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第期微处理机.
年】】月.
· 综述与评论’,\// \ \
新一代微处理器的结构特征//

、一
上海交通大学计算机系上海
“
摘要本文简要介绍在垒球范围内最具影响的五大集团于年底宣
布的,年陆续上市的五个最新的高性能微处理器即—
的、的、的—、的
和的的结构特征,并据此对新一代微处理器的结构设
计思想进行分析。
关键词微处理器系统结构设计思想
’———
——
.. ——, ,
—,
,
.
.

、集团/、
引言、富士通等、集团/日立、
二十余年的微处理器发展历程,几乎可三星、等、集团—/
以看作是年公司率先开展研究的、西门子、东芝和集团/三
技术逐步成熟的过程。年诞生的菱电气、。年下半年它们各自宣
第一个商用处理器——的布了最新的产品,分别是、
使得微处理器能每周期执行一条指、——、
令,达到此前处理器瓶颈的极即和。这些性能卓
限。这是第一代的主要特征。第二代越的芯片年将陆续上市,它们构
则利用超标量技术与超流水线技术突成了最新一代微处理器。本文将扼要
破了瓶颈,每周期能完成多条指令。其介绍它们的结构特征,进而对这些新一代
典型代表有的/、的的结构设计思想进行分析。
、的、的等。微处理器
年后, 徽处理器的发展明显加
速,各种高性能处理器不断推出,更新的结构特征
十分迅速。年初发表了系系列
列的第一个芯片,此后系列、的最新成员微处理器采用、
—系列、系列、. 四金属层技术制造,集成了
等陆续登场,具有约万个晶体管,芯片面积为。采
全球市场规模的五大集团由此形成。用芯球栅阵列封装。初版时钟为
它们分别是集团/、,模拟性能值为和
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馓处理机
。的结构特征如时视像速度的通用处理器。
下。采用路超标量结构,拥有个执行
它是第一个位的结构单元个整数、加载/存贮单元、转移
微处理器,与已有的位、单元、个浮点单元——加法、乘法、除法/方
、兼容。根、图形加法器、图形乘法器每周期可执行
采用路超标量结构,拥有个独立多达条的指令;流水线深达级,采用超级
的执行单元加载/存贮单元、转移单元、分块法与灵活分组法提高指令分派效率。
、个整数单元,每周期可取出并释放允许指令变序执行采用动态转移预
条指令。流水线缩短到级。测和单周期转移追踪技术;实现入口
支持指令的变序执行;采用动态转移;它不采用进行转移追踪,而是
预测,最多可嵌套预测深达层的转移指令, 在指令中设置特殊字段作为转移目标
并推测性执行相应路径上的指令。。支持级
现了有个入口的转移历程表和嵌套式自陷功能。
有个入口的转移目标地址采用哈佛结构片内,指令
,并采用改名缓冲器技术。与数据各。在指令预取与
采用大容量哈佛结构片内,指指令执行之问设置级指令缓冲器,通常能
令与数据均为。数据完全掩盖固指令失配导致的延时。数
支持通写与回写两种方式,支持据采用通写方式,设置了取数缓冲器
一致性协议。支持~ 的片外二级级和存数缓冲器级,保证在数据
。失配时数据传输速度不受影响。片内
采用位内部编址,支持位虚拟集成二级控制电路,支