為何能提升Ryzen 9000的性能? 處理器的分支預(yù)測(cè)功能詳述

目前,AMD Ryzen 9000系列處理器已經(jīng)正式上市了,但是有關(guān)該系列處理器性能方面的爭(zhēng)議在圈內(nèi)并沒有結(jié)束,根據(jù)目前已知的性能評(píng)測(cè)來看,其實(shí)際性能距離AMD的官方宣傳有較大差距。
對(duì)此AMD官方給出了多種說法,其主要總體意思是說Ryzen 9000系列處理器的實(shí)際性能現(xiàn)在因?yàn)槎喾N原因尚未完全釋放、發(fā)揮出來,承諾后續(xù)將推出多項(xiàng)舉措進(jìn)行改善。
舉措之一是發(fā)布了AGESA 1.2.0.X固件更新,增加了105W功耗模式(請(qǐng)參閱上圖),并且降低了處理器內(nèi)部的跨CCD延遲,從而可以提升Ryzen 9000系列處理器的性能。
其中,增加了105W功耗模式,解除功耗限制,可以提升處理器的多核性能和整體性能,這個(gè)很好理解,但對(duì)于“降低了處理器內(nèi)部的跨CCD延遲”這部分內(nèi)容,普通讀者則可能難以理解,有興趣的讀者可以在小編的主頁上搜索閱讀《AGESA 1.2.0.2可提升Ryzen 9000性能,原因何在?跨CCD延遲降低一半》一文。
除此之外,AMD還重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)Ryzen 9000系列處理器支持經(jīng)過完善后的“分支預(yù)測(cè)功能”,只有在Windows 24H2管理員模式下才能獲得支持,后來又聯(lián)合微軟發(fā)布了KB5041587補(bǔ)?。ㄕ?qǐng)參閱上圖),讓這一功能也適用于現(xiàn)有的Windows 23H2。
處理器“分支預(yù)測(cè)功能”聽起來有點(diǎn)懸,可能有部分朋友不知道它到底是什么?本文的主題就是向讀者簡(jiǎn)要地介紹一下什么是AMD處理器的“分支預(yù)測(cè)功能”。
處理器“分支預(yù)測(cè)功能”并非新技術(shù)
有些朋友可能一看到“分支”和“預(yù)測(cè)”這兩個(gè)關(guān)鍵詞,就會(huì)瞬間覺得高大上,馬上會(huì)和“推理”、“AI”等詞匯聯(lián)系起來,認(rèn)為處理器“分支預(yù)測(cè)功能”和FRS一樣,也是AMD最近幾年基于AI所開發(fā)出來的一種黑科技。
其實(shí)并非如此,處理器分支預(yù)測(cè)功能并不是最近幾年才提出、發(fā)展起來的,它已經(jīng)誕生幾十年,早在20世紀(jì)80年代就被提出來了。
處理器分支預(yù)測(cè)技術(shù)這條發(fā)展路線被提出來之后,多年來一直在發(fā)展演進(jìn),雖然在之前的主要發(fā)展階段它和AI基本沒有關(guān)系,但它也是可以利用AI來提升、改善的,這可能成為處理器分支預(yù)測(cè)技術(shù)未來的一個(gè)重要發(fā)展方向。
分支預(yù)測(cè)功能的定義
簡(jiǎn)單來說,處理器分支預(yù)測(cè)功能是一種用于提高計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行效率的技術(shù),其主要目的是減少由條件分支引起的流水線停滯。
在現(xiàn)代處理器中,流水線被廣泛應(yīng)用于提高指令的處理速度,流水線將指令的執(zhí)行過程分解為多個(gè)階段,每個(gè)階段并行處理不同的指令,以此來加速整體的計(jì)算過程。
但是,當(dāng)遇到條件分支指令時(shí),CPU必須等待條件判斷的結(jié)果出來之后才能確定接下來執(zhí)行哪條路徑,這種等待會(huì)導(dǎo)致流水線的停滯,從而降低程序的執(zhí)行效率。
處理器分支預(yù)測(cè)技術(shù)就是針對(duì)這個(gè)問題應(yīng)運(yùn)而生的,它可以通過預(yù)測(cè)分支指令的執(zhí)行路徑,提前加載相應(yīng)的指令到流水線中,從而減少等待時(shí)間,提高程序的執(zhí)行速度,提升處理器的性能,特別是在處理包含大量條件分支的程序代碼中優(yōu)勢(shì)明顯,如循環(huán)、遞歸等場(chǎng)景。
AMD處理器分支預(yù)測(cè)功能的優(yōu)勢(shì)
AMD處理器分支預(yù)測(cè)功能可以對(duì)即將執(zhí)行的分支指令進(jìn)行預(yù)測(cè),從而減少處理器的等待時(shí)間,提高處理器的性能,這個(gè)顯而易見,但這并非該功能優(yōu)勢(shì)的全部。
除此之外,它還有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):
1、提高執(zhí)行效率
通過準(zhǔn)確的分支預(yù)測(cè),處理器能夠減少因錯(cuò)誤預(yù)測(cè)而導(dǎo)致的流水線停頓和重新填充,從而提高指令的執(zhí)行效率,這對(duì)于處理復(fù)雜應(yīng)用和大規(guī)模數(shù)據(jù)集尤為重要。
2. 降低功耗
準(zhǔn)確的分支預(yù)測(cè)意味著處理器可以節(jié)省運(yùn)算量,更有效地利用資源,減少不必要的功耗,這對(duì)于移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)等對(duì)功耗要求較高的設(shè)備意義重大,比如筆記本電腦和掌上游戲機(jī)等等。
3. 支持復(fù)雜應(yīng)用
在處理包含大量分支和循環(huán)的復(fù)雜應(yīng)用時(shí),AMD處理器的分支預(yù)測(cè)功能能夠確保應(yīng)用的順暢運(yùn)行和高效執(zhí)行。這對(duì)于科學(xué)計(jì)算、圖形處理、游戲開發(fā)等領(lǐng)域具有重要意義。
總結(jié)與展望
總的來說,AMD處理器所支持的分支預(yù)測(cè)功能并不是一項(xiàng)新技術(shù),已經(jīng)誕生很多年了,一直在不斷發(fā)展完善中,尤其現(xiàn)在尤其是現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入AI時(shí)代了,處理器分支預(yù)測(cè)功能和AI相互結(jié)合,預(yù)計(jì)未來進(jìn)一步完善、提升的空間還很大。
處理器分支預(yù)測(cè)功能也絕不是花拳繡腿噱頭,否則早就已經(jīng)被淘汰了,它確實(shí)在一定程度上可以提高處理器的性能。至于AMD Ryzen 9000系列處理器在獲得分支預(yù)測(cè)功能軟硬件層面的完全支持后,到底可以獲得多大的性能提升,暫時(shí)還沒有比較客觀、權(quán)威的答案。
目前可以作為參考的是AMD官方對(duì)于KB5041587補(bǔ)丁效果的說法,聲稱“性能可以提升10%以上”,但這一說法還還有待第三方進(jìn)一步驗(yàn)證。
補(bǔ)充說明:本文有關(guān)處理器分支預(yù)測(cè)功能的配圖均非來自AMD,而是第三方,僅供參考。
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