性能之王还是不进反退，Prescott全

    要分辨两栋建筑物的异同，没有内部构造图是不行的，对于处理器来说也是如此。所以，首先我们还是来看两张Prescott核心架构与Northwood的架构对比图吧：

 Prescott与Northwood的架构对比图（点击放大）

    我们可以看到，上图中最明显的变化有三处：

    ◎ 指令追踪缓存（Trace Cache，作用类似于以前的一级指令缓存）所用的分支目标缓存（Trace Cache BTB，主要用于动态分支预测），条目数（Entries）由512条增加到2000条；

    ◎ 一级数据缓存容量倍增，由原来的8KB增加到了16KB。缓存联合路数也随之倍增，由原来的4路联合（4ways）增加到8路联合（8ways）；

    ◎ 二级缓存容量也由原来的512KB增加到了1MB，缓存联合路数则保持不变。

    考虑到读者对于缓存已经比较熟悉，因此我们先就涉及到缓存变化的后两个项目进行分析。而对于大家还不太熟悉的BTB，我们将放到后面再作说明。

    前面我们已经提到，Prescott的频率可高达5GHz左右，而归根结底，处理器需要内存为其输送数据。处理器在如此高的频率下工作，即使是尚未走向主流的下一代DDRⅡ内存，在没有辅助措施的条件下也会略显吃力，更不必说目前的DDR内存了。

    内存系统跟不上处理器的脚步，是长久以来存在于系统设计中的一个问题。对于这个问题，AMD公司通过在K8处理器中内置内存控制器，并增加二级缓存容量到1MB来解决。而同期推出的P4至尊版则没有变动其它机构，仅追加了2MB三级缓存。至于Prescott，则主要采用了以下三个方面的措施进行解决。

    ● 最容易理解的措施——增加一级、二级缓存的容量。我们已经从对比图中看到了。不过需要提醒大家注意的是，虽然增大缓存的容量有利于缓解慢速的内存所带来的影响，但在某种条件下，也可能随之提高缓存的延迟，在Prescott中就出现了这种现象。以下就是我们使用ScienceMark 2.0测试缓存延迟时所得到的结果。

    表中可见，扩容后，Prescott的一级缓存、二级缓存延迟分别增加到Northwood的2倍和1.4倍左右，扩容的副作用较为明显。

    ● 第二条措施——对P4原有的预取技术作出改进。

    考虑到读者可能对预取技术还比较陌生，因此我们首先对预取技术作简要的说明。没有使用预取机构的处理器，只能在需要对数据进行处理时查找缓存，如果缓存中没有所需数据，就必须停止工作，等待内存提供此数据。而使用预取机构后，则可以在数据需要处理之前就完成查询缓存，向内存中取数据，并将数据预取到缓存中工作，隐藏了内存的延迟，如下图：

 预取原理图（点击放大）

    P4中具备软件预取和硬件预取两种预取方式。所谓软件预取，就是在程序的代码中由编程人员人为地添加预取指令。而硬件预取则由处理器全权管理预取工作，不需要编程人员手工插入预取指令。Prescott中对两种预取都做出了一些改进。

    软件预取方面，对过去的P4来说预取的对象只能是普通数据。这意味着软件预取指令只能为二级缓存提供预取服务。而在Prescott中则扩大了软件预取的对象，不仅可以为二级缓存提供预取服务，而且还能够为另一种重要的缓存——二级缓存D-TLB提供预取服务（有关TLB的说明请点击这里了解）。

    此外，在旧的P4中，软件预取指令必须由速度慢的MicrcodeROM负责解码。而现在则可由速度较快的硬件解码器解码，存放在发布速度快得多的Trace Cache中(MicrocodeROM和硬件解码器的区别请点击这里了解)。也算提高预取性能的一种辅助措施吧。

    硬件预取方面，Prescott的硬件预取机构在预取时机、预取对象的选择上也变得更加智能化，不过Intel对于硬件预取方面的改变并没有提供更多的细节说明。

    ● 最后由于Prescott中超线程技术的存在，对弥补内存延迟的技术提出了更高的要求，为此，Intel进一步增加了部分内部缓冲器的容量，以满足开启超线程时的需要。<