：对普通人来说，每代CPU的改进体现在哪

每一代CPU的改进到底在什么地方？

CPU的设计是一个系统工程，通常可以分为微结构（学术界喜欢把micro-architecture翻译成“微结构”，传媒上多见“微架构”）、电路，器件，工艺这几大层面，每个层面内部都有很多细分方向，每个方向都有专家去研究，都有专门的工程团队在做。我现在接触比较多的是微结构这块，所以我只说微结构的改进。

微结构内部有很多地方是可以修改的，下面仅列举其中一部分：

发射宽度（主要包括前端取指令的宽度、解码宽度、dispatch/issue宽度，retire宽度）。

分支预测（包括但不限于预测器结构，预测准确率，branch resolve的延迟，流水线回退的耗时，以及寄存器重命名表能够保存多少个分支的快照）

乱序执行窗口的大小（包括ROB，Reservation Station）

Cache（扩充Cache大小，改进组织结构）

Interconnect

各种bypass，loop cache，etc.

对于普通消费者而言，这些改进最终会贡献多大分量的性能差别？

上面列了这么多不明觉厉的术语，但是实际上，现在每一代新的CPU性能只能增长~10%左右。【出处为Hotchips 2013 DARPA MicROSystems Technology Office的Director Robert Colwell所做的Keynote】

微结构研究的黄金年代我认为是在80年代~2005年前后，微结构上的很多经典成果，例如RISC，分支预测，超流水线这些东西，都是那时候火热起来的，当时的CPU性能提高比较快，这么多年过去，现在能挖的差不多都已经挖出来了，处理器的基本微结构已经相对固化，剩下的是一些小幅度的增量式改进，一点一点儿地抠性能。

现在业界的注意力已经转向其他方向，比如异构计算的概念最近就被炒的很热。

Bonus：CPU的性能瓶颈在什么地方？如何判断？

对于不同的程序，性能瓶颈也是不同的，比如说有的程序指令缓存miss率很高，流水线前端取不到指令导致停顿，有的程序是因为指令重命名时竞争寄存器的读取端口，有的程序是因为cache装不下工作集，所以很难一概而论。目前的大势主要是访存引发停顿。

通过CPU的参数判断CPU的性能瓶颈，我个人认为对于普通消费者而言是做不到的。那种一看网媒上公布的粗略架构图就嫩判断出CPU性能瓶颈的决不是仙人，而是异想天开的民科。那些巨头公司的架构师都是经过多年训练经验丰富，在大参数上犯下明显错误的可能性几乎为0，更不用说整个CPU是许多架构师的通力合作。

判断性能瓶颈需要做精确的量化分析，现在的CPU内部一般都集成了成百上千个性能计数器，有perf之类的专用工具可以读取这些地方的数值，统计各个不同部件的性能表现。这是一个比较专精化的领域，如果您想要了解这方面的知识，可以阅读《计算机体系结构：量化研究方法》作为起步。

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