18新利最新登入Nehalem微处理器是如何工作的

你可以看看尼哈勒姆微处理器作为芯片，它有两个主要部分:a核心然后周围的分量叫做un-core．微处理器的核心包含以下元素:

非核心部分有额外的8兆字节内存包含在L3缓存中。L3缓存不在核心的原因是Nehalem微处理器是可扩展和模块化的。这意味着英特尔可以制造多核芯片。所有核心共享相同的L3内存缓存。这意味着多个核心可以同时处理相同的信息。18luck手机登录

为什么要创建可扩展的微处理器?这是一个棘手问题的优雅解决方案——无需重新发明处理器本身就可以构建更强大的处理能力。在某种程度上，这就像把几节电池串联起来。英特尔计划制造双核、四核和八核配置的Nehalem微处理器。双核处理器适用于智能手机等小型设备。你更有可能在台式机或电脑上找到四核处理器移动PC电脑。英特尔为服务器等机器设计了八核处理器，这些机器可以处理繁重的工作负载。

英特尔表示，它将提供在非核处理器中包含图形处理单元(GPU)的Nehalem微处理器。GPU的功能与专用显卡基本相同。

接下来，我们来看看Nehalem传递信息的方式。18luck手机登录

根据英特尔的说法，Nehalem微架构使用了该公司称为QuickPath的系统。QuickPath包含处理器之间的连接，内存以及其他组成部分。

在早期的英特尔微处理器，命令通过输入/输出（I / O）控制器到一个中央集权的内存控制器．内存控制器与处理器联系，处理器可能请求数据。内存控制器从内存存储器中检索这些数据并将其发送给处理器。处理器根据这些数据进行计算，并将结果通过内存控制器发送回I/O控制器。随着微处理器在单个芯片上使用多个处理器变得越来越复杂，这种模型的效率变得越来越低。

使用旧的微架构，英特尔芯片的内存带宽高达每秒21g。QuickPath连接提高了内存带宽，允许每秒钟传递更多的信息。18luck手机登录

使用新技术的处理器可以分散处理器和内存之间的通信。这意味着每个处理器都有自己的内存控制器，专用的内存和内存控制器，而不是一个集中的内存控制器缓存内存。处理器直接与I/O控制器通信。命令来自I/O控制器到处理器。因为每个处理器都有一个专用的内存控制器、内存和缓存，信息流动更加自由。18luck手机登录每个处理器都能以每秒32g的速度与专用内存通信。

基于nehalem的处理器彼此之间也有点对点互连。这意味着如果一个处理器需要访问另一个处理器缓存中的数据，它可以直接向相应的处理器发送请求并获得响应。在每个互连中都有不同的数据路径。数据可以同时在两个方向上流动，加快数据传输速度。多个处理器和I/O控制器之间的传输速度最高可达每秒25.6 gb。

QuickPath允许处理器在向其他处理器请求信息时走捷径。18luck手机登录想象一个四核微处理器，处理器a、B、C和d。每个处理器之间都有链接。在旧的体系结构中，如果处理器A需要来自D的信息，它将发送一个请求。18luck手机登录然后，D会向处理器B和C发送一个请求，以确保D拥有该数据的最新实例。B和C将结果发送给D，然后D能够将信息发送回a。每一轮消息称为a18luck手机登录跳这个例子有四个跳。

QuickPath跳过了其中一个步骤。处理器A将其初始请求(称为“窥探”)发送给B、C和D，其中D指定为应答者。处理器B和C将数据发送给D，然后D将结果发送给a。这种方法跳过一轮消息，因此只有三跳。这看起来只是一个小小的改进，但经过数十亿次的计算，就会产生很大的不同。

此外，如果其他处理器中有一个拥有A请求的信息，它可以直接将数据发送给A，从而将跳数减少到2。18luck手机登录QuickPath还将信息打包在更紧凑的有18luck手机登录效载荷中。

在一个微处理器一切都在继续时钟周期．时钟周期是一种衡量微处理器执行指令所需时间的方法。18新利最新登入可以把它想象成微处理器每秒可以执行的指令数。越快时钟速度，微处理器每秒能处理的指令就越多。

Core i7等微处理器试图提高效率的一种方法是根据旧指令预测未来的指令。它被称为分支预测．当分支预测工作时，微处理器更有效地完成指令。但如果预测结果不准确，微处理器就必须进行补偿。这可能意味着浪费时钟周期，从而导致性能变慢。

尼哈勒姆有两个分支目标缓冲区(BTB)。这些缓冲区为处理器加载指令，以预测处理器下一步将需要什么。假设预测是正确的，处理器不需要从18luck手机登录计算机的内存．Nehalem的两个缓冲区允许它加载更多的指令，减少了在一组指令被证明是错误的情况下的延迟时间。

另一个提高效率的方法包括软件循环．循环是软件执行时重复的一串指令。它可能定期或间歇性地出现。对于循环，分支预测就变得没有必要了——特定循环的一个实例应该以与其他实例相同的方式执行。英特尔设计的Nehalem芯片能够识别循环，并以不同于其他指令的方式处理它们。

没有循环流检测的微处理器往往有一个硬件管道，从分支预测器开始，然后转移到用于检索或获取指令、解码指令并执行指令的硬件。循环流检测可以识别重复的指令，绕过这一过程的一部分。

英特尔在其Penryn微处理器中使用了循环流检测。Penryn的循环流检测硬件位于老式微处理器的获取和解码组件之间。当Penryn芯片的检测器发现环路时，微处理器可以关闭分支预测并获取组件。这使得管道更短。但尼哈勒姆更进一步。尼哈勒姆的循环流探测器在管道的末端。当微处理器看到一个循环时，它可以关闭除循环流检测器以外的所有程序，它会向缓冲区发送适当的指令。

分支预测和循环流检测的改进都是英特尔“tock”战略的一部分。Nehalem芯片中的晶体管大小与Penryn的相同，但Nehalem的设计更有效地利用了硬件。

接下来，我们将看看Nehalem微处理器如何处理数据流18新利最新登入。

随着软件应用程序变得越来越复杂，向处理器发送指令也变得越来越复杂。简化这个过程的一种方法是通过线程．线程从等式的软件端开始。程序员使用指令构建应用程序，处理器可以将这些指令分解成多个流或线程。处理器可以在单独的指令线程上工作，组队完成一项任务。在世界上微处理器，这叫做并行性因为多个处理器同时处理并行的数据线程。

Nehalem的架构允许每个处理器同时处理两个线程。这意味着一个八核Nehalem微处理器可以同时处理16个线程。这使得Nehalem微处理器能够更有效地处理复杂指令。根据英特尔的说法，多线程能力比在微处理器中添加更多的处理核心更有效。Nehalem微处理器应该能够满足视频编辑程序或高端视频游戏等复杂软件的需求。

多线程的另一个好处是处理器可以同时处理多个应用程序。这使您可以在运行其他应用程序(如病毒扫描仪在后台。使用较旧的处理器，这些活动可能会导致计算机变慢甚至崩溃。

英特尔公司还加入了一项额外的技术涡轮推动在尼哈勒姆的建筑里。如果处理器的运行低于其功耗、处理能力和温度水平的限制，则可以提高时钟频率。这使得活动处理器工作得更快。对于具有单个线程的旧应用程序，芯片可以增加时钟速度甚至更多。

涡轮增压功能是动态的，它使Nehalem微处理器随着工作负载的增加而更加努力地工作，只要芯片在其工作参数范围内。当工作负载减少时，微处理器可以在正常的时钟频率下工作。因为微芯片有一个监控系统，你不必担心芯片过热或超出其容量工作。当你对处理器的要求不高时，芯片就会节省电力。

如果Nehalem是英特尔最新的“滴答”，那么下一个“滴答”会是什么?那之后呢?在下一节中找到答案。

开发一个微处理器需要几年的时间。虽然英特尔在2008年发布了Nehalem，但该项目当时已经有五年多的历史了。这意味着即使人们在等待宣布的微芯片进入各种电子设备和电脑在美国，英特尔(Intel)等制造商正致力于微处理器发展的下一步。如果他们想跟上摩尔定律，就必须这么做。

英特尔的下一步是另一个“滴答”的发展。这意味着要将晶体管缩小到32纳米宽。用这么大的晶体管生产一个微处理器是一个惊人的成就。但更令人生畏的是找到一种方法，以高效、可靠和经济的方式，大规模生产数百万个具有如此小晶体管的芯片。

英特尔下一代芯片的代号是韦斯特米尔。韦斯特米尔将使用与Nehalem相同的微架构，但将使用32纳米晶体管。这意味着韦斯特米尔将比尼哈勒姆更强大。但这并不意味着韦斯特米尔的架构对晶体管这么小的微处理器最有意义。这将落在下一个“tock”微处理器上。

而且这个时钟已经有了一个名字:桑迪桥。Sandy Bridge微芯片将采用32纳米晶体管优化的架构。我们可能还需要几年的时间才能看到桑迪桥进入商业市场，但当它实现时，它可能会像今天的Nehalem一样具有革命性。

英特尔将何去何从?这很难说。虽然晶体管已经缩小到十年前几乎无法想象的尺寸，但我们正接近触及一些基本物理定律，这些定律可能会停止晶体管的快速发展。这是因为当你使用更小的材料时，你开始进入量子力学．对于只熟悉经典物理的人来说，量子力学的世界似乎很奇怪。从经典的角度来看，粒子和能量的行为方式似乎违反直觉。

当涉及到微处理器时，其中一种行为尤其成问题:电子隧穿．通常情况下，晶体管可以将电子漏斗化而不会有泄漏的风险。但随着势垒变得越来越薄，电子穿隧的可能性也越来越大。当一个电子遇到一个非常薄的势垒——宽度约为一纳米的东西——它可以从势垒的一边穿过到另一边，即使电子的能级看起来太低，不可能正常发生。科学家称这种现象为隧穿，尽管电子并没有在屏障上形成一个物理洞。

这对微处理器来说是个大问题。微处理器通过晶体管开关引导电子工作。带有纳米级晶体管的微处理器已经不得不处理某种程度的电子泄漏。泄漏会降低微处理器的效率。如果英特尔不改变晶体管的设计方式，摩尔定律就有最终失去意义的危险。

尽管如此，工程师们还是倾向于想办法解决那些看起来完全无法解决的问题。即使晶体管在一两代之后不能变得更小，这也不会是电子学的终结。这可能意味着我们前进的速度比我们习惯的要慢一些。

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