杰哥的小笔记
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Apple M4 微架构评测
内容提要
Apple M4 微架构评测显示，M4 P-Core 和 E-Core 在取指宽度、L1 ICache 和 BTB 设计上有显著改进。P-Core 每周期可取16条指令，E-Core 至少10条，L1 ICache 容量与 M1 相同，分别为192KB和128KB。此外，M4 引入了 Load Address/Value Predictor，提升了执行单元性能，整体架构优化明显。
关键要点
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Apple M4 微架构评测显示 P-Core 和 E-Core 在取指宽度、L1 ICache 和 BTB 设计上有显著改进。
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P-Core 每周期可取16条指令，E-Core 至少10条，L1 ICache 容量与 M1 相同，分别为192KB和128KB。
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M4 引入了 Load Address/Value Predictor，提升了执行单元性能，整体架构优化明显。
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M4 P-Core 在跨页取指时会拆成两个周期，确认了取指宽度为16条指令。
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M4 E-Core 每周期取值不少于10条指令，比 Apple M1 的 E-Core 更快。
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M4 P-Core 的 L1 ICache 容量为192KB，E-Core 为128KB，测试结果显示与官方信息一致。
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M4 P-Core 的 BTB 设计相较于 M1 有显著优化，能够每周期执行2条分支指令。
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M4 P-Core 的 L1 ITLB 容量为192项，E-Core 为192项，均与 M1 相同。
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M4 P-Core 的 Return Stack 深度为60，E-Core 为40，均比 M1 更大。
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M4 P-Core 和 E-Core 的 L1 DCache 容量分别为128KB和64KB，测试结果与官方信息一致。
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M4 P-Core 的 Load Store Unit 每周期可完成多种组合的 Load 和 Store 操作，带宽与 M1 相同。
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M4 P-Core 引入了 Load Address/Value Predictor，提升了 Load 和 Store 的性能。
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M4 P-Core 和 E-Core 的执行单元数量和设计都有所扩充，尤其在整数和浮点指令方面。
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M4 P-Core 的 Reorder Buffer 和 Scheduler 大小相比 M1 有明显提升。
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M4 相比 M1 在多个方面进行了迭代，包括前端改进、寄存器堆优化和执行单元扩充。
延伸解读
架构优化的实际影响
Apple M4 在微架构上进行了多项优化，尤其是在 P-Core 和 E-Core 的取指宽度和缓存设计上。这些改进使得 M4 在处理复杂指令时的性能显著提升，尤其是在多线程和高负载场景下，能够更好地利用其硬件资源。
与 M1 的比较
与 M1 相比，M4 在多个方面进行了迭代，包括更大的 Return Stack 深度和更高的指令取指宽度。这些变化不仅提升了执行效率，也为未来的应用程序开发提供了更大的灵活性，尤其是在需要高并发处理的任务中。
潜在的性能瓶颈
尽管 M4 在多个方面进行了优化，但在访存带宽方面并未有显著提升。这可能在处理大量数据时成为性能瓶颈，尤其是在需要频繁访问内存的应用场景中，开发者需要关注这一点以避免性能下降。
延伸问答
Apple M4 的 P-Core 和 E-Core 在取指宽度上有什么改进？
Apple M4 的 P-Core 每周期可取16条指令，E-Core 至少10条指令，均有显著改进。
Apple M4 的 L1 ICache 容量是多少？
M4 P-Core 的 L1 ICache 容量为192KB，E-Core 为128KB。
Apple M4 引入了什么新技术来提升执行单元性能？
M4 引入了 Load Address/Value Predictor，提升了执行单元性能。
Apple M4 的 P-Core 和 E-Core 在 BTB 设计上有什么不同？
M4 P-Core 的 BTB 设计相较于 M1 有显著优化，能够每周期执行2条分支指令，而 E-Core 的设计与 M1 相近。
Apple M4 的 P-Core 和 E-Core 在执行单元数量上有什么变化？
M4 P-Core 和 E-Core 的执行单元数量和设计都有所扩充，尤其在整数和浮点指令方面。
Apple M4 的 L1 DCache 容量是多少？
M4 P-Core 具有128KB L1 DCache，M4 E-Core 具有64KB L1 DCache。
