AMD Phenom: многообещающий старт

Менее месяца назад корпорация AMD представила долгожданные четырёхъядерные процессоры Phenom. В этом материале мы намерены подробным образом рассмотреть новинку.

Сложно сказать, насколько "феноменальными" получились новые процессоры, однако их презентация получилась действительно оригинальной. Дело в том, что на этот раз корпорация представила общественности не просто очередной процессор, а целую платформу под названием Spider. Несмотря на несколько мрачноватое название, новая разработка AMD предназначена главным образом для домашних пользователей и, кроме самих процессоров Phenom, включает в себя наборы системной логики AMD Series 7 и видеокарты ATI Radeon HD.

Вообще, работа с графикой стала ключевой особенностью новой платформы. Даже само название Spider произошло, по всей видимости, от того, что новые чипсеты способны работать с четырьмя видеокартами одновременно. Это, в свою очередь, позволяет подключить к одному системному блоку аж восемь (!) мониторов. Что делать с такой "батареей" - вопрос отдельный, но сама по себе такая возможность, согласитесь, впечатляет.

Впрочем, если взаимодействие с несколькими мониторами - способность для процессора хоть и приятная, но всё-таки не новая, то использование Phenom в системах, воспроизводящих видео высокой чёткости всё ещё может претендовать на звание инновационного. Конечно, декодирование видеосигнала для четырёхъядерного Phenom - "семечки" по сравнению с нагрузками в настольных системах, но всё равно любопытно, что процессоры AMD добрались и до "цифрового дома".

Одним словом, новый AMD Phenom - "и жнец, и швец, и на дуде игрец", и вполне логично было бы ожидать, что "начинка" процессора окажется под стать его способностям и названию. Однако на самом деле всё оказалось несколько интересней.

Бархатная революция

Несмотря на впечатляющие возможности Phenom, революции в микроархитектуре процессора не случилось. Перед нами по-прежнему микроархитектура К10, а ядро Stars, на котором строятся первые Phenom, представляет собой модернизированное ядро Barcelona.

Процессоры Phenom изготавливаются по технологическим нормам 65 нм, а тактовые частоты "стартуют" с отметки 2,2 ГГц. Как и Barcelona, Stars обладает 128-битным встроенным контроллером памяти, способным работать в режиме двух независимых 64-битных каналов для чтения и записи. Организация кэш-памяти и её объём также не изменились по сравнению с Barcelona: каждое из четырёх ядер обладает индивидуальным двухуровневым кэшем (по 128 Кб на первый уровень и по 512 Кб на второй), а 2 Мб памяти третьего уровня динамически распределяются между всеми ядрами процессора. Кроме того, новое ядро унаследовало от Barcelona технологии AMD Cool'n'Quiet и AMD CoolCore, призванные снизить тепловыделение процессора, а также технологию AMD Virtualization, предназначенную для создания виртуальных машин.

Что же касается изменений, внесённых в ядро Stars по сравнению с Barcelona, то назвать их косметическими было бы не совсем справедливо. С другой стороны, до звания радикальных они тоже не дотягивают. Модернизацию провели, что называется, простенько и со вкусом, сосредоточив основное внимание на увеличении пропускной способности ключевых элементов архитектуры.

Ядро Stars: бери больше, кидай дальше

Не секрет, что время задержки доступа к памяти является одним из основных параметров, влияющих на общую производительность процессора. Несмотря на то, что Phenom унаследовал такую замечательную вещь, как встроенный контроллер памяти, инженеры решили увеличить и общую "прожорливость" ядра, повысив пропускную способность шины Hyper-Transport до 20,8 Гб/с и увеличив буфер выборки инструкций с 16 байт до 32 байт. Кроме того, модуль выборки "научился" распознавать повторяющиеся блоки (“stride patterns”) в памяти и на основании этого предсказывать, какие данные потребуется "предвыбирать" в дальнейшем.

В результате, время задержки доступа в Phenom Stars существенно снизилось по сравнению всё с тем же ядром Barcelona, которое и до этого обладало весьма шустрой памятью. Возросли и сами объёмы информации, поступающей на обработку за единицу времени. Это, в свою очередь, положительно сказалось на IPC, а следовательно - на общей производительности процессора.

Усовершенствованный FPU и "поумневший" ESP

Улучшения, коснувшиеся блока вычислений с плавающей точкой, связаны в основном с обработкой инструкций SSE. Помимо добавления новых 36 инструкций для работы с криптографией и системами компьютерной безопасности, был усовершенствован сам механизм обработки команд SSE. Теперь исполнение 128-битных инструкций может осуществляться за один такт. Кроме того, появилась возможность одновременной загрузки двух инструкций одновременно. Нечто подобное было реализовано в процессорах Intel Core 2, поэтому все преимущества такого подхода уже хорошо известны.

Стоит отметить и другое нововведение, которое не относится непосредственно к блоку FPU, но оказывает непосредственное влияние на исполнение микроопераций - это указатель стека, а точнее – регистр ESP. Если раньше к каждой микрооперации, изменявшей состояние стека, нужно было "цеплять" дополнительную микрооперацию для изменения регистра ESP, то теперь за корректным значением указателя следит сам процессор. Конечно, сама операция корректировки ESP никуда не делась, но теперь она добавляется автоматически, что ускоряет интерпретацию потока х86-команд в MOP'ы, поскольку не нужно интерпретировать команду обновления регистра. Если вспомнить, насколько активно используется стек при исполнении программ, то преимущества "умного" ESP становятся очевидны.

Кто не работает, тот не ест

Механизмы динамического управления тактовой частотой и напряжением питания процессорных ядер становятся всё более актуальными, поскольку многоядерные чипы могут "запросто" рассеивать до 100 Вт тепла и даже больше. В результате процессор Phenom получил целый набор механизмов, призванных уменьшить тепловыделение процессора при простое. Конечно, такие технологии, как Cool'n'Quiet и CoolCore применялись и в предыдущих процессорах, но с Phenom инженеры пошли гораздо дальше, переработав "старые" и добавив ещё целый ряд новых механизмов управления питанием.

Так, к Cool'n'Quiet и CoolCore, которые позволяют снижать энергопотребление простаивающих ядер или вовсе отключать неиспользуемые функциональные модули, добавилась технология Dual Dynamic Power Management. Её суть состоит в использовании двух независимых уровней напряжения - для ядер процессора и для контроллера памяти. Это обеспечивает более точный и гибкий контроль потребляемой мощности.

Необходимо отметить и появившийся в Phenom режим питания C1E, который соответствует состоянию простоя всех четырёх ядер процессора. В этом режиме снижается тактовая частота, память переходит в режим пониженного питания, а шина Hyper-Transport вообще отключается. Правда, такой режим процессора пока что возможен исключительно при использовании чипсетов AMD 7-series из платформы Spider.

AMD Phenom: дёшево и сердито

Вероятно ни одна характеристика процессора не вызывает такого интереса у рядовых пользователей, как цена. В отношении Phenom можно сказать, что процессор хорош абсолютно по всем показателям. Помимо того, что с технической точки зрения платформа Spider выглядит очень и очень достойно, цена на процессоры Phenom, заявленная AMD, также не может не радовать: в партиях от тысячи штук Phenom обойдется менее чем в $300. Таким образом, можно ожидать, что в розничной продаже цена процессора не будет превышать $400. Конечно, сумма остаётся весьма ощутимой, но если вспомнить, что Intel планирует продавать свои Penryn минимум за $1400, да и то в оптовых партиях, цена Phenom способна перевесить все преимущества процессоров Intel.