Pentium-M (Banias)
By Franck - Le 02/04/2003
Sommaire:

 

Etude détaillée du Pentium-M [2/2]

 

  • Un traitement des instructions plus efficace

Le Pentium-M poss�de deux m�canismes de tr�s bas niveau visant � am�liorer l'efficacit� des unit�s de calcul. Dans un fonctionnement classique, les instructions trait�es par le processeur sont d�cod�es en une s�rie de micro-instructions, elles-m�me trait�es individuellement par les diff�rentes unit�s de calcul sp�cialis�es. Prenons par exemple l'instruction suivante :

add eax,[value]

Cette instruction tr�s simple ajoute au registre eax le contenu de la variable m�moire "value". Derri�re cette instruction se cachent en r�alit� deux op�rations :

  • une op�ration de lecture en m�moire, ou "load". Cette op�ration est trait�e par l'unit� de chargement.
  • une op�ration arithm�tique d'addition. Celle-ci sera prise en charge par une ALU.

L'instruction pr�c�dente est donc vue par le processeur comme la s�quence suivante :

load reg0,[memory]
add reg1,reg0

L'innovation apport�e par le Pentium-M r�side dans sa capacit� � "fusionner" ces deux micro-op�rations en une seule, qui pourra ainsi �tre trait�e en une seule �tape. Le Pentium-M verra donc, � la place des deux op�rations pr�c�dentes :

add reg1,[memory]

Ce syst�me permet ainsi de r�duire le nombre d'op�rations �l�mentaires n�cessaires pour le traitement de certaines instructions, ce qui, selon Intel, r�duit le nombre total de micro-op�rations trait�es par les unit�s de calcul d'en moyenne 10% (ce qui correspond � peu pr�s � une acc�l�ration de 10% du temps de calcul). Ce syst�me porte le nom de Fusion.

Une autre optimisation de bas niveau pr�sente dans le Pentium-M concerne la gestion de la pile (stack) dans les programmes. La pile est un zone m�moire destin�e � stocker les param�tres lors de l'appel de sous-parties d'un programme. Le traitement de la pile est particuli�rement gourmand en micro-op�rations, car il n�cessite de nombreuses op�rations de chargement (depuis et vers la pile), ainsi que des op�rations de d�placement dans la pile.

Les op�rations n�cessaires � la gestion de la pile ne sont plus ici trait�es par les unit�s g�n�riques de traitement des instructions, mais par une unit� exclusivement d�di�e � cette t�che, et qui porte justement le nom de Dedicated Stack Manager. Cette unit� permet, toujours selon Intel, de r�duire de 5% le nombre de micro-op�rations trait�es par le pipeline.

Au final, ces am�liorations apport�es au noyau du Pentium !!! permettent au Pentium-M de se montrer plus efficace que ce dernier. L'effet imm�diat d'une efficacit� sup�rieure est bien s�r une plus grande vitesse de traitement, mais �galement - et c'est l� un des buts recherch�s par les ing�nieurs d'Intel - une r�duction de la consommation ! Un processeur plus efficace travaille moins, donc consomme moins.

 

  • SpeedStep III

Derni�re innovation du Pentium-M : un m�canisme de SpeedStep de troisi�me g�n�ration. Avant d'entrer dans les d�tails, dressons un rapide petit historique du SpeedStep.

Le SpeedStep est un m�canisme inaugur� avec les Pentium !!! mobiles et permettant de r�duire la fr�quence d'horloge et le voltage appliqu� au processeur de fa�on dynamique, r�duisant ainsi la consommation �lectriques lorsque processeur tourne en mode "basse consommantion" (voltage et fr�quence r�duits).

Le SpeedStep de premi�re g�n�ration (qui �quipait les Pentium !!! mobiles 0,18�, � base de core Coppermine) proposait deux modes de fonctionnement, le processeur basculant de l'un � l'autre en fonction du mode d'alimentation (batterie ou secteur).

Les actuels Pentium !!!-M et Pentium 4-M utilisent le SpeedStep de seconde g�n�ration. Il se distingue du pr�c�dent par un troisi�me mode de fonctionnement dit "adaptatif" : dans ce mode, la fr�quence et le voltage du processeur se modifient en fonction de son activit�. Lorsqu'il ne travaille pas (mode "idle"), il tourne en mode basse consommantion, et d�s qu'il est sollicit� il bascule en mode "plein pot". Ce mode est tr�s souple d'utilisation, et la diff�rence de performances avec le mode haute fr�quence et � peine perceptible. Bien entendu, l'autonomie d�pend alors directement de l'activit� du processeur !

Le m�canisme de SpeedStep du Pentium-M innove une fois de plus, ce qui lui vaut le nom de troisi�me g�n�ration. Ce sont maintenant non plus deux mais plusieurs modes de fonctionnement qui sont offerts. Ainsi, le Pentium-M � 1,6GHz peut tourner de 1,6GHz en 1,484 volts jusque 600MHz en 0,956 volt, en passant par les modes interm�diaires suivants : 1,4GHz / 1,42v, 1,2GHz / 1,276v, 1GHz / 1,164v et 800MHz / 1,036v.
Ces nouveaux modes apportent une souplesse de fonctionnement accrue, et surtout permettent au voltage de varier avec plus de progression, �vitant ainsi les d�licats sauts de tension lors de transitions plus importantes.

 

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