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Intel Pentium III CPU(Coppermine, Tualatin) L2 Cache Latency, Hardware Prefetch特性调查

时间:2024-04-28 13:55:49浏览次数:28  
标签:Latency Intel Coppermine 铜矿 L2 处理器 CPUID 图拉丁

这几天,偶然的机会想到了困扰自己和其他网友多年的Intel Pentium III系列处理器缓存延迟(L2 Cache Latency),以及图拉丁核心版本是否支持硬件预取(Hardware Prefetch)问题。

手头的支持图拉丁核心处理器的i815主板还在正常服役中,铜矿和图拉丁核心处理器也都有,所以就专门做了这一期调查,感兴趣的网友可以在评论区共同探讨指正错误。

参与评测的3款处理器

  Intel Pentium III 1000MHz, Coppermine, 256KB L2, 133MHz FSB

  Intel Celeron 1000MHz, Tualatin, 256KB L2, 100MHz FSB

  Intel Pentium III -S 1400MHz, Tualatin, 512KB L2, 133MHz FSB

参与评测的操作系统是Windows 2000 SP4

首先,贴上测试结果截图,里面包含了缓存延迟,硬件预取相关测试信息,调查结果与原以为的结果大相径庭,后面会进行解释。

Intel Pentium III 1000MHz(铜矿奔腾3 1G)

  

 

Intel Celeron 1000MHz(图拉丁赛扬 1G)

  

 

Intel Pentium III -S 1400MHz(图拉丁奔3-S 1.4G)

  

 

1)Cache latency

首先,声明一点,到了Pentium III处理器(含同级别赛扬),L2 Cache已经是内置的全速Cache了,最早期的赛扬处理器才有半速Cache的设计,这一点还可以通过AIDA64等硬件检测工具确认。

其次,本文的重点内容之一,具体latency数据,是通过CPU-Z 1.38自带的工具latency.exe测试出来的,图片中的latency.exe的输出就是。

从测试结果看,缓存延迟数据最佳的,竟然是铜矿奔腾3,图拉丁赛扬毕竟是低端,然而图拉丁奔腾3-S 1.4GHz就是整个奔腾3系列处理器里面的顶配了,按说应该是所有参数拉满才对,实际数据说明:

L2 Cache Latency排名(越低越好):

铜矿奔腾

图拉丁赛扬

图拉丁奔腾3-S

 

2)Hardware Prefetch

硬件预取特性,是根据CPUID信息来检测的,x86处理器的CPUID指令会根据输入EAX的数值,决定功能编号,不同的功能编号,会返回不同的特性数据,截图里面cpuid.exe程序是基于CodeBlocks开源IDE

编译出来的。

根据Intel公司官网发布的cpuid相关文档,找到了CPUID(2),也即CPUID #2号功能的返回值,可以确定CPU是否支持硬件预取,以下截图来自Intel公司2011年发布的文档:

processor-identification-cpuid-instruction-note.pdf

  

  CPUID(2)的部分描述符含义解释:

  

 

 

如果CPUID(2)输出寄存器中(EAX,EBX,ECX,EDX)中包含有0xF0或者0xF1,则表示该处理器支持硬件预取,而且预取数据宽度是64字节或者128字节。

然而,从cpuid.exe的输出看,Fun #2的输出里面,三款处理器都没有0xF0或者0xF1,说明:

Intel Pentium III系列,包括铜矿和图拉丁系列处理器,均不支持硬件预取(Hardware Prefetch)。

 

3)CPUID相关其他信息

另外,顺便解释一下cpuid.exe里面的Fun #1,即CPUID(1)的输出,这个1号功能,用来查询该CPU的Family-Model-Stepping信息(由EAX寄存器输出),这里参与评测的3款处理器的这些信息不同,

所以EAX寄存器内容不同,具体可以参考右边cpu-z的截图。另外,ECX和EDX输出的是指令集特性,比如是否支持MMX,SSE,VME,PSN(处理器序列号)等特性,可以看到差异:

铜矿奔腾的EDX = 0387F9FF,两款图拉丁处理器的EDX = 0383F9FF。

这里的16进制的7,比3多出了一个使能位,就是Bit 18,查询上述CPUID手册,可以发现,这个位就是PSN标志位,说明:

Intel铜矿核心处理器,才支持PSN(96位的唯一处理器序列号),图拉丁赛扬和奔腾,并不支持PSN。

处理器的PSN,是通过CPUID(3)来获取的,所以,对应的铜矿核心处理器,比图拉丁核心处理器的最大基础CPUID功能号是3,图拉丁的则是2(即截图中的Max FuncId)。

还有一点,就是铜矿处理器的最大扩展CPUID功能号是0(表示不支持扩展功能),图拉丁的则是0x80000004。扩展功能号里面的0x80000001 ~ 0x80000004,用于获取CPU的商标品牌信息(CPU BRAND)。

最大基础CPUID功能号,就是CPUID(0)的EAX输出。

最大扩展CPUID功能号,就是CPUID(0x80000000)的EAX输出,如果是0,说明不支持扩展功能号。所以:

Intel图拉丁核心处理器,才支持CPUID扩展功能,铜矿核心处理器不支持扩展功能。

这也是铜矿和图拉丁处理器的一个差异,cpu-z工具里面显示的处理器BRAND信息,是通过其他CPUID信息确定出来的,有兴趣可以进一步查阅Intel公司发布的CPUID相关手册。

附上我自己编写的C++语言版的cpuid函数:

void cpuid(u32 in, u32 &eax, u32 &ebx, u32 &ecx, u32 &edx)
{
    __asm volatile ("cpuid" : "=a"(eax), "=b"(ebx), "=c"(ecx), "=d"(edx) : "a"(in));
}

 

4)小结

综合上述调查内容,可以得出结论:

Intel在2000年前后推出的铜矿和图拉丁核心处理器,并不能简单地认为,图拉丁核心一定比同频的铜矿核心处理器要好,硬件预取特性两种核心都不具备,图拉丁的L2 Cache延迟明显比铜矿核心要大些。

图拉丁核心处理器的优势,主要体现在,制造工艺提升到了0.13um,功耗和发热更低,频率更高,上市的产品里面,图拉丁赛扬/奔腾/奔腾-S均有最高1.4GHz的产品,而铜矿核心,止步于1GHz(不过,我在

网上见过1.1GHz 100MHz FSB的铜矿奔腾/赛扬)。没想到的是,图拉丁奔腾III-S的L2缓存延迟,居然比图拉丁赛扬的还要高。

如果两种核心频率相差不大或者相同的话,优先使用铜矿核心处理器,如果更想体验新制程高主频,在乎发热方面的话,就选择图拉丁核心吧。我个人而言,两种核心都会交替使用,因为我会根据需要做各种

相关性能测试跑分什么的,有些对L2 Cache延迟比较敏感,有些对主频比较敏感,具体使用哪一款,根据具体情况而定。

标签:Latency,Intel,Coppermine,铜矿,L2,处理器,CPUID,图拉丁
From: https://www.cnblogs.com/i4004/p/18163612

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