[转帖]菜鸟扫盲 为何P4不敌同频速龙

<span class="tpc_content">P4虽然主频高，但其在整数/浮点数学运算、3D渲染、人工智能仿真等方面都不如同频Athlon。为何会如此？<br/><br/>&nbsp; 先来个比方，短跑选手A和B,A每秒可跑4步，B每秒可跑3步，有些人(特别是唯高频论者)会认为A比B跑得快，但是A每步只迈1.5米，B每步迈2米，这样A每秒跑1.5X4=6米，B每秒跑2X3=6米,步伐频率高的A并没有跑得比B快，CPU也是如此。<br/><br/>&nbsp; CPU完成一条运算任务,一般要有:取指，译码，执行和存数等4个基本步骤，而这4个基本步骤分为数个流水线执行。<br/>&nbsp; <br/>&nbsp; 当AMD先于Intel推出1G CPU的时候<a href="http://www.yesky.com/Hardware/72624950678126592/20010822/193342.shtml" target="_blank">http://www.yesky.com/Hardware/72624950678126592/20010822/193342.shtml</a>，Intel决定研发一种新的CPU架构，以在CPU主频上5年内领先对手，这就是P4的NetBurst。最初的P4就具备20级流水线，相对Athlon的12级流水线，P4能更易达到高频。为何流水线越长CPU越易达到高频?----由于CPU主频的提高，电磁感应可能无法在某频率下(比如1/3X10e10秒，3GHz)走完每一级流水线的路程(还要考虑CMOS电路串联叠加的延迟)，那么只好“减短”电磁感应所要走的一级流水线的路程，这样每一级流水线的运算工作变简单了(比如运算1+1+1+1=？3级流水线每步工作要比2级流水线少)。电磁感应走完每一级流水线的时间减少了，CPU主频也得以提升。但每一级流水线的运算工作变简单，就要增加流水线的数目以完成整个运算过程，于是就有了P4的20级流水线。<br/><br/>&nbsp; 但是流水线越长CPU效率越低，CPU每一Hz完成的工作并非是整个流水线，而是每一级流水线(否则Intel也不会加长流水线，减低每级流水线工作量以提高CPU主频)。当流水线级数过多时，发射器发出一条运算指令，会经过很长时间才得到结果，这不适用于快速反应要求很高的场合。夸张地比方说，如果一块3GHz CPU有3G级流水线，那它完成一条运算任务所需时间为(1/3X10e10)X(3X10e10)=1秒。<br/><br/>&nbsp; 比如一块3kHz、30级流水线的CPU,运行某计算工作所需时间为(1/3000)X30=0.01秒；而一块2kHz、12级流水线的CPU，运行该计算工作所需时间为(1/2000)X12=0.006秒，所以2kHzCPU主频虽然比3kHzCPU低，却更快地完成了计算任务。长流水线还有个弊端，如果分支预测出错，那么重新计算所需时间也比短流水线要多。这就是为何2GHz Athlon 64比3GHz P4EE快的原因。<br/><img src="http://img.pconline.com.cn/images/bbs4/20062/15/1140001939162.jpg" border="0" alt=""/>
                <br/><img src="http://img.pconline.com.cn/images/bbs4/20062/15/1140001945250.jpg" border="0" alt=""/>
                <br/>Intel的P4推出差不多6年了，虽然主频一直领先AMD，但Intel的高频CPU效能在某些方面还是差过AMD的低频CPU，6年来Intel以高频CPU忽悠了全球多少用户啊！相对AMD CPU，Intel P4耗电多，发热大，效率低--同样的性能，养活P4要付出比Athlon更多的电力资源。<a href="http://www.veryol.com/product/cpu/labs/2005-02-15-13483-4.htm" target="_blank">http://www.veryol.com/product/cpu/labs/2005-02-15-13483-4.htm</a><br/><a href="http://tech.sina.com.cn/h/2005-11-02/0804754628.shtml" target="_blank">http://tech.sina.com.cn/h/2005-11-02/0804754628.shtml</a></span>