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Por Dentro da Microarquitetura Intel Sandy Bridge


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Por Dentro da Microarquitetura Intel Sandy Bridge

Aprimoramentos no Pipeline do Processador

Vamos começar nossa jornada falando da nova maneira como as instruções são processadas na microarquitetura Sandy Bridge.

Existem quatro decodificadores de instruções, o que significa que o processador pode decodificar até quatro instruções por pulso de clock. Esses decodificadores são responsáveis por decodificar instruções IA32 (x86) em microinstruções RISC (µops), que são usadas internamente pelas unidades de execução do processador. Assim como ocorre em outros processadores da Intel, a microarquitetura Sandy Bridge suporta tanto fusão de instruções (“macro-fusion”) quanto fusão de microinstruções (“micro-fusion”). A fusão de instruções permite que o processador decodifique duas instruções x86 relacionadas em apenas uma, enquanto a fusão de microinstruções permite que duas microinstruções relacionadas possam ser fundidas em apenas uma. Obviamente o objetivo dessas tecnologias é aumentar o desempenho.

O que é completamente novo é a adição de um cache de microinstruções decodificadas capaz de armazenar 1.536 microinstruções (o que equivale mais ou menos 6 kB). A Intel chama este cache de “cache L0”. A ideia é óbvia. Quando o programa em execução entra em “loop” (ou seja, precisa repetir a execução de um grupo de instruções várias vezes), o processador não precisa decodificar novamente as instruções x86: elas já estão decodificadas no cache, o que economiza tempo e aumenta o desempenho. De acordo com a Intel, este cache apresenta uma taxa de acerto de 80%, ou seja, o cache é usado pelo menos 80% do tempo.

Agora você pode estar se perguntando se esta não é a mesma ideia usada na microarquitetura Netburst (processadores Pentium 4), que tinha um cache de código (“trace cache”) que também armazenava microinstruções decodificadas. Um cache de código trabalha de forma diferente de um cache de microinstruções: ele armazena as instruções na mesma ordem em que elas foram originalmente executadas. Desta maneira, quando um programa atinge um loop que precisa ser executado, digamos, 10 vezes, o cache de código armazenará as mesmas instruções 10 vezes. Portanto, há muitas instruções repetidas no cache de código, o que não acontece com o cache de microinstruções, que armazena apenas instruções decodificadas individuais.

Quando o cache de microinstruções é usado, o processador coloca o cache de instruções L1 e os decodificadores para “dormir”, o que faz o processador economizar energia e dissipar menos calor.

A unidade de previsão de desvio foi redesenhada e o tamanho do buffer de destino de desvio (Branch Target Buffer ou BTB) foi dobrado em relação à arquitetura Nehalem, além de agora usar uma técnica de compressão que permite que ainda mais dados sejam armazenados. A previsão de desvios é um circuito que tenta “adivinhar” os próximos passos de um programa, carregando para dentro do processador as instruções que ele acha que o processador tentará carregar. Se ele estiver certo, o processador não perderá tempo carregando essas instruções da memória, já que elas já estarão dentro do processador. Aumentando o tamanho desse buffer permite que este circuito carregue antecipadamente ainda mais instruções, aumentando o desempenho do processador.

O agendador usado na microarquitetura Sandy Bridge é similar ao usado na microarquitetura Nehalem, com seis portas de despacho, três delas usadas pelas unidades de execução e três usadas pelas unidades de memória.

Embora esta configuração seja a mesma, a microarquitetura Sandy Bridge tem mais unidades de execução: enquanto a microarquitetura Nehalem tem 12, a Sandy Bridge tem 15, ver Figura 2. De acordo com a Intel, elas foram redesenhadas para aumentar o desempenho de operações envolvendo números de ponto flutuante (operações matemáticas).

Intel Sandy Bridge
Figura 2: Unidades de execução (configuração padrão)

Cada unidade de execução é conectada ao agendador de instruções usando um caminho de dados de 128 bits. De modo a executar as novas instruções AVX, que trabalham com dados de 256 bits, em vez de adicionar caminhos de dados de 256 bits e unidades de 256 bits ao processador, duas unidades de execução são “agrupadas” (ou seja, usadas ao mesmo tempo), como você pode ver na Figura 3.

Intel Sandy Bridge
Figura 3: Unidades de execução (quando executando instruções AVX)

Após a execução de uma instrução, ela não é copiada de volta para o buffer de reordenamento como acontecia nas arquiteturas anteriores da Intel: o processador apenas indicada que a instrução terminou de ser executada em uma lista. Isto faz com que o processador economize bits e aumente sua eficiência.

Outra diferença está nas portas de memória. A microarquitetura Nehalem tem uma unidade de carga, uma unidade de armazenamento de endereços e uma unidade de armazenamento de dados, cada uma conectada a uma porta de despacho individual. Isto significa que processadores baseados na microarquitetura Nehalem podem carregar do cache L1 de dados 128 bits de dados por pulso de clock.

Na microarquitetura Sandy Bridge, as unidades de carga e armazenamento de endereços podem ser usadas como uma unidade de carga ou como uma unidade de armazenamento de endereços. Esta mudança permite que duas vezes mais dados possam ser carregados do cache L1 de dados por pulso de clock (usando duas unidades de 128 bits ao mesmo tempo em vez de apenas uma), aumentado assim o desempenho. Desta maneira, os processadores Sandy Bridge podem carregar 256 bits de dados do cache L1 de dados por pulso de clock.

Intel Sandy Bridge
Figura 4: Microarquitetura Sandy Bridge


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Comentários de usuários

Respostas recomendadas



Cara, fiquei bobo com algumas dessas melhorias. Antes disso pensava que a arquitetura Sandy Bridge seria uma Nehalem com as instruções AVX e os 256 bits nas instruções MMX.

Juro que quando li "arquitetura em anel" eu imaginei que a pastilha seria um anel e que todos os componentes iriam se intercomunicar por algum controlador no centro dessa pastilha.

Tenho que ler sobre a Bulldozer da AMD, mas me parece um tanto promissora essa nova arquitetura da Intel.

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Cara, fiquei bobo com algumas dessas melhorias. Antes disso pensava que a arquitetura Sandy Bridge seria uma Nehalem com as instruções AVX e os 256 bits nas instruções MMX.

Juro que quando li "arquitetura em anel" eu imaginei que a pastilha seria um anel e que todos os componentes iriam se intercomunicar por algum controlador no centro dessa pastilha.

Tenho que ler sobre a Bulldozer da AMD, mas me parece um tanto promissora essa nova arquitetura da Intel.

Também achei que não haveriam muitas mudanças além dessas que você descreveu, mas realmente fiquei de certa forma impressionado com essa nova arquitetura. O que resta saber é se na prática o desempenho será tão maravilhoso, e também os preços.

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E alguém daqui sabe me iformar 2 coisas?

1- Já se sabe qual a capacidade desse Video on boarde nos SandBridge, tipo seria equivalente a qual placa??

2- Os Bulldozer da AMD terá essa capacidade de video integrado??

Faço essas perguntas pois para Notebook vai ser ótimo!!

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Gabriel Torres sempre bem detalhista sabe explicar como ninguem! Parabens!

agora em relação a nova tecnologia eu acredito que a mudança estara em detalhes, talvez nao muito perceptivos para alguns

Somente sentira a diferença pra quem usa seus processadores no talo

mas no caso dos beneficios graficos isso sera muito bem utilizado! e vai valorizar ainda mais nossas vgas

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eu sempre sonhei com o dia que os processadores iriam ter placa de video integrada. mas não para uso do video em sí.

mas como processador de calculo. nada mais que isso. eu espero que a AMD coloque um processador grafico dentro do cpu com qualidade melhor que os atuais. não que sejam ruins. Mas o suficiente para quebrar toda a barreira que existe entre a intel e a amd.

fico feliz em saber que a intel fez um processador bom. com um baixo preço de certa forma. agora eu quero saber esses processadores conseguem rodar as placas de video nova sem gargalos !?:eek:

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E aproveitando... se foi o triple-channel?

Faço coro, acho que um canal triplo ia "disparar" todo esse poder de fogo dos novos 'Sandy & Junior', ops, Sandy Bridge, hehehe, ou vai ver a Intel resolveu inverter a lógica dos lançamentos das últimas decadas e lançar os mainstream antes dos hi-end... Alias, faria muito mais sentido isso, tento pelo preço e espectativa, quanto pelo desempenho que aparentemente esses chips ai JÁ TEM de capacidade de processamento.

Seria mais correto desenvolver por mais tempo um "super-processador" pra "substituir a plataforma 1366, e quem sabe lançar um i9-Extreme de 6/8 núcleos com HT inédito e 3 ou 4 canais DDR3 1600/1800MHz e video on-board de Radeon HD6995 ou GTX-595... (mas ai eu caí da cama :wacko: e acordei :cry:)

Mas e ai, voltando a realidade, a Intel tem planos pra plataforma 1366 - triple channels ou secessora? :confused:

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Preciso saber:

De regra... Todos processadores para soquete LGA1155 são da arquitetura Sandy Bridge???

Sim, nossa "querida" Intel "inovou" novamente nos soquetes e os LGA1155, a princípio, serão todos Sandy & junior, rsrsrs, digo, Sandy Bridge, mas ESPERAMAMOS que no FUTURO, quando alguma nova arquitetura seja desenvolvida, eles mantenham esse soquete, pelo menos por algum tempo... :P

tenho um i7 2600k uma placa-mãe da asus p8p67evo so que comprei uma memoria corsair xms3 1600MHz e parece que o i72600k suporta apenas 1333MHz sera que teria algum problema?

Não tem problema nenhum, quando uma memória tem um maior clock (certificado pelo fabricante) do que o suportado pelo processador ou placa-mãe, ela vai funcionar perfeitamente, seja na velocidade padão ou mesmo em OVERCLOC, até o seu limite, se os demais componetes suportarem, claro, desde que a tecnologia seja a mesma (DDR2 para placas/processadores DDR2 e DDR3 para placas e processadores DDR3, evidentemente!)

Alias, se fosse o contário, se o processador fosse 1600MHz e as memorias fossem 1333MHz, via de regra também não haveria problema, pois o sistema trabalharia automaticamente no clock das memórias, mais baixo, a menos que VOCÊ configurace a BIOS para um OVERCLOCK forçado, mais ai correndo o risco de quimar as memos.

A princípio, as memória serão "sub-utilizadas", mas um over, se voce desejar mais desempenho, vai estar ali, disponível em mais 267MHz, teoricamente. Tanto as suas memérias quanto a placa mãe dão suporte a isso. ;)

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Comprei o processador Intel Core i7 2600, mas fiquei profundamento decepcionado com a Intel, porque hoje a mesma anunciou uma falha no design do chipset que pode fazer com que o desempenho de suas portas SATA comece a degradar com o tempo, possivelmente impactando a performance ou funcionalidade de discos rígidos, drives óticos ou outros dispositivos conectados à estas portas. Devido a isso, a mesma estará realizando um recall de todos os processadores Sandy Bridge em todo o mundo. Resta eu esperar para poder trocar o meu processador e a minha placa-mãe... É bom que todos saibam, porque já irão comprar sabendo das consequências... Fonte: http://newsroom.intel.com/community/intel_newsroom/blog/2011/01/31/intel-identifies-chipset-design-error-implementing-solution

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Bem minha impressão foi a melhor possível do sandy...comprei um asus n53 com o 2630qm...muito bom...até a vga HD da intel está boa nesta versão, rodou todos os meus jogos(no mínimo, mas rodou)....Tenho uma offboard e nesta versão tem a opção de ligar e desligar a placa da nvidia em tempo de execução, conforme perfil ou aplicação sendo executada.

=================================================

Asus N53SV - Intel SandyBridge 2630QM, GeForce GT 540M 1Gb+optimus, USB 3.0, Blu-Ray, Tela FullHD.

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Uma duvida que queria tirar é? Com os novos processadores Sandy bridge, caso eu adquira um, não vou poder mais comprar uma placa de video para jogar em melhores resoluções? ou tem como desligar o processador grafico do processador e deixa somente e placa de video sendo utilizada?

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  • Membro VIP
Uma duvida que queria tirar é? Com os novos processadores Sandy bridge, caso eu adquira um, não vou poder mais comprar uma placa de video para jogar em melhores resoluções? ou tem como desligar o processador grafico do processador e deixa somente e placa de video sendo utilizada?

Tem como desligar sim, não faria sentido eles desenvolverem uma plataforma tão boa e deixar a parte gráfica limitada ao vídeo do processador, que deve muito pra um sistema "offboard" de alto desempenho. ;)

Mas isso vai depender da placa-mãe ter um slot PCI-Expressa para a placa de vídeo, e pode ser que nem todas elas o tenham. (apenas citando a possibilidade, porque até agora felizmente não vi nenhuma placa assim)

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Minha preocupação (talvez até crítica) vai em relação aos soquetes que estão sendo "aposentados" muito cedo. Todos os soquetes de placa mãe, até o LGA 775 estavam sendo duradouros.

Depois do LGA775, já saíram 3 soquetes (LGA1366, LGA1156, LGA1155).

Fora o 4º que vai sair, o LGA2011 previsto ainda para este ano (2 soquetes para desktop no mesmo ano! Como assim?!).

Até um certo tempo, diziam que a placa-mãe era o hardware que você precisava comprar com mais cuidado, pois era ela que poderia definir os upgrades e manter a sua máquina em pé por mais tempo. Acho que isso não existe mais.

Estou investindo numa máquina nova e estou seriamente pensando se vale a pena gastar mais de R$ 400 numa placa mãe. Talvez nem tenha que me preocupar tanto com o chipset Z68 para melhorar a performance do meu disco SATA-II quando eu comprar um HD SSD, ou mesmo se tem mais slots PCI-E. Pois quando eu realmente puder comprar um HD SSD, e/ou puder fazer um SLI/Crossfire, já saíram mais 4 soquetes novos.

A obsolescência programada era terrível. Hoje está totalmente descontrolada e sem vergonha.

:(

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  • Membro VIP
Minha preocupação (talvez até crítica) vai em relação aos soquetes que estão sendo "aposentados" muito cedo. Todos os soquetes de placa mãe, até o LGA 775 estavam sendo duradouros.

Depois do LGA775, já saíram 3 soquetes (LGA1366, LGA1156, LGA1155).

Fora o 4º que vai sair, o LGA2011 previsto ainda para este ano (2 soquetes para desktop no mesmo ano! Como assim?!).

Até um certo tempo, diziam que a placa-mãe era o hardware que você precisava comprar com mais cuidado, pois era ela que poderia definir os upgrades e manter a sua máquina em pé por mais tempo. Acho que isso não existe mais.

Estou investindo numa máquina nova e estou seriamente pensando se vale a pena gastar mais de R$ 400 numa placa mãe. Talvez nem tenha que me preocupar tanto com o chipset Z68 para melhorar a performance do meu disco SATA-II quando eu comprar um HD SSD, ou mesmo se tem mais slots PCI-E. Pois quando eu realmente puder comprar um HD SSD, e/ou puder fazer um SLI/Crossfire, já saíram mais 4 soquetes novos.

A obsolescência programada era terrível. Hoje está totalmente descontrolada e sem vergonha.

:(

1º 775 não foi duradouro, pois quem comprou o 1º não podia utilizar um C2Q e nem um C2D, tinha que trocar de placa mãe (incompatibilidade com chipset), os 1366 e 1156 são para a primeira geração dos Ix yyy, já os 1155 (já lançado) e o 2011 (previsão para 2012) são para os Ix yyyy, sem nenhuma retrocompatibilidade como de praxe da intel.

2º E a placa mãe sim é o coração (ou digamos o chassis onde ele definirá o máximo suportado).

Isso é evolução meu amigo, agora com a refinação das técnicas atuais, está saindo mais tecnologia ao mesmo tempo, e ainda tem muitas em estudo, no mercado de processador lançar algo novo e melhor que o antigo é essencial.

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1º 775 não foi duradouro, pois quem comprou o 1º não podia utilizar um C2Q e nem um C2D, tinha que trocar de placa mãe (incompatibilidade com chipset), os 1366 e 1156 são para a primeira geração dos Ix yyy, já os 1155 (já lançado) e o 2011 (previsão para 2012) são para os Ix yyyy, sem nenhuma retrocompatibilidade como de praxe da intel.

2º E a placa mãe sim é o coração (ou digamos o chassis onde ele definirá o máximo suportado).

Isso é evolução meu amigo, agora com a refinação das técnicas atuais, está saindo mais tecnologia ao mesmo tempo, e ainda tem muitas em estudo, no mercado de processador lançar algo novo e melhor que o antigo é essencial.

É mesmo, esqueci do detalhe das memórias. Bem lembrado.

Mas mesmo assim, eu to comprando um core i5-2500k com uma GTX560 Ti. Tomara que seja duradouro, para que eu possa ficar com a mesma placa mãe por uns 5 anos no mínimo. Faço um upgrade daqui a 2 anos aí tá beleza.

Mas o meu medo é de descontinuarem o soquete LGA1155...=/

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