关于现代CPU，程序员应当更新的知识 - 极客头条 - CSDN.NET
有人在Twitter上谈到了自己对CPU的认识：
我记忆中的CPU模型还停留在上世纪80年代：一个能做算术、逻辑、移位和位操作，可以加载，并把信息存储在记忆体中的盒子。我隐约意识到了各种新发展，例如矢量指令（SIMD），新CPU还拥有了虚拟化支持（虽然不知道这在实际使用中意味着什么）。
我错过了哪些很酷的发展呢？有什么是今天的CPU可以做到而去年还做不到的呢？那两年，五年或者十年之前的CPU又如何呢？我最感兴趣的事是，哪些程序员需要自己动手才能充分利用的功能（或者不得不重新设计编程环境）。我想，这不该包括超线程/SMT，但我并不确定。我也对暂时CPU做不到但是未来可以做得到的事感兴趣。
本文内容除非另有说明，都是指在x86和Linux环境下。历史总在重演，很多x86上的新事物，对于超级计算机、大型机和工作站来说已经是老生常谈了。
现状
杂记
现代CPU拥有更宽的寄存器，可寻址更多内存。在上世纪80年代，你可能已经使用过8位CPU，但现在肯定已在使用64位CPU。除了能提供更多地址空间，64位模式（对于32位和64位操作通过x867浮点避免伪随机地获得80位精度）提供了更多寄存器和更一致的浮点结果。自80年代初已经被引入x86的其他非常有可能用到的功能还包括：分页/虚拟内存，pipelining和浮点运算。
本文将避免讨论那些写驱动程序、BIOS代码、做安全审查，才会用到的不寻常的底层功能，如APIC/x2APIC，SMM或NX位等。
内存/缓存 （Memory / Caches）
在所有话题中，最可能真正影日常编程工作的是内存访问。我的第一台电脑是286在，那台机器上，一次内存访问可能只需要几个时钟周期。几年前，我使用奔腾4，内存访问需要花费超过400时钟周期。处理器比内存的发展速度快得多，对于内存较慢问题的解决方法是增加缓存，如果访问模式可被预测，常用数据访问速度更快，还有预取――预加载数据到缓存。
几个周期与400多个相比，听起来很糟――慢了100倍。但一个对64位（8字节）值块读取并操作的循环，CPU聪明到能在我需要之前就预取正确的数据，在3Ghz处理器上，以约22GB/s的速度处理，我们只丢了8％的性能而不是100倍。
通过使用小于CPU缓存的可预测内存访问模式和数据块操作，在现代CPU缓存架构中能发挥最大优势。如果你想尽可能高效，这份文件是个很好的起点。消化了这100页PDF文件后，接下来，你会想熟悉系统的微架构和内存子系统，以及学习使用类似likwid这样的工具来分析和测验应用程序。
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