Intel x86_64 处理器不仅是流水线架构，还是超标量？

Question

Intel x86_64 处理器不仅是流水线架构，还是超标量？

1. 流水线 - 这两个序列并行执行（同一时钟中同一流水线单元的不同阶段，例如具有 4 个阶段的 ADD）：

   • stage1 -> stage2 -> stage3 -> stage4 -> 没有
   • 什么都没有 -> stage1 -> stage2 -> stage3 -> stage4

2. 超标量 - 这两个序列并行执行（两条指令可以在同一时钟内启动到不同的流水线单元，例如 ADD 和 MUL）：

   • 添加(stage1) -> 添加(stage2) -> 添加(stage3)
   • MUL(stage1) -> MUL(stage2) -> MUL(stage3)

Answer 1

是的，是的。 经过一番谷歌搜索，我找到了this

Answer 2

是的，当代的英特尔处理器都是流水线和超标量。

执行一条指令需要几纳秒。这包括从指令内存中获取指令、解码指令、获取操作数、执行任何计算、从内存中获取数据以及写入结果。即使是基本性能，将这些分解成小步骤并允许多个指令同时“在流水线中”也很重要。

同样，处理器流水线会消耗大量资源（面积、功耗、设计复杂性等）。将 1 宽的处理器变成 2 宽的超标量处理器相对来说非常便宜。性能提升大于成本（尽管一旦您拥有 4 宽处理器，您会看到收益递减范围扩大，成本呈指数增长）。

因此，您可以期望任何现代处理器（绝对最小的小处理器除外）都是超标量的。经验法则 - 如果它连接到内存层次结构，它将是超标量。这是因为内存层次结构消耗大量的能量和能量，因此您需要一个超标量处理器来保持其忙碌。