2010/09/17 なぜSandy Bridgeはそんなにパフォーマンスが高いのか Intelの次世代CPUアーキテクチャSandy Bridgeの情報が公開された．アーキテクチャの概要は次のようになる．市場への投入は2011年を予定．コア数は，2，4，8の3モデルを用意する．コアとキャッシュをリングバスで接続し，コア数のスケーラビリティを確保している．2，4コアでは，GPUをオンダイでサポート．メモリコントローラはDDR3． Sandy Bridgeでは，Core MAをベースに，次の改良を加えている． #フロントエンドクラスタでのuOPキャッシュの追加#実行エンジンクラスタでのAVXユニットの実装と再編成#物理レジスタファイルへの移行とスケジューリングのリソースの強化#メモリクラスタでのロード/ストア機能の強化 第1に，命令デコード回数を減らすため，命令のデコード結果を保持するキャッシュを追加する．電力と時間を食う命令デコードステージの使用回数を減らすことで，電力を削減しつつ，性能を高めるのが狙い． 多くのx86命令は，CPUの内部命令であるuOPにデコードされる．直近のデコード済みuOPを，Sandy Bridgeでは1,500個キャッシュする．Intelによれば，ヒット率は80%以上を達成するとしている．これにより，(1)デコーダの稼働率を20%に落とすことで電力消費を抑える，(2)デコード処理を80%スキップすることで演算速度を向上する，といった改善に繋がる．加えて，キャッシュには過去に実行された命令列が保存されるため，命令のトレースが可能となる．このため，分岐命令に起因するストールの解消などにも利用できる． 第2に，SIMD演算を強化するため，AVX (Advanced Vector eXtensions) を追加する．従来のSSEとは別に新ユニットとして設け，命令セットも合わせて拡張する．AVXでは256bit幅で並列実行する．これはSSEの128bit幅の2倍であり，演算性能が2倍になることを意味する．AVXの高い演算性能を引き出すため，以降で説明する3点目および4点目の改良を加えている． 第3に，命令スケジューリング機能を強化し，演算器の高い稼働率を実現する．加えて，レジスタファイルを物理レジスタファイルにリネームすることで，電力を削減しつつ性能...