性能之王還是不進(jìn)反退，Prescott全
2003年后期，為了暫時(shí)壓制AMD公司新推出的Athlon64系列處理器，Intel不惜工本在舊有的P4核心基礎(chǔ)上，增加2MB三級(jí)緩存，推出了價(jià)格高昂的P4至尊版（3.2GHz頻率的該型號(hào)處理器，千片采購(gòu)價(jià)就高達(dá)700多美元）。但僅憑這樣的高價(jià)處理器，在主流市場(chǎng)顯然是站不住腳的；而舊有的Northwood核心P4在面對(duì)Athlon64系列CPU的威脅時(shí)，在某些應(yīng)用中已經(jīng)略顯疲態(tài)。
在原有的P4架構(gòu)基礎(chǔ)上，要再一次奪取先機(jī)并保持處理器的制作成本在可接受的范圍之內(nèi)，就必須進(jìn)一步改進(jìn)P4處理器的內(nèi)部架構(gòu)和制作工藝。這樣才可能通過(guò)提升處理器的工作頻率，在新一輪的CPU大戰(zhàn)中站穩(wěn)腳跟。
2004年2月1日，Intel終于推出了舉世矚目的90nm制程P4E（Prescott核心P4）系列處理器。首批推出的Prescott核心P4處理器共有4款，分別為：P4 2.8A、P4 2.8E、P4 3.2E以及P4 3.4E。其中P4 2.8A前端總線數(shù)據(jù)傳輸頻率僅為533MHz，并且不支持超線程技術(shù)，以后綴“A“來(lái)標(biāo)識(shí)。而其余的型號(hào)均為800MHz前端總線數(shù)據(jù)傳輸頻率，都開(kāi)啟了超線程功能，以后綴“E“標(biāo)識(shí)。
那么，此款處理器對(duì)P4處理器原有的Netburst架構(gòu)究竟作出了什么改進(jìn)，使用了哪些新的處理器制造技術(shù)，會(huì)不會(huì)如Athlon64系列那樣加入64位擴(kuò)展，初期推出的幾款處理器實(shí)際的性能表現(xiàn)又會(huì)如何呢？以下，我們就為大家一一揭開(kāi)謎底。<
在我們的上一篇文章中，我們已經(jīng)看到AMD K8核心處理器為了進(jìn)一步提升頻率，將流水線級(jí)數(shù)由K7的10級(jí)增加到了12級(jí)。而在Prescott核心的P4處理器中，為了進(jìn)一步提升處理器的頻率，Intel把Trace Cache之后的流水線級(jí)數(shù)變本加厲，由以前的20級(jí)增加到了30級(jí)。這恐怕是此款處理器最引人注目的改變之一了，也因此引來(lái)了諸多媒體的議論。
我們都知道，處理器流水線基本可以劃分為：指令取→指令解碼→指令執(zhí)行→載入/儲(chǔ)存→寫(xiě)回寄存器這五個(gè)部分。通過(guò)這樣的流水線設(shè)計(jì)，就可以在每條流水線上同時(shí)處理一條以上的指令。為了敘述方便，我們可以把流水線假想為一組傳送帶，如下圖：
處理器長(zhǎng)短流水線示意圖（點(diǎn)擊放大）
短流水線好比節(jié)數(shù)較少，單節(jié)皮帶行程長(zhǎng)的模式。它的單節(jié)皮帶負(fù)載能力更大。而長(zhǎng)流水線則好比節(jié)數(shù)較多，單節(jié)皮帶行程短的模式。它的單節(jié)皮帶負(fù)載能力較弱。
雖然從長(zhǎng)度上看，由于長(zhǎng)流水線級(jí)數(shù)較多，因此行程也較遠(yuǎn)，在皮帶傳送速度相同（均為1M/s）的情況下，當(dāng)然是短流水線占優(yōu)勢(shì)。但隨著工廠技術(shù)的發(fā)展，必須提高產(chǎn)量。此時(shí)我們就需要提高傳送帶的送貨量。顯然我們可以想到最簡(jiǎn)單的方法就是增加皮帶的傳送速度。
然而在短流水線的傳送帶中，由于單節(jié)皮帶較為粗長(zhǎng)，本身質(zhì)量較大，因此要進(jìn)一步提速就顯得十分困難（極限速度可提升到1.2M/s）。相比之下長(zhǎng)流水線設(shè)計(jì)的傳送帶則由于單節(jié)皮帶質(zhì)量小，提速就顯得容易得多（極限速度可提升到2M/s）。這樣我們通過(guò)給長(zhǎng)流水線傳送帶大幅度提速，在流水線各環(huán)節(jié)同時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，實(shí)現(xiàn)了超越短流水線傳送帶的目的。
顯然，如果在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加并行傳送帶的組數(shù)，構(gòu)成“超標(biāo)量“傳送帶，那么長(zhǎng)流水線的速度優(yōu)勢(shì)還將得到更好的體現(xiàn)。
由于上述的優(yōu)點(diǎn)，多數(shù)處理器在升級(jí)換代時(shí)，基本都采取了增加流水線級(jí)數(shù)的策略，以下，我們給出Intel公司幾款具有代表性處理器的流水線布置圖，以供大家參考。
Intel系列處理器流水線級(jí)數(shù)簡(jiǎn)圖（點(diǎn)擊放大）
需要注意的是，P4系列處理器的流水線級(jí)數(shù)尚不包括前面的取指令、解碼部分。通過(guò)增加流水線的級(jí)數(shù)，Intel宣稱Prescott核心P4處理器的工作頻率將可達(dá)到5GHz左右。
但是凡事有利必有弊。首先，長(zhǎng)流水線的優(yōu)勢(shì)必須在提速到達(dá)一定程度之后才能夠體現(xiàn)出來(lái)?？墒翘幚砥鲝S家在長(zhǎng)流水線處理器推出的初期，由于市場(chǎng)等多方面因素，又不可能馬上以較高的頻率推出新處理器。因此，這些處理器在某些條件下自然就會(huì)出現(xiàn)不盡人意的情況。其次，Prescott的超長(zhǎng)流水線設(shè)計(jì)和較高的頻率，也將帶來(lái)其它方面的一系列問(wèn)題。為了減小這些問(wèn)題可能帶來(lái)的損失，在Prescott中，Intel采取了許多措施進(jìn)行補(bǔ)救。下面，我們就進(jìn)一步為大家說(shuō)明。<
要分辨兩棟建筑物的異同，沒(méi)有內(nèi)部構(gòu)造圖是不行的，對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)也是如此。所以，首先我們還是來(lái)看兩張Prescott核心架構(gòu)與Northwood的架構(gòu)對(duì)比圖吧：
Prescott與Northwood的架構(gòu)對(duì)比圖（點(diǎn)擊放大）
我們可以看到，上圖中最明顯的變化有三處：
◎ 指令追蹤緩存（Trace Cache，作用類似于以前的一級(jí)指令緩存）所用的分支目標(biāo)緩存（Trace Cache BTB，主要用于動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)），條目數(shù)（Entries）由512條增加到2000條；
◎ 一級(jí)數(shù)據(jù)緩存容量倍增，由原來(lái)的8KB增加到了16KB。緩存聯(lián)合路數(shù)也隨之倍增，由原來(lái)的4路聯(lián)合（4ways）增加到8路聯(lián)合（8ways）；
◎ 二級(jí)緩存容量也由原來(lái)的512KB增加到了1MB，緩存聯(lián)合路數(shù)則保持不變。
考慮到讀者對(duì)于緩存已經(jīng)比較熟悉，因此我們先就涉及到緩存變化的后兩個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分析。而對(duì)于大家還不太熟悉的BTB，我們將放到后面再作說(shuō)明。
前面我們已經(jīng)提到，Prescott的頻率可高達(dá)5GHz左右，而歸根結(jié)底，處理器需要內(nèi)存為其輸送數(shù)據(jù)。處理器在如此高的頻率下工作，即使是尚未走向主流的下一代DDRⅡ內(nèi)存，在沒(méi)有輔助措施的條件下也會(huì)略顯吃力，更不必說(shuō)目前的DDR內(nèi)存了。
內(nèi)存系統(tǒng)跟不上處理器的腳步，是長(zhǎng)久以來(lái)存在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)問(wèn)題。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，AMD公司通過(guò)在K8處理器中內(nèi)置內(nèi)存控制器，并增加二級(jí)緩存容量到1MB來(lái)解決。而同期推出的P4至尊版則沒(méi)有變動(dòng)其它機(jī)構(gòu)，僅追加了2MB三級(jí)緩存。至于Prescott，則主要采用了以下三個(gè)方面的措施進(jìn)行解決。
● 最容易理解的措施——增加一級(jí)、二級(jí)緩存的容量。我們已經(jīng)從對(duì)比圖中看到了。不過(guò)需要提醒大家注意的是，雖然增大緩存的容量有利于緩解慢速的內(nèi)存所帶來(lái)的影響，但在某種條件下，也可能隨之提高緩存的延遲，在Prescott中就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象。以下就是我們使用ScienceMark 2.0測(cè)試緩存延遲時(shí)所得到的結(jié)果。
| | 一級(jí)緩存 | 二級(jí)緩存 | ||
| 延遲 周期 | 納秒 | 延遲 周期 | 納秒數(shù) | |
| P4 3.2E | 4 | 1.25 | 26 | 8.11 |
| P4 3.2 | 2 | 0.62 | 19 | 5.92 |
表中可見(jiàn)，擴(kuò)容后，Prescott的一級(jí)緩存、二級(jí)緩存延遲分別增加到Northwood的2倍和1.4倍左右，擴(kuò)容的副作用較為明顯。
● 第二條措施——對(duì)P4原有的預(yù)取技術(shù)作出改進(jìn)。
考慮到讀者可能對(duì)預(yù)取技術(shù)還比較陌生，因此我們首先對(duì)預(yù)取技術(shù)作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。沒(méi)有使用預(yù)取機(jī)構(gòu)的處理器，只能在需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)查找緩存，如果緩存中沒(méi)有所需數(shù)據(jù)，就必須停止工作，等待內(nèi)存提供此數(shù)據(jù)。而使用預(yù)取機(jī)構(gòu)后，則可以在數(shù)據(jù)需要處理之前就完成查詢緩存，向內(nèi)存中取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)預(yù)取到緩存中工作，隱藏了內(nèi)存的延遲，如下圖：
預(yù)取原理圖（點(diǎn)擊放大）
P4中具備軟件預(yù)取和硬件預(yù)取兩種預(yù)取方式。所謂軟件預(yù)取，就是在程序的代碼中由編程人員人為地添加預(yù)取指令。而硬件預(yù)取則由處理器全權(quán)管理預(yù)取工作，不需要編程人員手工插入預(yù)取指令。Prescott中對(duì)兩種預(yù)取都做出了一些改進(jìn)。
軟件預(yù)取方面，對(duì)過(guò)去的P4來(lái)說(shuō)預(yù)取的對(duì)象只能是普通數(shù)據(jù)。這意味著軟件預(yù)取指令只能為二級(jí)緩存提供預(yù)取服務(wù)。而在Prescott中則擴(kuò)大了軟件預(yù)取的對(duì)象，不僅可以為二級(jí)緩存提供預(yù)取服務(wù)，而且還能夠?yàn)榱硪环N重要的緩存——二級(jí)緩存D-TLB提供預(yù)取服務(wù)（有關(guān)TLB的說(shuō)明請(qǐng)點(diǎn)擊這里了解）。
此外，在舊的P4中，軟件預(yù)取指令必須由速度慢的MicrcodeROM負(fù)責(zé)解碼。而現(xiàn)在則可由速度較快的硬件解碼器解碼，存放在發(fā)布速度快得多的Trace Cache中(MicrocodeROM和硬件解碼器的區(qū)別請(qǐng)點(diǎn)擊這里了解)。也算提高預(yù)取性能的一種輔助措施吧。
硬件預(yù)取方面，Prescott的硬件預(yù)取機(jī)構(gòu)在預(yù)取時(shí)機(jī)、預(yù)取對(duì)象的選擇上也變得更加智能化，不過(guò)Intel對(duì)于硬件預(yù)取方面的改變并沒(méi)有提供更多的細(xì)節(jié)說(shuō)明。
● 最后由于Prescott中超線程技術(shù)的存在，對(duì)彌補(bǔ)內(nèi)存延遲的技術(shù)提出了更高的要求，為此，Intel進(jìn)一步增加了部分內(nèi)部緩沖器的容量，以滿足開(kāi)啟超線程時(shí)的需要。<
前面我們主要涉及的，只是處理器外圍的緩存部分，下面，我們把目光投向Prescott的核心內(nèi)部，首先看看前端部分的一些變化：
Prescott前端結(jié)構(gòu)（點(diǎn)擊放大）
如上圖，P4的前端部分主要由指令取、指令解碼、追蹤緩存、MicrocodeROM以及分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)所組成。在這一部分中，Prescott主要在以下三個(gè)方面采取了改進(jìn)措施。
◎ 在解碼部分，Prescott將把更多的指令將交由硬件解碼器進(jìn)行解碼后由指令發(fā)布速度為3條/周期的追蹤緩存來(lái)發(fā)布，而不是交由發(fā)布速度僅1條/周期的MicrocodeROM來(lái)解碼后發(fā)布，比如我們?cè)谏厦嫣岬降能浖A(yù)取指令，就是一個(gè)很好的例子；這一點(diǎn)，同Athlon64的情況比較類似，而有關(guān)MicrodeROM與硬件解碼器的區(qū)別，請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。
◎ 第二方面，Prescott的解碼部分能夠識(shí)別出更多指令之間不必要的數(shù)據(jù)依賴（Data Dependence），以便提高后面的亂序執(zhí)行效率；
◎ 最后，也是最重要的一個(gè)方面，就是對(duì)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)的改進(jìn)了，我們將主要針對(duì)此方面的改進(jìn)作一些簡(jiǎn)要說(shuō)明。
首先，是我們?cè)谇懊嫔形瓷婕暗腡race Cache BTB部分。必須明確的一點(diǎn)是，Trace Cache BTB部分的變動(dòng)，與Prescott的動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)關(guān)系十分緊密，而動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)的性能，則對(duì)于Prescott這樣的超長(zhǎng)流水線處理器，具備相當(dāng)重要的意義。
我們知道，簡(jiǎn)單處理器取指令時(shí)，只能按照編譯后的指令靜態(tài)順序進(jìn)行順次讀?。坏捎诜种е噶畹奶D(zhuǎn)特性，打亂了這種依次執(zhí)行的順序；如果此時(shí)我們?nèi)匀话凑罩噶罹幾g時(shí)的靜態(tài)順序順次讀取，或是在具備分支預(yù)測(cè)的處理器上出現(xiàn)分支預(yù)測(cè)失敗的現(xiàn)象，錯(cuò)誤地讀取了其它的指令進(jìn)行處理，就必然造成流水線部分區(qū)域的停工或是作了無(wú)用功。如下圖：
長(zhǎng)流水線分支預(yù)測(cè)失敗示意圖（點(diǎn)擊放大）
對(duì)于Prescott這樣的31級(jí)超長(zhǎng)流水線來(lái)說(shuō)，這樣的問(wèn)題給處理器帶來(lái)的危害顯然比稍短的流水線更大。為了解決流水線在執(zhí)行條件分支指令時(shí)的上述問(wèn)題，就必須改進(jìn)Prescott處理器中的分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)，這方面Intel主要有以下三方面的措施：
◎ 動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)方面，首先就是我們前面提到的，將追蹤緩存(Trace cache)所用的分支目標(biāo)緩沖條目數(shù)由以前的512條增加到了2千條；
◎ Intel還宣稱在原有的動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)中加入非直接跳轉(zhuǎn)分支預(yù)測(cè)器(Indrector Branch Predictor)，改進(jìn)了動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)非直接跳轉(zhuǎn)分支的能力。
◎ 第三條措施，就是改進(jìn)靜態(tài)分支預(yù)測(cè)的策略。 <
要理解前頁(yè)所述的改進(jìn)，我們就必須首先了解分支預(yù)測(cè)的一些基本原理。
同大多數(shù)處理器一樣，Prescott處理器的分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)可以分為動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)以及靜態(tài)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)兩大類，而其中動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)由分支目標(biāo)緩沖（Branch Target Buffer ，以下簡(jiǎn)稱BTB）以及預(yù)測(cè)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)組成：
分支預(yù)測(cè)原理圖（點(diǎn)擊放大）
圖中可見(jiàn)，BTB與我們熟悉的一級(jí)、二級(jí)緩存十分類似，只不過(guò)緩存的對(duì)象不同而已，前者緩存了分支指令及其挑轉(zhuǎn)目標(biāo)的地址，而后兩者則緩存具體的數(shù)據(jù)或指令。在每一個(gè)BTB的條目中，集中存儲(chǔ)了分支指令地址、跳轉(zhuǎn)地址以及分支指令的跳轉(zhuǎn)歷史紀(jì)錄。需要注意的是，由于P4對(duì)于其分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)一直不愿意做過(guò)多的透露，因此其中實(shí)際的分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)組成狀況，與上圖所表示的結(jié)構(gòu)必然在細(xì)節(jié)上存在許多不同之處，但從原理上說(shuō)，二者是基本相同的。
大致了解了分支預(yù)測(cè)的原理之后，再回過(guò)頭來(lái)看Prescott中的分支預(yù)測(cè)改進(jìn)狀況，就較好理解了。
◎ 動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)方面，與其它處理器不太相同，P4處理器在指令預(yù)取單元和Tace Cache單元上，各放置了一套BTB機(jī)構(gòu)，但兩套BTB機(jī)構(gòu)的作用和工作原理是類似的。增加BTB條目數(shù)，能夠紀(jì)錄的分支指令數(shù)就越多，當(dāng)遇上分支指令較密集，分支指令跳轉(zhuǎn)情況變化較復(fù)雜的程序時(shí)，將體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。
◎ 此外，由于分支預(yù)測(cè)指令中的跳轉(zhuǎn)地址有可能使用變量表示，而不是如我們上面舉例的那樣總是5、150這樣的常數(shù)；這種情況我們稱為非直接跳轉(zhuǎn)分支(Indirect Branch)。如果此時(shí)仍然使用圖中的機(jī)構(gòu)，顯然將造成BTB的頻繁預(yù)測(cè)失?。▋?chǔ)存在BTB中的分支跳轉(zhuǎn)地址可能是不斷變化的）。Intel宣稱在Prescott的動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)中加入由Pentiumn M（Banis）中引用的非直接跳轉(zhuǎn)分支預(yù)測(cè)功能。這樣，就提高了執(zhí)行非直接跳轉(zhuǎn)分支時(shí)的預(yù)測(cè)成功率。
◎ 作為動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)的一種侯補(bǔ)方案，靜態(tài)分支預(yù)測(cè)的性能對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)也具備一定的重要性。靜態(tài)分支預(yù)測(cè)方面，在過(guò)去的P4里，一直奉行以下的原則：
如果分支所跳轉(zhuǎn)的地址為逆向跳轉(zhuǎn)，則靜態(tài)預(yù)測(cè)為分支跳轉(zhuǎn)成立，執(zhí)行跳轉(zhuǎn)；而如果分支所跳轉(zhuǎn)的地址為正向跳轉(zhuǎn)，則靜態(tài)預(yù)測(cè)為分支跳轉(zhuǎn)不成立，按照編譯順序讀取下一條指令，下圖表示了這種靜態(tài)策略：
Northwood的靜態(tài)分支預(yù)測(cè)（點(diǎn)擊放大）
的確，在分支循環(huán)次數(shù)較多的程序中，這樣的靜態(tài)預(yù)測(cè)方案所得到的預(yù)測(cè)命中率較高。但是如果遇到的不是循環(huán)用分支語(yǔ)句，如果還這樣預(yù)測(cè)就不行了。所幸大多數(shù)情況下，分支循環(huán)程序所包含的指令數(shù)目都比較?。ㄒ馕吨h(huán)跳轉(zhuǎn)的地址偏移量不會(huì)很大），因此在Prescott中，Intel在原有的靜態(tài)分支策略中加入了距離判斷算法，僅在所跳轉(zhuǎn)的地址為逆向跳轉(zhuǎn)，且跳轉(zhuǎn)的地址距離分支指令本身的地址偏移量較小時(shí)，才執(zhí)行跳轉(zhuǎn)。下圖表示Prescott與舊P4在這方面的區(qū)別：
更智能化的Prescott靜態(tài)分支預(yù)測(cè)
顯然，這樣的靜態(tài)分支預(yù)測(cè)辦法顯得比以前所使用的方法更加“智能化“一些。<
接下來(lái)，我們進(jìn)入到核心的中部，這一部分主要完成為指令的執(zhí)行調(diào)配所需的資源、動(dòng)態(tài)地編排指令的執(zhí)行順序等工作。此部分與后面我們將要提及的運(yùn)算執(zhí)行單元部分一起，組成了P4的亂序執(zhí)行核心。
Prescott處理器亂序執(zhí)行核心第一部分（點(diǎn)擊放大）
在這一部分中，Prescott相比過(guò)去的P4,做出了以下三個(gè)方面的改進(jìn)：
◎ 增加了用于浮點(diǎn)、多媒體運(yùn)算指令的排序（Scheduler)窗口。排序窗口的增大，有利于發(fā)現(xiàn)更多可以并行處理的浮點(diǎn)和多媒體指令，以提高亂序執(zhí)行浮點(diǎn)和多媒體指令的效率；
◎ 改良了用于載入(Load)和儲(chǔ)存(Store)指令排序的機(jī)構(gòu)，減小了兩種指令的相互等待時(shí)間；
◎ 增加與各個(gè)指令排序器聯(lián)用的指令列表緩沖(Memory μO(píng)P Queue以及Integer/Floating PointμO(píng)P Queue)的容量，以便緩沖更多由上級(jí)的分配/寄存器換名單元（Allocator/Register Renamer）送來(lái)的指令，減小上級(jí)單元因等待而產(chǎn)生的空閑狀況。
最后是處理器的運(yùn)算執(zhí)行單元部分，主要由負(fù)責(zé)整數(shù)運(yùn)算的ALU、負(fù)責(zé)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的FPU以及負(fù)責(zé)地址計(jì)算、數(shù)據(jù)載入以及計(jì)算結(jié)果儲(chǔ)存的AGU部分組成：
Prescott處理器亂序執(zhí)行核心第二部分（點(diǎn)擊放大）
在這一部分中，Prescott相比過(guò)去的P4,做出了以下兩個(gè)方面的改進(jìn)：
◎ 在兩個(gè)快速ALU單元（以兩倍于處理器運(yùn)行頻率的速度工作）之一中加入處理移位/旋轉(zhuǎn)操作的機(jī)構(gòu)；而在舊P4中，這部分功能必則由慢速的ALU單元來(lái)處理。加入新的移位/旋轉(zhuǎn)操作機(jī)構(gòu)之后，處理此類運(yùn)算的速度將得到提高；
◎ 過(guò)去的P4，必須依賴浮點(diǎn)單元進(jìn)行整數(shù)乘法運(yùn)算，這不僅給浮點(diǎn)單元增加了負(fù)擔(dān)，而且還需要把待處理的數(shù)據(jù)在浮點(diǎn)、整數(shù)單元之間相互傳遞，浪費(fèi)處理器內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。Prescott則添加了單獨(dú)的整數(shù)乘法單元，消除了這些問(wèn)題。 <
如果我們把處理器的內(nèi)部架構(gòu)比喻為骨架，那么在處理器上使用的指令集，則可以說(shuō)是處理器的靈魂。任何一款處理器，都必須依靠指令集的幫助，才能夠發(fā)揮出足夠的威力。這一點(diǎn)，只要我們看一看SSE2、MMX或是3DNow！這樣的擴(kuò)展指令集對(duì)發(fā)揮處理器架構(gòu)優(yōu)勢(shì)所起的作用就會(huì)明白。Prescott也不例外。這一次Intel為Prescott專門(mén)設(shè)計(jì)了如下表所示的13條新指令：
| 指令種類 | 指令助記符 |
| 浮點(diǎn)轉(zhuǎn)整數(shù)指令 | FISTTP |
| 復(fù)雜算法指令 | ADDSUBPD, ADDSUBPS, MOVDDUP MOVSHDUP, MOVSLDUP |
| 視頻編碼指令 | LDDQU |
| 采用AOS格式的SIMD FP (用于圖形處理) | HADDPD, HSUBPD, HADDPS, HSUBPS |
| 線程同步指令 | MONITOR, MWAIT |
通過(guò)在程序中使用這些指令，程序員能夠更好地發(fā)揮Prescott處理器固有的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高處理器在多媒體處理、超線程應(yīng)用等領(lǐng)域的性能表現(xiàn)。
此外，最令人關(guān)注的，恐怕就是Prescott處理器是否如AMD的K8系列處理器那樣包含64位指令集擴(kuò)展了。在不久前召開(kāi)的Intel春季技術(shù)峰會(huì)上，身為Intel首席執(zhí)行官之一的Craig Barrett終于親口承認(rèn)了這一點(diǎn)。
按照這位官員的說(shuō)法，今年的第二季度，Intel就將首先在服務(wù)器市場(chǎng)推出核心代號(hào)為Nocona的處理器，此款處理器與Prescott內(nèi)部構(gòu)造基本相同，只不過(guò)添加了更大的緩存，并可以支持多處理器配置。并在此款處理器上市后不久再推出單處理器配置的服務(wù)器、工作站型Prescott處理器。而微軟方面也表示將在不久的將來(lái)推出可兼容K8與Prescott處理器的64位操作系統(tǒng)版本。
此外，Intel還提供了用于Prescott核心64位指令集編程的指導(dǎo)書(shū)，從這一份指導(dǎo)書(shū)中，我們可以看到，Intel在Prescott處理器的64位擴(kuò)展上，采取了和AMD的K8處理器十分類似的策略，同樣提供了寄存器擴(kuò)展和多種操作模式的支持。其中共包含兩種操作模式，其一是傳統(tǒng)的IA32模式，其二是可兼容32-64位指令的IA32e模式，各模式的具體狀況見(jiàn)下表：
| 工作模式 | 操作系統(tǒng) | 專用程序 | 默認(rèn)地址位數(shù) | 默認(rèn)操作 數(shù)位數(shù) | 寄存器 擴(kuò)展 | 通用 寄存器 位數(shù) | |
| IA32 [傳統(tǒng)模式] | 保持舊有32位處理器的參數(shù)不變 | ||||||
| IA32e模式 | 64位模式 | 64位 操作 系統(tǒng) | √ | 64 | 32 | √ | 64 |
| 兼容模式 | | 32 | 32 | | 32 | ||
| 16 | 16 | 16,8 | |||||
在64位模式下，Intel也對(duì)可用的寄存器進(jìn)行了擴(kuò)展，如下表所示：
| | 64位模式 | 兼容以及傳統(tǒng)模式 | ||||
| 名稱 | 數(shù)量 | 位數(shù) | 名稱 | 數(shù)量 | 位數(shù) | |
| 通用 寄存器 | RAX，RBX，RCX，RDX，RBP，RSI， RDI，RSP， R8-15 | 16 | 64 | EAX，EBX，ECX，EDX，EBP，ESI， EDI，ESP | 8 | 32 |
| 指令指針 寄存器 | RIP | 1 | 64 | EIP | 1 | 32 |
| 標(biāo)志 寄存器 | EFLAGS | 1 | 32 | EFLAGS | 1 | 32 |
| 浮點(diǎn) 寄存器 | ST0-7 | 8 | 80 | ST0-7 | 8 | 80 |
| MMX 寄存器 | MM0-7 | 8 | 64 | MM0-7 | 8 | 64 |
| SIMD 寄存器 | XMM0-15 | 16 | 128 | XMM0-7 | 8 | 128 |
| 堆棧寬度 | ―――― | 64 | ―――― | 16/32 | ||
所有這些都意味著目前上市的桌面型Prescott處理器，已經(jīng)具備了可執(zhí)行64位指令的功能單元。只不過(guò)由于Intel把64位應(yīng)用局限在服務(wù)器、工作站市場(chǎng)，因此沒(méi)有在眼下推出的桌面型Prescott處理器時(shí)中，將這些功能打開(kāi)或?qū)Υ穗[含功能進(jìn)行大肆宣傳。<
一款處理器能否在市場(chǎng)上站住腳，僅靠?jī)?nèi)部架構(gòu)以及指令集的設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。設(shè)計(jì)得再好的產(chǎn)品也必須最終在生產(chǎn)上得以實(shí)現(xiàn)；反過(guò)來(lái)說(shuō)，優(yōu)良的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)成本控制技術(shù)又可以保證處理器架構(gòu)設(shè)計(jì)師們放心地采用更加復(fù)雜的處理器設(shè)計(jì)。
作為首顆采用90nm制程以及可減小電子流動(dòng)阻力的應(yīng)變硅技術(shù)制作的桌面型處理器。借助于Intel先進(jìn)的處理器生產(chǎn)技術(shù)。性能方面Prescott核心集成的晶體管數(shù)和可穩(wěn)定運(yùn)行的頻率范圍得到了顯著的提升，成本方面處理器的核心面積也得到了較大幅度的縮減，這一點(diǎn)，我們從如下的一組對(duì)比圖表中就可以清楚地看出來(lái)：
| 生產(chǎn)商 | 核心代號(hào) | 制程 | 晶體管 | 核心面積 | SOI | 應(yīng)變硅 |
| Intel | | 180nm | 4200萬(wàn) | 170 | | |
| Northwood | 130nm | 5500萬(wàn) | 131 | | | |
| P4至尊版 | 130nm | 1億 7800萬(wàn) | 237 | | | |
| | 90nm | 1億 2500萬(wàn) | 112 | | | |
| AMD | K8 | 130nm | 1億590萬(wàn) | 193 | | |
然而，盡管使用了新工藝新材料制作。初期推出的Prescott還是給我們帶來(lái)了少許的遺憾，它夸張的功耗參數(shù)，使它成為桌面處理器的發(fā)熱之王。
| 生產(chǎn)商 | 核心代號(hào) | 制程步進(jìn)號(hào) [Stepping] | TDP值 |
| Intel | Northwood P4 3.2C | D1 | 82W |
| Northwood P4 3.2 至尊版 | D1 | 92.1W | |
| | C0 | 103W | |
| AMD | Athlon64 3400+ | C0 | 89W |
| Athlon64 FX53 | C0 | 89W |
TDP值越高，意味著處理器所需要配備的散熱器規(guī)格也越高。我們希望隨著工藝的改進(jìn)，在下一個(gè)制程步進(jìn)號(hào)的Prescott中，發(fā)熱量過(guò)大的問(wèn)題能夠得到某些程度的改善。<
說(shuō)了那么多原理還是讓我們輕松一下，來(lái)看看Prescott處理器和其老前輩Northwood以及死敵Athlon64 3200+的正面、側(cè)面合影圖：
Prescott、Northwood以及Athlon64 3200+合影
從正面和側(cè)面來(lái)看，Prescott相比過(guò)去的Northwood，在整體尺寸以及外形上并沒(méi)有什么明顯的區(qū)別。而由于內(nèi)置了內(nèi)存控制器，Athlon64 3200+則在體形上顯得“粗壯“一些。
Prescott、Northwood以及死敵Athlon64 3200+的合影（點(diǎn)擊放大）
而從背面圖的對(duì)比來(lái)看，Prescott底部用于核心電壓濾噪的電容數(shù)目相比Northwood增加不少，排列方式也發(fā)生了較大的改變。根據(jù)我們的猜測(cè)，這可能是由于Prescott核心工作電壓相比Northwood降低了不少，因此對(duì)電壓的穩(wěn)定度也有了較高的要求使然。相比之下，Athlonj64 3200+處理器則由于背部針腳數(shù)較多，因此把濾噪電容都放置在了處理器的正面。
看過(guò)了處理器的外觀，讓我們進(jìn)一步使用Cpu-Z軟件，來(lái)觀察一下處理器內(nèi)部參數(shù)的變化：
Prescott與Northwood在Cpu-Z 1.21中的對(duì)比（點(diǎn)擊放大）
從Cpu-Z 1.21中，明顯可以看出，正如我們?cè)谇懊娴姆治鲋兴f(shuō)的，Prescott的一級(jí)、二級(jí)緩存容量都相比Northwood得到了倍增。除此之外，我們也可以看到，Prescott處理器的CpuID號(hào)為0F33，而D1制程的Northwood則為0F27。遺憾的是Cpu-Z最新的1.21版本仍然不能識(shí)別出Prescott的制程步進(jìn)號(hào)。而根據(jù)Intel相關(guān)資料顯示，我們收到的此款Prescott制程步進(jìn)號(hào)應(yīng)為C0，算是作為對(duì)Cpu-Z信息的一條補(bǔ)充吧。<
盡管通過(guò)前面的分析，我們對(duì)于Prescott處理器的基本情況已經(jīng)有相當(dāng)?shù)牧私?，然而該處理器的?shí)際性能，最終仍需通過(guò)實(shí)際的測(cè)試來(lái)檢測(cè)，否則不免落入紙上談兵的俗套之中。以下是本次測(cè)試時(shí)所使用的測(cè)試配置：
| 硬件配置、設(shè)置部分 | |||||
| 處 理 器 | P43.2E | P4 3.2GHz | Athlon64 3200+ | ||
| 主 版 | ASUS P4P800S [865PE] | Giga K8VT800 [K8T800] | |||
| BIOS版本 | 1015 | F5 | |||
| 內(nèi) 存 | OCZ EL DDR PC-3200 Dual Channel Platinum 256MB×2 | ||||
| BIOS 相 關(guān) 設(shè) 置 | 內(nèi) 存 處理器 | 內(nèi)存時(shí)序統(tǒng)一調(diào)節(jié)為5-2-2-2 內(nèi)存電壓2.7V AGP/PCI頻率統(tǒng)一設(shè)置為66.66/33.33MHz Intel平臺(tái)統(tǒng)一使用雙通道，并開(kāi)啟P4P800上的PAT功能 Athlon64平臺(tái)上HT上下行頻率設(shè)置為800MHz，位寬為16/16 bit | |||
| AGP相關(guān) | AGP Aperturesize：256MB，打開(kāi)快寫(xiě)，打開(kāi)AGP8× | ||||
| 其 余 | Spread Spectrum | 關(guān)閉 | |||
| ICH Delay Transport | 關(guān)閉 | ||||
| 附件 | 除SysMark 2004以及COD外，關(guān)閉內(nèi)置聲卡和網(wǎng)卡 | ||||
| 顯 卡 | NVIDIA GeForce FX5900 Ultra [450/850MHz] QuadroFX1100 [425/650MHz] | ||||
| 硬 盤(pán) | 西捷酷魚(yú)Ⅴ 60GB | ||||
| 軟件設(shè)置部分 | |||||
| 操作系統(tǒng) | 英文版WinXP SP1 [安裝DX9.0b] | ||||
| 主板驅(qū)動(dòng) | INF 5.10.1008 / VIA 4in1 ver4.51 | ||||
| 顯卡驅(qū)動(dòng) | NVIDIA 53.03WHQL [使用NVCool v2.1關(guān)閉垂直同步] | ||||
| 桌面設(shè)置 | 1024×768×75Hz×32bit / 1280×1024×75Hz×32bit | ||||
| 測(cè)試項(xiàng)目詳表 | |||||
| 單項(xiàng)性能 | Sisoftsandra 2004 ScienceMark 2.0 Linpack | ||||
| 綜合性能 | SysMark 2004 SysMark 2002 Business Winstone 2004+CC Winstone 2004 Business Winstone 2002+CC Winstone 2002 | ||||
| 游戲綜合 | 3DMark2001 SE 3DMark03 Patch46 Aquamark3 | ||||
| 游戲單項(xiàng) | Q3 v1.17 COD v1.0 Comanche4 Demo UT2003 UT2004 Demo Splinter Cell V1.2 HALO V1.03 Max·Payne 2 v1.0 [Fraps] | ||||
| 圖形工作站 | Specviewpref 7.1.1 3Dsmax 5.0 Cinebench 2003 | ||||
該部分的測(cè)試主要由考核CPU數(shù)學(xué)計(jì)算性能的Drystone、Whiestone，考核CPU多媒體數(shù)據(jù)處理性能、內(nèi)存帶寬性能以及緩存——內(nèi)存系統(tǒng)傳輸帶寬四大部分組成。我們分別在打開(kāi)超線程和關(guān)閉超線程的情況下作了測(cè)試，以下為前三項(xiàng)測(cè)試的詳細(xì)結(jié)果：
由前三項(xiàng)測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，受到流水線深度的制約，相比Northwood來(lái)說(shuō)，Prescott在SisoftSandra中的表現(xiàn)只能說(shuō)是差強(qiáng)人意，多數(shù)情況下都不如Northwood的表現(xiàn)。它僅在內(nèi)存帶寬測(cè)試中與Northwood持平。
而Athlon64 3200+則由于不支持超線程和雙通道模式，因此在前面兩項(xiàng)超線程處理器占了便宜的測(cè)試中落后。同時(shí)在內(nèi)存持續(xù)帶寬的測(cè)試中AMD和Intel錯(cuò)開(kāi)了較大的差距。但是由于Athlon64內(nèi)置的內(nèi)存控制器極大地減小了內(nèi)存?zhèn)鬏斞舆t，對(duì)于單通道內(nèi)存配置的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這樣的成績(jī)可以說(shuō)是相當(dāng)不錯(cuò)的了。
至于緩存——內(nèi)存系統(tǒng)傳輸帶寬，為了對(duì)比方便，我們根據(jù)SisoftSandra 2004的測(cè)試結(jié)果，繪制了下面的圖表。對(duì)于P4系列處理器，該項(xiàng)測(cè)試僅在超線程狀態(tài)下進(jìn)行。
Sissoftsandra2004緩存——內(nèi)存帶寬測(cè)試（點(diǎn)擊放大）
與上面的內(nèi)存持續(xù)帶寬測(cè)試不同，此項(xiàng)測(cè)試可考核一級(jí)緩存、二級(jí)緩存以及內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。在測(cè)試前部，數(shù)據(jù)塊尺寸較小，可以被一級(jí)緩存所容納，此時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸主要依靠一級(jí)緩存進(jìn)行；隨著數(shù)據(jù)塊尺寸的進(jìn)一步增大，超出一級(jí)緩存的容量后，就必須依靠二級(jí)緩存進(jìn)行存儲(chǔ)；到測(cè)試的尾部，數(shù)據(jù)塊的尺寸增加到1M以上，就只能通過(guò)內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)如此大尺寸的數(shù)據(jù)塊了。通過(guò)這種逐級(jí)加大數(shù)據(jù)塊尺寸的方法，就可以測(cè)試出處理器里一級(jí)緩存、二級(jí)緩存以及內(nèi)存的傳輸帶寬。
在此項(xiàng)測(cè)試中，三款處理器的存儲(chǔ)子系統(tǒng)帶寬，呈現(xiàn)出形態(tài)各異的三條曲線。
◎ 在考核一級(jí)緩存數(shù)據(jù)傳輸帶寬的測(cè)試前部，Prescott處理器與Northwod雖然一級(jí)緩存工作頻率、傳輸位寬相同，但是由于前者的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存為后者的2倍，緩存延遲有所增加，因此持續(xù)帶寬也隨之下降，但容量上的改變也帶來(lái)了在8-16KB區(qū)域的領(lǐng)先。而AMD處理器盡管一級(jí)緩存容量為64KB，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Prescott的16KB和Northwood的8KB，但由于工作頻率較低，因此雖然在64KB之前的數(shù)據(jù)傳輸帶寬變化比較平緩，但在數(shù)值上仍然遠(yuǎn)低于P4系列。
◎ 在考核二級(jí)緩存數(shù)據(jù)傳輸帶寬的測(cè)試中部，由于類似的原因，Prescott處理器與Northwod雖然二級(jí)緩存工作頻率、傳輸位寬相同，但是由于前者的二級(jí)數(shù)據(jù)緩存為后者的2倍，緩存延遲有所增加，因此持續(xù)帶寬也隨之下降，但容量上的改變也帶來(lái)了在512KB—1M區(qū)域的領(lǐng)先。在此區(qū)域中，Athlon64 3200+除了憑借比Northwood大一倍的二級(jí)緩存容量，而在大數(shù)據(jù)塊區(qū)領(lǐng)先Northwood外，其余部分由于受頻率、位寬限制，表現(xiàn)并不令人滿意。
◎ 在測(cè)試的尾部，3套系統(tǒng)都必須動(dòng)用內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)了，由于平臺(tái)相同，因此兩塊P4處理器的尾部曲線重合在一起；而Athlon64 3200+則由于僅為內(nèi)存單通道，因此在這部分中繼續(xù)落后。
ScienceMark 2.0是一款多功能的軟件，可以進(jìn)行科學(xué)計(jì)算測(cè)試，也可用于存儲(chǔ)子系統(tǒng)的帶寬、延遲測(cè)試。本次測(cè)試沒(méi)用啟用此軟件的全部功能，而主要使用存儲(chǔ)子系統(tǒng)測(cè)試模塊進(jìn)行3款處理器存儲(chǔ)子系統(tǒng)的延遲性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如下：
| | 一級(jí)緩存 | 二級(jí)緩存 | 內(nèi)存 | |||
| 延 遲周 期 | 納秒 | 延 遲周 期 | 納秒 | 延 遲周 期 | 納秒 | |
| P4 3.2E | 4 | 1.25 | 26 | 8.11 | 210 | 65.47 |
| P4 3.2C | 2 | 0.62 | 19 | 5.92 | 204 | 63.6 |
| A64 3200+ | 3 | 1.49 | 16 | 7.96 | 85 | 42.29 |
測(cè)試結(jié)果表明，Prescott處理器緩存系統(tǒng)的傳輸延遲，相比Northwood有所提高，其一級(jí)緩存、二級(jí)緩存?zhèn)鬏斞舆t均有較大的增加。而Athlon64 3200+則由于工作頻率低，因此其一級(jí)、二級(jí)緩存的延遲為三款處理器之最；但由于使用了內(nèi)置的內(nèi)存控制器，因此內(nèi)存?zhèn)鬏斞舆t非常之小，相比P4明顯占優(yōu)。這樣，在內(nèi)存零星數(shù)據(jù)的存取上，Athlon64 3200+將體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。
Prescott在Linpack測(cè)試中的表現(xiàn)（點(diǎn)擊放大）
◎ 在測(cè)試的前部，矩陣尺寸較小，只需要存儲(chǔ)在一級(jí)緩存中既可，此時(shí)處理器的浮點(diǎn)運(yùn)算能力（每秒百萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)目——MFLOPS）不會(huì)受到二級(jí)緩存、內(nèi)存延遲的干擾，能夠得到充分的體現(xiàn)。從這部分曲線，我們可以看到Athlon64 3200+的浮點(diǎn)性能表現(xiàn)不錯(cuò)。反觀Prescott，雖然采取了一些措施，但由于流水線級(jí)數(shù)的增加，處理此類浮點(diǎn)運(yùn)算的性能有所下降，因此在Linpack中表現(xiàn)仍然落后于Northwood不少。
◎ 在測(cè)試的中后部，矩陣尺寸增加了，必須使用二級(jí)緩存乃至內(nèi)存來(lái)進(jìn)行矩陣數(shù)據(jù)的傳輸，本可繼續(xù)保持上升勢(shì)態(tài)的Athlon64 3200+曲線，在超過(guò)64KB（等于Athlon64 3200+的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存容量）部分的曲線區(qū)域，由于受到二級(jí)緩存性能的制約，而未能如P4處理器那樣繼續(xù)上升，而是急劇下降；反觀P4處理器，顯然在二級(jí)緩存性能上優(yōu)于Athlon64 3200+，在很長(zhǎng)的范圍內(nèi)，曲線都保持了上升勢(shì)態(tài)。尤其是Prescott，雖然在峰值上劣于Northwood，但由于增加了二級(jí)緩存的容量，因此在512KB之后的測(cè)試中優(yōu)勢(shì)明顯。<
以下我們進(jìn)入綜合性能測(cè)試的環(huán)節(jié)，此部分的測(cè)試主要使用SYSmark 2004這類考核辦公、多媒體制作綜合性能的軟件來(lái)進(jìn)行測(cè)試，能夠較為全面地反映參測(cè)平臺(tái)在除了游戲以外的大多數(shù)桌面應(yīng)用中的性能。理論上講，開(kāi)啟P4的超線程功能后，將有利于此類應(yīng)用的性能提升，此外Prescott相比Northwood在開(kāi)啟、關(guān)閉超線程情況下的性能差別也是大家十分關(guān)注的，因此我們分別作了開(kāi)啟和關(guān)閉超線程的測(cè)試。
首先進(jìn)行的是SYSmark 2004的測(cè)試：
該測(cè)試集成了17個(gè)較新的互聯(lián)網(wǎng)多媒體制作以及辦公軟件。除了對(duì)上一代軟件進(jìn)行更新?lián)Q代以外，互聯(lián)網(wǎng)多媒體制作軟件方面終于改用微軟的Internet Explorer 6而不再使用Netscape，此外，還增加3Ds max5.1進(jìn)行圖形工作站成品渲染的測(cè)試，并追加Aftereffect 5.5進(jìn)行影像制作的性能測(cè)試。
由測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，打開(kāi)超線程后的Prescott在Sysmark2004中表現(xiàn)不錯(cuò)，全面超越Northwood；而在沒(méi)有開(kāi)啟超線程的情況下，表現(xiàn)則正好相反。另一方面，我們以可以看到，打開(kāi)超線程后，兩款P4處理器的得分也確實(shí)獲得了較為明顯的提升，而打開(kāi)超線程和未打開(kāi)超線程的性能提升幅度，自然也是Prescott大于Northwood了。看來(lái)Prescott的超線程性能確實(shí)有所提高。而Athlon64 3200+則在此項(xiàng)測(cè)試中成績(jī)不理想，只能與未開(kāi)啟超線程的Prescott大致相當(dāng)。
接下來(lái)，我們進(jìn)行Winstone2004的測(cè)試，該測(cè)試由Bussinesss Wintone2004和Content Creation Winston2004兩部分組成。前者重于考核處理器執(zhí)行商務(wù)應(yīng)用軟件的性能，后者重于考核處理器執(zhí)行多媒體制作、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件的性能。
Bussinesss Wintone2004中集成了以下的軟件：首先是集成于微軟Office XP中，常用的文字處理、制表、郵件收發(fā)類軟件，如Access 2002、Excel 2002、Microsoft FrontPage 2002、Microsoft Outlook 2002、Microsoft PowerPoint 2002、Microsoft Project 2002、Microsoft Word 2002，其次是鼎鼎大名的殺毒軟件Norton AntiVirus Professional Edition 2003以及壓縮數(shù)據(jù)常用的WinZip 8.1。
與Bussinesss Wintone2002有所不同的是，新的2004版本增加了多任務(wù)性能測(cè)試的模塊，該模塊有三個(gè)環(huán)節(jié)組成，分別標(biāo)以Multitasking1、Multitasking2、 Multitasking3，三個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)試中都同時(shí)運(yùn)行多個(gè)軟件，并且同時(shí)運(yùn)行的軟件數(shù)量逐級(jí)增加，在Multitasking3中達(dá)到最多。能夠更為全面地考核多任務(wù)運(yùn)行時(shí)超線程處理器的性能表現(xiàn)，其測(cè)試結(jié)果如下：
總分方面，我們得到與SYSmark 2004同樣的測(cè)試結(jié)果。而在多任務(wù)測(cè)試中，我們可以看到，在前面的多任務(wù)測(cè)試中，Prescott表現(xiàn)不佳，但隨著同時(shí)運(yùn)行任務(wù)數(shù)的增多，Prescott的性能終于得到完全的發(fā)揮，拔得頭籌。而Athlon64 3200+在前兩個(gè)多任務(wù)測(cè)試中的表現(xiàn)也不錯(cuò)，只是在最后階段敗下陣來(lái)。
與SYSmark 2004類似，Content Creation Winston2004也在升級(jí)原集成Photoshop 7.0.1，Premiere 6.50， Director MX 9.0、Dreamweaver MX 6.1、Windows Media Encoder 9的基礎(chǔ)上，增加NewTek公司的LightWave3D 7.5b進(jìn)行圖形工作站成品渲染的測(cè)試；此外，還增加WaveLab 4.0f進(jìn)行音頻處理性能的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如下：
由測(cè)試結(jié)果來(lái)看，在Content Creation Winston2004上，兩款P4處理器的性能沒(méi)有明顯區(qū)別，而AMD的落后幅度則有所縮小；同時(shí)我們也可以看到Prescott開(kāi)啟超線程后的性能提升幅度也比Northwood稍高。<
以下我們進(jìn)入音頻、視頻壓縮性能測(cè)試環(huán)節(jié)，此部分主要使用Razorlame 1.15，Tmpeg，以及Xmpeg這三個(gè)軟件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)轉(zhuǎn)換用源文件，以及目標(biāo)文件均使用第二塊硬盤(pán)的C：分區(qū)進(jìn)行存放，每次測(cè)試之前都對(duì)C：分區(qū)進(jìn)行格式化處理，測(cè)試之前安裝了Divx 5.1.1。
首先是Razorlame 1.15的測(cè)試，測(cè)試將660MB的wav源文件使用此軟件壓縮為MP3文件，軟件具體設(shè)置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。
在Razorlame的測(cè)試中，Prescott的表現(xiàn)只能以十分糟糕來(lái)形容，不論打開(kāi)或是關(guān)閉超線程，都以大比分落后Northwood，甚至在Razorlame這樣P4的強(qiáng)項(xiàng)應(yīng)用中只能與僅配置了單通道內(nèi)存的Athlon64 3200+持平。同時(shí)我們也可以看到打開(kāi)超線程對(duì)于Razrolame沒(méi)有太大的幫助，只提高了大約2%左右。
接著我們進(jìn)行Xmpeg的測(cè)試，測(cè)試使用1GB的源文件，設(shè)定在5000幀處讀取編碼所用時(shí)間，其余詳細(xì)設(shè)置見(jiàn)此處的鏈接。
Prescott的表現(xiàn)總算恢復(fù)到了正常水平，與Northwood表現(xiàn)基本持平，關(guān)閉超線程后，兩塊P4的性能表現(xiàn)則與Athlon64 3200+持平，同時(shí)我們也可以看到，打開(kāi)超線程后，兩塊P4的Xmpeg成績(jī)都提高了10%左右，提升幅度較大。
最后，我們進(jìn)行Tmpeg的測(cè)試，測(cè)試使用1.2GB的AVI源文件進(jìn)行，以下是測(cè)試的詳細(xì)結(jié)果：
在Tmpeg中，Prescott的表現(xiàn)十分不錯(cuò)，領(lǐng)先Northwood的幅度達(dá)到了10％，開(kāi)啟超線程對(duì)于P4的幫助十分明顯。而Athlon64 3200+在這里則表現(xiàn)十分糟糕。<：游戲性能測(cè)試 [1]]
游戲性能測(cè)試我們分為兩大部分進(jìn)行，分別是游戲綜合性能測(cè)試部分和實(shí)際游戲性能測(cè)試部分。
游戲綜合性能測(cè)試部分主要使用3DMark2001 SE、3DMark 03以及Aquamark3這三個(gè)軟件進(jìn)行。首先是3DMark2001 SE v330和3DMark 03 Patch46登場(chǎng)，分別測(cè)試了使用處理器和使用顯卡進(jìn)行轉(zhuǎn)換以及光照處理這兩種情況下的系統(tǒng)表現(xiàn)，其余設(shè)置均使用軟件安裝后的默認(rèn)值，以下為這兩個(gè)軟件的測(cè)試結(jié)果：
從這幾個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)果來(lái)看，新版本Intel處理器的表現(xiàn)相當(dāng)不錯(cuò)。不過(guò)3DMark的表現(xiàn)并不等同于在實(shí)際游戲中的效果。如果您購(gòu)買(mǎi)Prescott的初衷是為了加速游戲性能，請(qǐng)繼續(xù)看我們接下來(lái)的評(píng)測(cè)。<：游戲性能測(cè)試 [2]]
由于Aquamark3的制作公司宣稱游戲支持超線程，因此在這個(gè)軟件的測(cè)試中，我們分別打開(kāi)和關(guān)閉超線程進(jìn)行了測(cè)試，此外，測(cè)試時(shí)還關(guān)閉了聲音選項(xiàng)，其余均使用AM3的默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：
在這一環(huán)節(jié)的測(cè)試中，Prescott的性能沒(méi)有給我們帶來(lái)太多的驚喜。不論打開(kāi)或是關(guān)閉超線程，性能均與Northwood半斤八兩，差距均在1％左右。而Athlon64 3200+則在對(duì)處理器依賴較大的3DMark2001SE v330測(cè)試中體現(xiàn)出較為明顯的優(yōu)勢(shì)，在其余的測(cè)試中則與P4得分十分接近。<：游戲性能測(cè)試 [3]] 看過(guò)了測(cè)試軟件的測(cè)試，隨后我們進(jìn)入實(shí)際游戲性能測(cè)試。首先進(jìn)行OpenGL游戲的測(cè)試，這里我們使用了Q3 V1.17以及使用改進(jìn)版Q3引擎的《使命的召喚》這兩個(gè)游戲進(jìn)行測(cè)試。
Q3 V1.17的測(cè)試，測(cè)試僅使用demo001場(chǎng)景進(jìn)行，測(cè)試設(shè)置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。以下為測(cè)試結(jié)果：
接下來(lái)我們進(jìn)行《使命的召喚》的測(cè)試，測(cè)試設(shè)置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。以下為測(cè)試結(jié)果：
由這兩個(gè)游戲的測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，在《使命的召喚》中，Prescott與Northwood性能十分接近；而在Q3的測(cè)試中，Prescott則以5%的劣勢(shì)落后。此外，大概是由于Q3引擎對(duì)于內(nèi)存帶寬較為敏感，因此Athlon64 3200+的性能受到單通道內(nèi)存的影響而落在了最后。
下面是DX8級(jí)別游戲的測(cè)試環(huán)節(jié)，此部分包含卡曼奇4、細(xì)胞分裂1.2北美版、虛幻競(jìng)技場(chǎng)2003以及最新推出的虛幻競(jìng)技場(chǎng)2004 Demo這四個(gè)游戲進(jìn)行測(cè)試。
首先是卡曼奇4的測(cè)試，測(cè)試使用此游戲的Demo版進(jìn)行，測(cè)試設(shè)置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。以下為測(cè)試結(jié)果：
接下來(lái)我們進(jìn)行細(xì)胞分裂的測(cè)試，測(cè)試使用其1.2北美版進(jìn)行，測(cè)試的具體設(shè)置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。以下為此項(xiàng)測(cè)試的具體結(jié)果：
第三個(gè)出場(chǎng)的是大家十分熟悉的虛幻競(jìng)技場(chǎng)2003，測(cè)試使用官方發(fā)布的測(cè)試程序進(jìn)行，并在1024768的分辨率下進(jìn)行了測(cè)試，以下為測(cè)試的結(jié)果：
最后，我們測(cè)試了最新推出的虛幻競(jìng)技場(chǎng)2004，測(cè)試使用其免費(fèi)提供的Demo版進(jìn)行，使用ons-torlan場(chǎng)景進(jìn)行，僅作了Botmach的測(cè)試，測(cè)試中打開(kāi)所有特效，使用了最高畫(huà)質(zhì)設(shè)置：
<：游戲性能測(cè)試 [4]] 游戲測(cè)試的最后，輪到DX9級(jí)別游戲出場(chǎng)，這部分主要包括HALO 1.03版和Max·Payne 2兩個(gè)游戲：
首先是HALO的測(cè)試，測(cè)試之前安裝了最新的1.03版補(bǔ)丁，分別測(cè)試了1024×768分辨率下打開(kāi)ps2.0指令和使用固定流水線兩種情況下的成績(jī)，測(cè)試其余設(shè)置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。
Max Payne2的測(cè)試使用Fraps 2.0進(jìn)行，測(cè)試場(chǎng)景分別選用游戲第七章節(jié)、第八章節(jié)的開(kāi)場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)，測(cè)試詳細(xì)設(shè)置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看。
與前面的游戲綜合性能測(cè)試軟件以及OpenGL游戲測(cè)試所得到的結(jié)果不同，Athlon64 3200+在實(shí)際游戲測(cè)試中仍然高奏凱歌，而Prescott則不停扮演墊底的角色，處境十分尷尬。 <
最后，是圖形工作站性能的測(cè)試，此部分測(cè)試主要分為預(yù)覽性能測(cè)試以及處理器成品渲染測(cè)試兩大部分，測(cè)試時(shí)使用了NIVIDA公司最新推出的QaudroFX1100顯卡，測(cè)試時(shí)桌面分辨率統(tǒng)一保持在1280×1024×75Hz。
我們將首先進(jìn)行預(yù)覽性能的測(cè)試，時(shí)間關(guān)系，預(yù)覽性能的測(cè)試部分我們僅選用了Spec組織最新發(fā)布的Specviewpref 7.1.1版本進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，測(cè)試時(shí)針對(duì)測(cè)試的項(xiàng)目分別開(kāi)啟了專用優(yōu)化，同時(shí)關(guān)閉了超線程支持。測(cè)試結(jié)果如下：
俗話說(shuō)，姜還是老的辣，在Specviewpref的測(cè)試中，Northwood的表現(xiàn)正是如此，它占據(jù)了所有子項(xiàng)目測(cè)試的頭把交椅，至于Prescott的疲軟表現(xiàn)，我想大家已經(jīng)不會(huì)感到太意外了吧。同時(shí)我們也可以看到，Athlon64 3200+的表現(xiàn)在某些子項(xiàng)目測(cè)試中與P4的差距還是十分明顯的。
緊接著，我們進(jìn)入處理器成品渲染測(cè)試的環(huán)節(jié)，首先是3dsmax5.0的測(cè)試，測(cè)試時(shí)均開(kāi)啟超線程功能。測(cè)試配置請(qǐng)點(diǎn)擊此處察看，以下為測(cè)試的結(jié)果：
在3dsmax5.0的成品渲染測(cè)試中，三個(gè)測(cè)試的畫(huà)面復(fù)雜度由低至高依次排列，Prescott的成績(jī)依然比Northwood差一截，而Athlon64 3200+的表現(xiàn)則與游戲測(cè)試時(shí)的表現(xiàn)形成鮮明的對(duì)比。
最后，是Cinebench2003的成品渲染測(cè)試，分別在打開(kāi)超線程和關(guān)閉超線程的情況下作了測(cè)試。以下為測(cè)試的結(jié)果：
Prescott的表現(xiàn)依然令人失望，沒(méi)有打開(kāi)超線程時(shí)得分甚至與單通道的Athlon64 3200+持平，打開(kāi)超線程之后與Northwood差距依然較大。<
縱觀此次測(cè)試的結(jié)果，盡管Prescott核心的P4處理器在內(nèi)部架構(gòu)做出了一些改良，并在處理器制作工藝上又邁進(jìn)了一步。但在硬件方面，在管線級(jí)數(shù)較長(zhǎng)的配置上起始頻率低，造成不能完全發(fā)揮新架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)；首次采用的90nm制程工藝也有需要進(jìn)一步完善之處，造成處理器發(fā)熱量較大；軟件方面，使用SSE3指令編寫(xiě)的程序仍未及大量上市，也對(duì)新核心的性能發(fā)揮形成了制約。
然而，我們也必須看到，即使工作在較低的初始頻率，但Prescott在超線程方面的表現(xiàn)，無(wú)疑是比舊有的核心有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著核心頻率的進(jìn)一步提高，Prescott的整體性能也必將超越只能在頻率上原地踏步的Northwood系列。
而過(guò)去AMD K8處理器所獨(dú)有的32/64位平臺(tái)兼容特征也被預(yù)置在Prescott之中，給對(duì)手AMD造成了新的威脅。未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，桌面處理器的兩強(qiáng)之爭(zhēng)必然愈演愈烈，形勢(shì)也將愈發(fā)錯(cuò)綜復(fù)雜，本站將與廣大讀者共同關(guān)注！<
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