NetBurst

Процессор архитектуры NetBurst (P68)

NetBurst (P68) — суперскалярная гиперконвейерная микроархитектура, разработанная компанией Intel и лежавшая в основе микропроцессоров Xeon, Celeron, Pentium 4 и Pentium D.

Архитектура NetBurst стала заменой устаревшей архитектуре P6 на рынке процессоров для серверных и настольных систем. Она не была развитием архитектуры P6, а являлась принципиально новой в сравнении со всеми предшественниками архитектурой. Целью разработки архитектуры NetBurst было достижение высоких тактовых частот процессоров. Особенностями, которые отличают NetBurst от других архитектур являются гиперконвейеризация и применение кэша последовательностей микроопераций вместо традиционного кэша инструкций. АЛУ процессоров архитектуры NetBurst также отличается от АЛУ процессоров других архитектур. Также возможно применение технологии Hyper-threading.

Гиперконвейеризация

Процессоры Pentium 4 на ядрах Northwood и Willamette имеют конвейер глубиной 20 стадий, а процессоры на ядрах Cedar Mill и Prescott — 31 стадию. При этом стадии декодирования инструкций не учитываются: в связи с применением кэша последовательностей микроопераций, декодер вынесен за пределы конвейера. Благодаря этому Pentium 4 способны достигать более высоких тактовых частот в сравнении с процессорами, у которых более короткий конвейер при одинаковой технологии производства.

Кэш последовательностей микроопераций

При разработке архитектуры NetBurst было решено отказаться от традиционной кэш-памяти инструкций первого уровня, хранящей команды x86, в пользу кэша последовательностей микроопераций, хранящего последовательности микроопераций в соответствии с предполагаемым порядком их исполнения. Емкость trace cache составляла около 12 тыс. микроопераций. Такая организация кэш-памяти смогла обеспечить снижение временных затрат на выполнение условных переходов и на выборку инструкций.

АЛУ и механизм ускоренного исполнения целочисленных операций

Так как основной целью разработки архитектуры NetBurst было повышение производительности за счёт достижения высоких тактовых частот, возникла необходимость увеличения темпа выполнения основных целочисленных операций. Для достижения этой цели АЛУ процессоров архитектуры NetBurst разделено на несколько блоков: два «быстрых АЛУ» (2X ALU), которые выполняют только простейшие целочисленные операции (например, сложение) и «медленное АЛУ», выполняющее большое количество целочисленных операций.

Система повторного исполнения микроопераций Основной задачей планировщиков микроопераций является определение готовности микроопераций к исполнению и передача их на конвейер. Вследствие большого числа стадий конвейера, планировщики вынуждены отправлять микрооперации на исполнительные блоки до того, как завершится выполнение предыдущих микроопераций. Это обеспечивает оптимальную загрузку исполнительных блоков процессора и позволяет избежать потери производительности в том случае, если данные, необходимые для выполнения микрооперации, находятся в кэш-памяти первого уровня, регистровом файле, или могут быть переданы, минуя регистровый файл.

20 ноября 2000 года были анонсированы первые процессоры архитектуры NetBurst. 8 августа 2007 года компанией Intel было объявлено о начале действия программы по снятию с производства всех процессоров этой архитектуры. Процессоры этой архитектуры сменили процессоры семейства Core 2 Duo, архитектура которых является развитием архитектуры P6.