Barcelona架构解析：CPU核心架构优化调整

    除了以上的改进以外，Barcelona在核心调整方面还有非常多的加强设计。首先从分支预测开始，总体来说，CPU的分支预测器的准确程度取决于设计的宽度和深度，在分支预测器不能有效预测的那些指令数量，决定了多少指令可以快速控制执行单元的运行。K8处理器的分支预测单元就是非常优秀的，而且为它的整体架构做了良好优化。

    Barcelona追加了512-entry indirect predictor（512输入非直接分支预测器），用来预测非直接分支。一个非直接性分支跳转，它的目的是跳转到存储器中的地址指向，换句话说，一个分支有几个目标。一个非直接分支发送CPU到存储器的地址，它包含了指令需要被分支到的地址。

    Intel追加了非直接预测器到他的Pentium M，设计灵感来源于更好的控制非预测分支数量将会带来更高效的性能（其中包括功耗方面的表现），这个设计同样也在此前的Prescott被采用，用来削弱NetBurst架构长管线设计所带来的性能上的损失。

    在Prescott中，这个简单追加设计带来了在SPEC CPU2000测试软件中12%的分支预测错误，但是AMD和Intel在算法结构上的区别则不被公开，在SPEC CPU2000的253.perlbmk测试项目中，非预测分支减少是非常明显的，达到了将近55%。

    非直接预测器并不是Barcelona唯一的性能提升亮点，回归堆栈（return stack）大小较K8有双倍大小的改进，举个例子，在一个很长的命令条中，命令代码包括了很多子程序（比如递归函数），CPU实际上会用完所有空间来纪录它的路径，一旦开始丢失回归地址的路径，就会导致无法进行下一步的分支预测，双倍大小的设计正好是为了解决这个问题，据说这个改进是在收到一个大型软件公司的请求才确定的。

    更多的优化调整

    当然还有一些调整，其中Translation Lookaside Buffers简称为TLBs，是用于虚拟地址向物理内存地址映射的作缓存的，TLBs的使用率是非常高的，但是因为程序变的越来越多，对内存的要求也就需要处理器设计者对TLB容量大小进行调整，相对于K7，K8就有增大，在Barcelona上，AMD也在重复这样的过程，比K8要大一些，但是它们现在支持1G pages，这对数据库应用和虚拟加载非常的有用，AMD同样在Barcelona上引进了128 entry 2M L2 TLB，用于满足更新的程序对大容量的需求。

    Intel在Pentium M上引进的另外一个加强设计是更低的integer divide latency，尽管现在它的细节还不是很多，但是AMD说明他们已经在Barcelona中减小这个延迟，我们还不清楚它的设计是不是和Intel的方法类似，但是预计在真实应用中，不会给性能带来太多的提升。

    还有一些不需要明显提升晶体管数目而提升性能的办法，就是把一些指令放到特殊的快速编码通道里面，这样可以很大程度上缩短指令解码的长度，作为sideband stack optimization（边带堆栈优化器，后面将具体涉及）优化加强一部分的CALL和RET-Imm指令现在也做了这样的处理，同样从SSE registers到 integer registers的MOVs也是这样。

    提到指令，AMD也在Barcelona引进了新的扩展：LZCNT和POPCNT，这两个指令被用于加密应用中，AMD也是也引进了四个新的SSE扩展：EXTRQ/INSERTQ, MOVNTSD/MOVNTSS，我们将在未来Inel的Penryn处理器中看到。