目标代码(object code)→ 链接器(Linker)→ 執行檔(executables), 最後打包好的檔案就可以給電腦去判讀執行了。.

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組合

在組合數學,一個集的元素的組合(Combination)是一個子集。S的一個k-組合是S的一個有k個元素的子集。若兩個子集的元素完全相同並順序相異,它仍視為同一個組合,這是組合和排列不同之處。.

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电池

电池,一般狹義上的定義是將本身儲存的化學能轉成電能的裝置,廣義的定義為將預先儲存起的能量轉化為可供外用電能的裝置。因此,像太陽能電池只有轉化而無儲存功能的裝置不算是電池。其他名稱有電瓶、電芯,而中文池及瓶也有儲存作用之意。 英文中,單一個電池結構叫做「Cell」(單電池),內部有多個Cell並連或串連的結構叫做「Battery Cell」(電池組)。市售一般乾電池其實構造上是「Cell」但英文上習慣稱「Battery」,汽車用鉛酸電池與方形9V電池則是真正的「Battery」。.

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EPIC

EPIC可以指:.

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超執行緒

超執行緒(HT, Hyper-Threading)是英特爾研發的一種技術,於2002年發布。超執行緒技術原先只應用於Xeon 處理器中,當時稱為“Super-Threading”。之後陸續應用在Pentium 4 HT中。早期代號為Jackson。 通過此技術,英特爾實現在一個實體CPU中,提供兩個逻辑線程。之後的Pentium D縱使不支援超執行緒技術,但就集成了兩個實體核心,所以仍會見到兩個線程。超執行緒的未來發展,是提升處理器的逻辑線程。英特爾于2016年发布的Core i7-6950X便是將10核心的處理器,加上超執行緒技術,使之成為20個逻辑線程的產品。 英特爾表示,超執行緒技術讓Pentium 4 HT處理器增加5%的裸晶面積,就可以換來15%~30%的效能提升。但實際上,在某些程式或未對多執行緒編譯的程式而言,超執行緒反而會降低效能。除此之外,超執行緒技術亦要作業系統的配合,普通支援多處理器技術的系統亦未必能充分發揮該技術。例如Windows 2000,英特爾並不鼓勵使用者在此系統中利用超執行緒。原先不支援多核心的Windows XP Home Edition卻支援超執行緒技術。.

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超长指令字

超长指令字(VLIW:Very long instruction word)指的是一种被设计为可以利用指令级并行(ILP)优势的CPU体系结构。一个按照顺序执行指令的非超标量处理器不能充分的利用处理器的资源,有可能导致低性能。 性能可以通过同时执行一系列指令中的不同子步骤来提高(这就是流水线),或者像超标量架构一样,甚至完全的并行执行多个处理器指令。进一步的提高可以通过指令的执行顺序与在程序代码中出现的顺序不同来提高,这就是乱序执行。 这3种技术都要付出代价:增加了硬件的复杂性。在并行执行任何操作之前,处理器必须确认这些指令间没有相互依赖。例如第一个指令的结果作为第二个指令的输入。很明显,这样的两条指令无法同时执行,并且第2条指令不能在先于第一条指令执行。乱序执行处理器增加了硬件资源用于调度指令和决定相互依赖。 另一方面,VLIW通过另外一种方法来实现并行。VLIW的并行指令执行是基于一个确定的调度。这个调度是程序在编译的时候就已经确定好的。由于决定乱序执行的工作是由编译器来完成的,处理器不再需要上面三种技术所需的调度硬件。结果VLIW处理器相比其他多数的超标量处理器提供了更加强大的处理能力但是更少的硬件复杂性(编译器的复杂性提高了)。 正如一些其他比较新颖的架构,这种并行执行的概念只有当编译器能生成有效的代码的时候才变得有用。事实上,一些有着特殊目的的指令可以用来帮助一些复杂的操作,例如快速傅立叶变换或者在地貌计算中出现的计算。如果编译器无法准确的找出相关的代码并且生成可以利用CPU能力的目标代码,这些特殊目的的指令将变得毫无用处。例如,程序员可能需要将他的算法用一种可以降低编译器工作难度的方式进行描述。 Category:微處理器.

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Intel i960

Intel i960是英特爾所出品的一款非x86架構的RISC微處理器。.

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P6

#重定向 P6微架構.

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Pentium Pro

#重定向 奔腾Pro.

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RISC

#重定向 精简指令集.

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推测执行

推测执行(亦作预测执行、投机性执行,英语:Speculative execution)是优化技术的一类,采用这个技术的计算机系统会根据现有信息,利用空转时间提前执行一些将来可能用得上,也可能用不上的指令。如果指令执行完成后发现用不上,系统会抛弃计算结果,并回退执行期间造成的副作用(如缓存)。 推测执行的目标是在处理器系统资源过剩的情况下并行处理其他任务。推测执行无处不在。流水处理器的分支预测、数值预测、"", S. Mittal, Concurrency and Computation, 2017 预读取内存和文件、以及数据库系统的乐观并发控制等机能中都采用到了推测执行。 OPODIS, Bordeaux, France 12 December 2006.

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指令管線化

指令管線化(Instruction pipeline)是為了讓計算機和其它數位電子裝置能夠加速指令的通過速度(單位時間內被執行的指令數量)而設計的技術。 管線在處理器的內部被組織成層級,各個層級的管線能半獨立地單獨運作。每一個層級都被管理並且鏈接到一條“鏈”,因而每個層級的輸出被送到其它層級直至任務完成。 處理器的這種組織方式能使總體的處理時間顯著縮短。 未管線化的架構產生的效率低,因為有些CPU的模組在其他模組執行時是閒置的。管線化雖並不會完全消除CPU的閒置時間,但是能夠讓這些模組並行運作而大幅提升程式執行的效率。 但並不是所有的指令都是獨立的。在一條簡單的管線中,完成一個指令可能需要5層。如右圖所示,要在最佳性能下運算,當第一個指令被執行時,這個管線需要運行隨後4條獨立的指令。如果隨後4條指令依賴於第一條指令的輸出,管線控制邏輯必須插入延遲時脈周期到管線內,直到依賴被解除。而轉發技術能顯著減少延時。憑藉多個層,雖然管線化在理論上能提高效能,優勝於無管線的內核(假設時脈也因應層的數量按比例增加),但事實上,許多指令碼設計中並不會考慮到理想的執行。.

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流水线 (计算机)

流水线,亦称管线,是现代计算机处理器中必不可少的部分,是指将计算机指令处理过程拆分为多个步骤,并通过多个硬件处理单元并行执行来加快指令执行速度。其具体执行过程类似工厂中的流水线,并因此得名。 如果作出类比,则计算机指令就是流水线传送带上的产品,各个硬件处理单元就是流水线旁的工人。 在使用流水线的处理器中一个指令不是在处理器的一个定時器訊號中完成的,而是被分到多个讯号中去完成,但是与此同时多个指令的分任务被同时处理。由于这些分任务比整个指令要简单,因此可以通过使用流水线提高定時器频率。虽然每个指令需要多个讯号后才能完成,但是通过多个指令的并行运算每个讯号内一个指令可以完成,因此通过这个方法整个速度可以提高。 一条流水线的每个分步骤被称为流水线级。它们被流水线寄存器分开。除指令流水线外在现代系统中还有其它流水线,比如用来计算浮点数的算术流水线。.

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