一个典型的现代微处理器管道有多长？

Question

我学到了一些关于流水线的知识，但它们分别是4阶段和5阶段，我认为现代流水线的典型在实践中要长得多，也更复杂。典型的输油管道有多长时间，我们可以期望它们增加多少?对于较长的管道来说，达到递减性能收益的目的是什么？

Answer 1

英特尔在其最初的奔腾架构中有5个流水线阶段。在普雷斯科特家族中，阶段数在31岁时达到高峰，但此后有所下降。今天，在核心系列II处理器(i3、i5和i7)中，处理器流水线有14个阶段。

Microarchitecture   Pipeline stages
P5 (Pentium)             5
P6 (Pentium 3)          10
P6 (Pentium Pro)        14
NetBurst (Willamette)   20
NetBurst (Northwood)    20
NetBurst (Prescott)     31
NetBurst (Cedar Mill)   31
Core                    14
Bonnell                 16
Sandy Bridge            14
Silvermont              14 to 17
Haswell                 14
Skylake                 14
Kabylake                14

相对于它的前任，Prescott在性能上只取得了轻微的进步，而它更复杂的设计相对于它的性能而言需要更多的权力。虽然普雷斯科特令人失望的表现还有其他因素，但显然，增加流水线阶段的数量最终会实现收益递减。

参考文献

普雷斯科特推进流水线限制

英特尔体系结构处理器流水线

英特尔CPU微体系结构列表

微处理器的最佳流水线深度

Answer 2

关于其他现代处理器：

• 最高可达7: 3级(仍然广泛使用的是更简单的设备)
• ARM 8-9: 5个阶段；
• ARM 11: 8期；
• 皮质A7: 8-10期；
• 皮质A8: 13期；
• 皮质A15: 15-25期.

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