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半导体芯片(芯片指令集架构，真的重要吗？)

指令,缓存,操作半导体芯片(芯片指令集架构，真的重要吗？)

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

就像 x86 CPU 一样，ARM 内核使用 op 缓存来降低解码成本。ARM 的“解码优势”并不足以让 ARM 避免操作缓存。并且操作缓存将减少解码器的使用，使解码功率变得更不重要。

ARM指令解码成微操作？

Gary Explains 在标题为“ RISC vs CISC– Is it Still a Thing ? “，他在随后的视频中重复了这一说法。

Gary 是不正确的，因为现代 ARM CPU 还将 ARM 指令解码为多个微操作。事实上，“减少微操作扩展”使 ThunderX3 的性能比 ThunderX2 提高了 6%（Marvell 的 ThunderX 芯片都是基于 ARM 的），这比故障中的任何其他原因都要多。

Marvell 在 Hot Chips 2020 上展示的幻灯片。重点（红色轮廓）由我们添加

我们还快速浏览了富士通 A64FX 的架构手册，这是为日本 Fugaku 超级计算机提供动力的基于 ARM 的 CPU。A64FX 还将 ARM 指令解码为多个微操作。

A64FX 架构手册中的部分指令表，位于 ARMv8 基本指令部分。我们在解码到多个微操作的指令上添加的重点（红色轮廓）

如果我们深入看，一些 ARM SVE 指令会解码为数十个微操作。例如，FADDA（“浮点加法严格有序归约，以标量累加”）解码为 63 个微操作。其中一些微操作单独具有 9 个周期的延迟。对于在单个周期中执行的 ARM/RISC 指令来说，就这么多了……

另外需要注意的是，ARM 并不是一个纯粹的加载存储架构。例如，LDADD 指令从内存中加载一个值，添加到它，然后将结果存储回内存。A64FX 将其解码为 4 个微操作。

x86 和 ARM：都因遗留问题而臃肿

这对他们中的任何一个都没有关系。

在 Anandtech 的采访中，Jim Keller 指出，随着软件需求的发展，x86 和 ARM 都随着时间的推移增加了功能。当它们进入 64 位时，两者都得到了一些清理，但仍然是经过多年迭代的旧指令集，迭代不可避免地会带来臃肿。

Keller 好奇地指出，RISC-V 没有任何历史遗留文呢提，因为它“处于复杂性生命周期的早期”。他继续：

“如果我今天想真正快速地构建一台计算机，并且我希望它能够快速运行，那么 RISC-V 是最容易选择的。它是最简单的一个，它具有所有正确的功能，它具有您实际需要优化的正确的前八条指令，而且它没有太多的垃圾。”

如果遗留膨胀起重要作用，我们可以期待很快会出现 RISC-V 的猛攻，但我认为这不太可能。旧版支持并不意味着旧版支持必须快速；它可以进行微编码，从而最大限度地减少芯片面积的使用。就像可变长度指令解码一样，这种开销在现代高性能 CPU 中不太重要，因为芯片区域由缓存、宽执行单元、大型乱序调度程序和大型分支预测器主导。

结论：实施很重要，而不是ISA

我很高兴看到来自 ARM 的竞争，因为高端 CPU 空间需要更多玩家，但由于指令集差异，ARM 玩家并没有超越 Intel 和 AMD。要赢得胜利，ARM 制造商将不得不依靠其设计团队的技能。或者，他们可以通过针对特定的功率和性能目标进行优化来超越英特尔和 AMD。AMD 在这里尤其容易受到攻击，因为它们使用单核设计来涵盖从笔记本电脑和台式机到服务器和超级计算机的所有内容。

希望这里提供的信息能够避免过去关于指令集的争论，这样我们就可以继续讨论更有趣的话题。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。

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