Execution Engine

译码后微指令队列IDQ（参看上图最右侧）将微指令流发送给流水线的分配/重命名（allocation/renaming）部件。乱序引擎共支持最多可达128条进行中微指令(micro-ops in flight)。每条微指令必须被分配以下资源：重排序缓冲区ROB中的一个条目，预约站RS中的一个条目，如果是访存操作，还必须要分配一个读取/存储缓冲区。

分配器（allocator）还会对进行中微指令进行寄存器重命名操作，即将x86寄存器重命名为程序员不可见的微架构寄存器。微指令的输入数据（即源操作数）通常来自于重排序缓冲区或者某个寄存器（指令退役后，计算结果保存在寄存器中）。

预约站扩展到了36个条目（上一代Core微架构是32个），可以在每个周期分发6条具备执行条件的微指令。微指令通过发射口发送到相应的执行单元簇中，每个执行簇可能包括整型/浮点/SIMD执行单元的集合。

执行单元执行的结果会被写回到寄存器堆中，或者通过旁路网络转发给某个需要使用这个结果做操作数的进行中指令。Intel Nehalem微架构支持每周期每(发射)端口回写寄存器堆中的一个寄存器。旁路网路由3种类型的域(domain)构成，分别是整型域，浮点域和SIMD域。在同类型的域内，处理器将生产者微指令的结果转发给消费者微指令是非常高效的，没有任何延迟。跨域转发结果则可能会产生额外的延迟，被称为旁路延迟。考虑到单个执行单元执行指令的延迟和吞吐量特征，软件有可能可以感知到旁路延迟带来的性能损失。下表是跨域转发导致的旁路延迟的以周期数度量的数据信息。

表：生产者微指令到消费者微指令的旁路延迟（以周期数计算）

生产者↓                                          消费者→

FP

Integer

SIMD

FP

0

2

2

Integer

2

0

1

SIMD

2

1

0

Issue Ports and Execution Units

下表列出了Intel Nehalem微架构中的发射口以及对应的执行单元在执行常用操作时的延迟/吞吐量信息。

Port

Exe. Ops

Latency

Throughput

Domain

Port 0

Integer ALU

Integer Shift

1

1

1

1

Integer

Port 0

Int. SIMD ALU

Int. SIMD Shuffle

1

1

1

1

SIMD

Port 0

SP FP MUL

DP FP MUL

FP MUL (x87)

FP/SIMD/SSE2 Move and Logic

FP Shuffle

DIV/SQRT

4

5

5

1

1

1

1

1

1

1

1

1

FP

Port 1

Integer ALU

Integer LEA

Integer MUL

1

1

3

1

1

1

Integer

Port 1

Int. SIMD MUL

Int. SIMD Shift

PSAD

StringCompare

1

1

3

3

1

1

1

1

SIMD

Port 1

FP ADD

3

1

FP

Port 2

Integer Loads

4

1

Integer

Port 3

Store Address

5

1

Integer

Port 4

Store Data

-

-

Integer

Port 5

Integer ALU

Integer Shift

JMP

1

1

1

1

1

1

Integer

Port 5

Int. SIMD ALU

Int. SIMD Shuffle

1

1

1

1

SIMD

Port 5

FP/SIMD/SSE2 Move and Logic

1

1

FP

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