20. AMD Bobcat与Jaguar流水线
Bobcat与Jaguar是低时钟频率、关注低功耗的更小微架构。它通过在大多数时间降低时钟频率，相当进取地节约功耗。我在Bobcat上的测试中，全速仅在数百万行CPU密集代码后看到。在要求更高速度时，可以在BIOS设置中关闭这个节能特性（CoolNQuiet）。
Bobcat有两个核，继承者Jaguar（原文为Bobcat）目前最多有4个核，未来计划有8核的版本。核间不共享执行资源，核不会彼此干扰，除非它们都访问相同的内存地址。
Jaguar支持AVX指令集，但不支持AMD的XOP指令集。AMD 3DNow指令集不再支持，可能视为过时。虽然仍然支持PREFETCH指令。
20.1. AMD Bobcat与Jaguar中的流水线
流水线针对每时钟周期2条指令或μop设计，有两个整数ALU，两个浮点/向量单元，以及两个分别用于读写的AGU。流水线有用于乱序执行的调度器。有两对独立的流水线，一个用于通用整数指令，一个用于浮点与向量指令。通用整数单元有两个整数ALU，读单元与写单元。浮点与向量单元有两条流水线。
设计有两个物理寄存器文件，一个用于整数寄存器，一个用于浮点与向量寄存器。物理寄存器文件的大小，在Bobcat上从64项开始，这可能意味着每个物理寄存器文件有64项可用。临时寄存器值不会在流水线中下移，但保存在物理寄存器文件中，仅物理寄存器的索引或指针保存在流水线里。物理寄存器可以被重命名。
Bobcat有64位物理寄存器，并使用这样两个寄存器来保存一个128位向量。Jaguar支持256位向量的AVX指令。它有128位物理寄存器，并使用两个这样的寄存器来保存一个256位向量。
20.2. 指令获取
指令获取速度被宣称为“每时钟最多32字节”，但这没有被我的测试所证实，我的测试一直显示，对Bobcat与Jaguar，平均每时钟周期最多16字节。某些报告称，Jaguar有一个循环缓冲，但我没有检测到对微循环的任何性能改善。
20.3. 指令解码
不像之前的AMD设计，Bobcat与Jaguar不会在代码缓存中标记指令边界。每时钟周期它解码2条指令。对多个前缀或长度改变前缀没有惩罚。没有分支指令的融合。
20.4. 单、双及复杂指令
大多数常见整数指令仅产生一个μop，包括读-修改-写，push及pop指令。调用指令产生2个μop。
Bobcat有64位执行单元，它把所有128位向量指令分解为至少两个独立的64位μop。Jaguar有128位执行单元，它将所有256位向量指令分解为2个独立的128位μop。（Bobcat不支持256位AVX指令）。产生超过2个μop的指令从微代码ROM生成。
20.5. 整数执行流水线
对整数μop，有两个带有几乎完全相同ALU的执行流水线。几条指令，包括乘法、除法及某些版本的LEA，仅能由整数流水线0处理，其他指令则可由任一流水线处理。在Bobcat上，整数除法使用具有大额外时延的浮点除法电路。在Jaguar上整数除法要快得多。
有一个读单元与写单元，在Bobcat上宽度都是64位。在Jaguar上是128位。
Bobcat重排缓冲有56项，虽然测量得的重排能力通常小于56个μop。
20.6. 浮点执行单元
有两个浮点执行流水线，它们也用于整数向量操作。这两个流水线可以处理移动，整数加法与布尔操作。浮点流水线0，这里称为FP0，处理整数乘法与浮点加法。FP1处理浮点乘法与除法。除法电路没有流水线化，也没有早期的特性，因此除法的时延与操作数值无关。
内存读、写操作数使用整数读/写单元，有1或多个时钟周期的额外时延。
在Bobcat上，下溢与次正规操作数的惩罚在150到200时钟周期。Jaguar对次正规数的加法有40时钟周期的惩罚，在乘法给出一个次正规结果或下溢时，是170 ~ 210时钟周期。
虽然对混用256位AVX指令与非AVX的XMM指令，Intel处理器由于模式切换有大的惩罚，但AMD Jaguar没有这样的惩罚。
20.7. 混用不同时延的指令
在同一流水线上，混用不同时延的μop，很少或者没有可测得的惩罚。
20.8. 打破依赖指令
将寄存器置零的常见方式是XOR EAX, EAX或SUB EBX, EBX。Bobcat处理器知道某些指令与寄存器的之前值无关，如果两个输入寄存器是同一个。以下指令被视为与输入无关，如果两个操作数都是同一个寄存器：XOR，SUB，SBB（仅依赖进位标记），CMP，PXOR，PANDN，PSUBx，XORPS，PCMPEQx，PCMPGTx， XORPD。指令ANDNPS与ANDNPD在Jaguar上一样，但在Bobcat上不是。
Jaguar可以消除来自一个已经以这个方式置零的128位寄存器的移动，例如：
; Example 20.1. Propagation of zero on Jaguar
pxor xmm0, xmm0 ; set to zero
movdqa xmm1, xmm0 ; move eliminated
movdqa xmm2, xmm1 ; move eliminated
movdqa xmm3, xmm2 ; move eliminated
不支持其他情形的移动消除。
20.9. 不同类型指令间的数据时延
当来自一条整数向量指令的输出用作一个浮点向量指令的输入时，有额外1时钟周期的时延，反之亦然。例如，与整数向量指令一起使用MOVAPS，或与浮点指令一起使用MOVDQA，有惩罚。
在一个浮点计算的输出是不同精度的一个浮点计算的输入时，例如，如果一个双精度浮点加法的输出是一个单精度加法的输出，有40时钟周期的惩罚。这几乎没有现实重要性，因为这样一个序列极有可能是一个编程错误，但它说明处理器在一个XMM寄存器的128比特外保存关于浮点值的额外信息。
20.10. 寄存器的局部访问
处理器总是把小于128位的寄存器的各部分保持在一起。例如，乱序执行机制不将AL与AH视为独立的。但在Bobcat上，一个128位寄存器的高64位与低64位被处理为独立的，在Jaguar上，一个256位寄存器的高128位与低128位被处理为独立的。
20.11. 缓存
核有独立的1级缓存。在Bobcat上，2级缓存是独立的，但在Jaguar上，在最多4个核间共享。将来8核的Jaguar处理器预期有两个2级缓存，每个由4个核共享。
| 缓存 |
Bobcat |
Jaguar |
| 1级代码 |
每核32 kB，2路，每行64 B，时延3 |
每核32 kB，2路，每行64 B，时延3 |
| 1级数据
|
每核32 kB，8路，每行64 B，时延3 |
每核32 kB，8路，每行64 B，时延3 |
| 2级 |
每核512 kB，16路，每行64 B，时钟频率一半。 |
最多2 MB，16路，每行64 B，时钟频率一半，时延26，4核间共享 |
表20.1. Bobcat与Jaguar上的缓存大小
带宽是每时钟周期到1级数据缓存一次读与一次写。在Bobcat上，读与写最多64位，在Jaguar上是128位。
对跨16字节边界的非对齐内存读或写，通常有3时钟周期的惩罚。
20.12. 写转发暂停
从一个内存写转发数据到一个后续读，在读体量不大于这个写时，工作良好，除非它跨越了16字节边界。
读与后续写的组合时延，对整数寄存器至少是8时钟周期，对向量寄存器是11时钟周期。对失败写转发的惩罚是4 ~ 11时钟周期。
在Jaguar上，对32位及64位通用寄存器，写转发特别快。
| 寄存器大小 |
Bobcat |
Jaguar |
| 8 |
8 |
8 |
| 16 |
8 |
8 |
| 32 |
8 |
3 |
| 64 g.p |
8 |
3 |
| 64 mmx |
11 |
7 |
| 128 |
12 |
7 |
| 256 |
n.a. |
7 |
表20.2. 在Bobcat与Jaguar上写转发时间，值是最好情形下的时钟周期
20.13. Bobcat与Jaguar中的瓶颈
Bobcat与Jaguar有均衡良好的流水线设计，除了低功耗设计显然的瓶颈，没有其他明显的瓶颈。
在Bobcat上，降低功耗相当激进，因此全速率仅在CPU重负载时才能获得。最大吞吐率是每时钟周期2条指令，类似于Intel Atom与VIA Nano处理器。
1级代码缓存仅有2路相关性。这会拖慢非连续代码。在Bobcat上整数除法比浮点除法慢。在Bobcat上，内存写转发有些慢，但在Jaguar上要高得多。在Jaguar上，对通用寄存器，写转发时间仅是3时钟周期，比AMD与Intel更大的处理器都要快。
由于更大的内部寄存器（参考手册4：指令表），在Jaguar上整数向量指令通常比Bobcat上快。在Bobcat上所有128位指令被分解为两个64位μop，得到一半的吞吐率。类似的，在Jaguar上所有256位指令被分解为两个128位μop。
MASKMOVQ与MASKMOVDQU非常慢，部分是由于这些指令要求非缓存写。带有一个内存源操作数的VMASKMOVPS指令在Jaguar上，在掩码为零时，需要超过300时钟周期，这时指令不做任何事。这看起来是一个设计缺陷。
在Bobcat上，PALIGNR指令相当慢。这条指令用在memcpy（内存拷贝）函数的许多实现中。
在Jaguar上预取指令非常慢，但在Bobcat上不是。
20.14. 文献：
Brad Burgess, et. al.: Bobcat: AMD's Low-Power x86 Processor. IEEE Micro, March/April 2011, pp. 16-25.
Anand Lal Shimpi: AMD’s Jaguar Architecture: The CPU Powering Xbox One, PlayStation 4, Kabini & Temash. May 2013. www.anandtech.com。