Ich weiß nicht, wie du dir das vorstellst, aber es ist gar nicht so einfach eine "schnelle" CPU zu designen. Man muss sich Gedanken machen über folgende Dinge:
- Caches: Wieviel Cache macht Sinn, L1 vs. L2 vs. L3 Cache, Instruction- vs. Data-Cache, wievielfach assoziativ etc.
- Wie designe ich die verschiedenen Frontents, Integer- vs. Floating Point-Einheiten, welche Aufteilung macht da am meisten Sinn, sodass die CPU in "den meisten" Anwendungsfällen möglichst gut ausgelastet wird.
- Encoding in Micro-OPS: Wie werden innerhalb des Frontends die Instruktionen in Micro-Operations umgesetzt
- Branch Prediction: Wie sage ich möglichst erfolgreich vorher, ob ich branche oder nicht. Dies ist wichtig, da so ziemlich alle modernen Prozessoren Pipelining betreiben, das heißt, dass mehrere Instruktionen parallel abalaufen und z.B. schonmal von Instruktion 3 die Register geladen werden, während bei Instruktion 2 die Addition stattfindet und bei Instruktion 1 die Werte zurückgeschrieben werden. Zusätzlich muss bei einer falschen Branchprediction die Pipeline geflusht werden, was heißt, dass z.B. bei einer aktuellen Haswell-Pipeline das Ergebnis von 14-19 Instruktionen verworfen wird und dadurch die IPC massiv in den Keller geht
- Out-of-order-execution: Moderne Prozessoren können während der Laufzeit Instruktionen vertauschen, ohne dass sich am Endergebnis etwas ändert. Zum Beispiel macht dies Sinn um die Integer bzw. Floating-Point Einheiten optimal auszulasten. Dies ist nicht trivial wie man das am besten macht und erfordert eine Menge Hirnschmalz, damit es nicht zu sehr komischen Bugs in der Ausführung von Programmen kommt.
- Hinzu kommen noch allerlei zusätzliche Dinge, wie z.B. das Erstellen von möglichst effektiven Instruction-Sets, Stichwort SSE, AVX, AES-NI. Auch durch diese spezialisierten Instruction-sets kann eine speziell dafür kompilierte Software merklich beschleunigt werden, wie z.B. Videoencoder.
Wie du siehst, das Designen eines modernen Prozessors ist nicht so einfach, wie man sich das zunächst vorstellen mag. Intel hatte wohl einfach in den letzten Jahren die besseren Leute, die sich bessere Sachen ausgedacht haben. Aber vielleicht wendet sich das Blatt nochmal zugunsten von AMD. Die oben beschriebenen Punkte beziehen sich ja nur auf den CPU-Teil. Von der Grafikkarte reden wir noch nicht einmal und hier hat zurzeit wenigstens noch AMD die Nase vorn.
