Haswellで導入された
内部バッファの強化の詳細
ポートの増強と同時命令処理数増加を実現するため、Haswellでは内部のバッファが大幅に拡充された。インテルの資料によれば以下のようになる。
Nehalem | Sandy Bridge | Haswell | |
---|---|---|---|
Out-of-order window | 128 | 168 | 192 |
In-flight Loads | 48 | 64 | 72 |
In-flight Store | 32 | 36 | 42 |
Scheduler Entries | 36 | 54 | 60 |
Integer Register File | なし | 160 | 168 |
FP Register File | なし | 144 | 168 |
Allocation Queue | 28/スレッド | 28/スレッド | 56/2スレッド |
まず「Out-of-order window」とは、「Rdy/Sch」のステージで「何命令を同時に保持できるか」を示したものである。レストランで言えば、席に座るのを待つ客を入れる待合室の収容人数が128~168人までだったところを、今度は192人まで待てるようになったようなものだ。
「In-flight Loads」「In-flight Store」は、ロード/ストア命令のみをそれぞれどれだけ保持できるかである。レストランの例で言うなら、「窓側の席でないといやだ」「ボックス席でないといやだ」といった特殊な要求を持つ客を、どれだけ管理できるか、というのがここで決まる。
次の「Scheduler Entries」は、図でいえばDispatch部に何命令を保持できるかに関わる。待合室にいる客をウェイトレスが、「○○様こちらにどうぞ」と席に向けて案内する過程にあたる。これまでのウェイトレスが同時に36~54人までさばいていたのが、今度は60人同時にさばけるようになったようなものだ。
「Integer Register File」「FP Register File」とは、物理レジスタを内部に保持している数を示す。物理レジスタはレジスタリネーミングによって、さまざまな命令の実行に割り当てられる。これもSandy Bridgeに比べて若干ではあるが、数が増やされている。IntegerとFPで別々なのは、整数演算は最大64bitまでしか扱わないのに対して、浮動小数点演算では最大80bitを扱う必要があるからだ。これを無理してひとつにすると、モトローラ「MC88000」の二の舞(書籍版「忘れ去られたCPU黒歴史」収録)になるので、分離するのが正解であろう。
最後の「Allocation Queue」とは、処理の際に「どの順序でリソースを確保するか」を確定させるためのものだ。レストランの例で言えば、客の呼び出し順を書いた紙……というのはいささか苦しいか。これまではスレッドごとに28個だったのが、今度は2スレッドあわせて56個に増えた。例えばSandy Bridge/Ivy Bridgeでは、片方のスレッドのキューが空いていても、もう片方のスレッドはそれを利用できなかった。Haswellからは空きがあれば使えるようになったわけで、キューそのものの利用効率の向上に役立つ。
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