Lion Cove架构核心性能分析 - Lion Cove是英特尔最新高性能CPU架构，相比前代Raptor Cove支持更多指令周期并重组执行引擎，新增数据缓存层级[1] - 在SPEC CPU2017基准测试中表现优异，高IPC子测试提升显著[1] - 桌面平台Arrow Lake上性能媲美AMD Zen5，功耗更低情况下领先前代Raptor Cove[1] 游戏性能测试配置 - 测试平台采用酷睿Ultra 9 285K处理器搭配DDR5-6000内存[3] - 关闭E核以避免游戏卡顿问题[3] - 测试游戏包括《赛博朋克2077》和《Palworld》，采用特定场景和设置[3] 游戏工作负载特性 - 游戏工作负载处于IPC范围低端，每周期支持8微操作[5] - SPEC测试中部分项目IPC超过4，但游戏表现远低于此水平[5] - 性能受前端和后端延迟限制[5] 缓存架构设计 - 采用四级数据缓存，L1分为48KB/4周期和192KB/9周期两级[14] - L2缓存3MB/17周期，L3缓存36MB/83周期[14] - L1.5缓存能弥补部分L1命中问题，三款游戏L2命中率49.88%-71.87%[15] 内存访问性能 - L3和DRAM访问成本高昂，显著影响性能[17] - 内存层级监控显示L2未命中率虽低但因高延迟仍造成影响[19] - DRAM带宽未达极限，延迟控制良好[25] 前端架构分析 - 分支预测器在三款游戏中表现优异[30] - 64KB指令缓存有效阻止多数指令读取到达L2[30] - 微操作缓存提供主要指令来源，但不足以作为主指令缓存[30] 性能瓶颈分析 - 后端内存延迟是主要瓶颈，前端延迟问题较小[45] - 与Zen4相比数据端内存子系统较弱但前端更强[45] - L1.5缓存对快速访问有助但对L3/DRAM长时间停顿无改善[46] 工作负载优化差异 - 游戏负载与SPEC测试需求不同，前者侧重低IPC高延迟容忍[47] - 更宽核心和快速缓存对SPEC测试有益但对游戏效果有限[47] - 不同优化策略存在冲突，需在功耗和面积限制下权衡[47]

RISC-V CPU设计流程 - RISC-V是一款开源ISA，凭借持续创新和丰富资源获得全球关注[1] - 设计流程包括定义规格、设计架构、开发RTL、实现CPU及测试[1] - 采用RV32I作为基础ISA，包含37条32位基本整数指令[2] - 指令分为6类：R型、I型、S型、B型、U型、J型，简称"RISBUJ"[2][3][4] Pequeno CPU规格 - 命名为Pequeno RISC-V CPU，西班牙语意为"微小"[2] - 32位单核CPU，支持RV32I ISA，仅整数运算[9] - 采用经典五级RISC流水线：取指(IF)、解码(ID)、执行(EX)、内存访问(MEM)、写回(WB)[9][17] - 单发射设计，理论最大IPC为1[11] - 寄存器文件包含32个32位通用寄存器，x0为硬连线零寄存器[4][106] 流水线架构 - 五级流水线可实现每周期1条指令的吞吐量[18] - 流水线加速使时钟速度提升S倍（S为流水线级数）[19] - 需处理三种风险：结构性风险、控制风险、数据风险[31][32] - 结构性风险解决方案包括分离指令/数据存储路径、寄存器文件多端口设计[35] - 控制风险通过分支预测逻辑缓解，采用静态预测算法[40] - 数据风险通过操作数转发和流水线互锁技术解决[44][45][54] 微架构设计 取指单元(FU) - 包含PC生成逻辑和指令缓冲区[68][70] - 实现分支预测逻辑，预测规则：无条件跳转必执行，向后跳转执行，向前跳转不执行[72] - 接口包括指令存储器接口、DU接口和刷新接口[61][63][77] 解码单元(DU) - 负责指令解码和寄存器读取[87][88] - 解码信息包括操作码、寄存器地址、立即数和指令类型[93][94][96] - 与寄存器文件同步操作，共享停顿信号[99] 寄存器文件 - 32个32位寄存器，x0为硬连线零[106] - 双读单写端口设计，单周期访问[106][107] - 读取数据与解码单元输出同步送至执行单元[106] 设计工具 - 开发了PQR5ASM汇编器，支持RV32I指令集并扩展至50条指令[5][7] - 汇编器用Python实现，可用于验证指令编码[7]