Застывшая в кремнии музыка: AMD K8/K10
АрхивПлатформаПуть, пройденный AMD от "недоделанных" К5 к вычислительным монстрам К8/К10, впечатляет. В этом материале мы рассмотрим наиболее актуальные модели процессоров этой компании.
Путь, пройденный AMD от "недоделанных" К5 к вычислительным монстрам К8/К10, впечатляет. В этом материале мы рассмотрим наиболее актуальные модели процессоров этой компании.
Догнать и перегнать
После того как AMD "отметилась" со своей первой в мире 64-разрядной архитектурой х86-64, следующим шагом, по логике вещей, должен был стать переход к многоядерным процессорам. Собственно говоря, AMD как раз к нему и готовилась; почти наверняка компании снова грезились лавры новатора мирового масштаба (как это было с AMD64). Однако на этот раз у корпорации что-то не заладилось, и Intel сумела опередить AMD, выпустив свои двуядерные процессоры Core Duo. В результате AMD пришлось вспомнить старые времена и снова догонять своего прыткого конкурента.
На тот момент в распоряжении AMD была вполне удачная микроархитектура К8, обладавшая двумя важными достоинствами: пресловутым встроенным в кристалл контроллером памяти и независимой шиной Hyper-Transport. В принципе, К8 изначально разрабатывалась "с прицелом" на многоядерные процессоры. Более того, опытные образцы успешно прошли испытания сразу после создания этой микроархитектуры, хотя, по заявлениям инженеров AMD, переход на многоядерные процессоры имел смысл только после освоения технологических норм 65 нм. Однако, как это часто бывает, суровые жизненные реалии внесли свои коррективы в планы AMD, и корпорации пришлось налаживать производство двуядерных процессоров, довольствуясь 90-нм нормами.
При создании своих первых двуядерных процессоров, AMD, как и Intel, действовала по принципу "я его слепила из того, что было": два ядра с микроархитектурой К8 просто объединялись на одной кремниевой пластине. Несмотря на относительную незатейливость решения, оно обеспечивало главное - прирост производительности за счёт увеличения поточного параллелизма.
Микроархитектура К8 использовалась для построения только первого поколения двуядерных процессоров. Для создания следующих поколений двуядерных, а также для четырёхъядерных процессоров AMD использовала более совершенную микроархитектуру К10.
Двуядерные процессоры Opteron
Поскольку при создании новых процессоров на микроархитектуре К8 "исходные" ядра не подвергалась серьёзным изменениям, каждое ядро процессора обладало "персональной" кэш-памятью первого уровня объёмом 128 Кбайт. Кэш-память второго уровня также не разделялась, в отличие от процессоров Intel Core Duo, и каждое ядро Opteron могло распоряжаться 1 Мбайт памяти. В результате, если одному из ядер требовались данные, закэшированные вторым ядром, процессору было необходимо потратить определённое время для перезаписи данных из одного кэша в другой. "Замаскировать" возникающие при этом задержки частично позволял встроенный контроллер памяти, работавший на частоте ядра.
В процессорах Opteron впервые была реализована новая технология AMD Virtualization, которая была призвана оптимизировать использование процессорных мощностей в серверах. Дело в том, что довольно часто организациями используется схема "один сервер - одно приложение", причём загрузка сервера при этом может составлять менее 20 процентов. Технология AMD Virtualization позволяет организовать на одном физическом сервере несколько виртуальных машин и использовать каждую из них для выполнения собственной задачи.
Процессоры Opteron, как и раньше, выпускались в трёх модификациях, в зависимости от числа процессоров, установленных в системе; их могло быть два, четыре или восемь. Что касается тактовых частот, то их диапазон также не изменился по сравнению с одноядерными "предками" и составлял от 1,8 ГГц до 3,0 ГГц. Таким образом, можно видеть, что новые двуядерные Opteron позволяли организовывать довольно производительные системы. Однако необходимо отметить, что возможностей микроархитектуры К8 всё-таки было недостаточно, чтобы превзойти более "молодую" Intel Core процессоров Xeon.
Двуядерные процессоры Athlon 64 X2
Двуядерные процессоры Athlon 64 X2 по заведённой традиции представляли собой процессоры Opteron, адаптированные для использования в настольных, сугубо однопроцессорных, системах. Кэш-память второго уровня процессоров Athlon 64 X2, как и у Opteron, не разделялась между ядрами, со всеми вытекающими из этого особенностями.
Первые модели процессоров получили названия Manchester и Toledo. По большому счёту, это были двуядерные "реинкарнации" процессоров Athlon 64 на ядрах Venice и San Diego, соответственно. Так, ядро Manchester поддерживало наборы инструкций SSE вплоть до третьей спецификации, кэш-память второго уровня составляла 512 Кбайт для каждого ядра, а тактовая частота варьировалась от 2,0 ГГц до 2,4 ГГц. Что касается ядра Toledo, то оно отличалось от Manchester только расширенной до 1 Мбайт кэш-памятью второго уровня для каждого ядра.
Процессоры изготавливались по технологическим нормам 90 нм. В результате процессор Athlon 64 X2 с тактовой частотой 2,4 ГГц рассеивал до 110 Вт, что вдвое превышало аналогичный параметр у процессоров Intel с микроархитектурой Core. Несмотря на это, AMD выпустила по тому же техпроцессу ядро Windsor, частота которого достигала 3 ГГц, а рассеиваемая при этом мощность составляла 125 Вт.
Ядро Windsor, по большому счёту, представляло собой "разогнанное" Toledo с добавленной технологией AMD Virtualization. Как уже говорилось, эта технология позволяла создавать несколько виртуальных машин, чтобы более эффективно использовать процессор. Однако зачем потребовалась возможность загрузки процессора "под завязку" при таком большом тепловыделении, да притом ещё и в настольных системах, знает, наверное, только сама AMD.
После освоения технологического процесса 65 нм AMD выпустила Athlon 64 X2 на ядре Brisbane с тактовыми частотами от 1,9 ГГц до 2,7 ГГц. Более сложный техпроцесс, а также уменьшенный до 512 Кб кэш второго уровня позволил снизить тепловыделение до приемлемых 65 Вт. Но всё равно это было больше, чем у процессоров Intel Core. С переходом на новую микроархитектуру К10, ядро Brisbane было "перевыпущено", и тепловыделение процессоров на базе обновлённого ядра сократилось до 45 Вт при тактовой частоте 2,4 ГГц.
Четырёхъядерные процессоры Opteron
На четырёхъядерных процессорах AMD сосредоточила самое пристальное внимание. В то время как процессоры для настольных систем пока не сильно нуждаются в таких мощностях, для рабочих станций и серверов переход на четырёхъядерную архитектуру означает возможность получить прежнюю или более высокую производительность при сниженном энергопотреблении и банальном уменьшении размеров системных плат.
В настоящее время процессоры Opteron строятся на базе ядра Barcelona. Ядро производится по техпроцессу 65 нм и может работать на тактовых частотах от 1,7 ГГц до 2,0 ГГц. При этом AMD заявляет, что в самом ближайшем времени, ориентировочно - к декабрю, тактовая частота Barcelona возрастёт до 2,5 ГГц.
Каждое ядро Barcelona располагает 512 Кбайт индивидуальной кэш-памяти второго уровня, а общий кэш третьего уровня составляет 2 Мбайт. Строго говоря, эти цифры можно использовать для оценки производительности только в приложении к микроархитектуре К10. Сравнивать по этим параметрам системы на базе Opteron и Xeon, как это делалось с процессорами предыдущих поколений, будет не совсем корректным, поскольку алгоритмы использования кэш-памяти у К10 и Core различаются в корне.
В Barcelona микроархитектура К10 предстала, что называется, во всей красе. В новом процессоре были реализованы все возможности К10 связанные с управлением тактовой частотой отдельных ядер и изменением энергопотребления процессора в зависимости от загруженности. В сочетании с "технологией виртуализации" указанные возможности позволяют оптимизировать использование процессора, что уже успели оценить пользователи рабочих станций.
Дальнейшие планы AMD
Глядя на сегодняшних вычислительных монстров производства AMD, невольно вспоминается несчастный процессор AMD K5, над которым не глумился только ленивый. Совершив за столь короткий срок такой впечатляющий прорыв, корпорация, по всей видимости, не собирается останавливаться на достигнутом.
В самых ближайших планах AMD значится запуск новой серии процессоров Phenom. Неизвестно, насколько они будут "феноменальны", но оригинальными станут точно: помимо двух- и четырёхъядерных процессоров, в этой серии планируется выпуск трёхъядерных процессоров и возвращение одноядерных. Кроме того, по некоторым данным корпорация всерьёз намерена освоить производство восьмиядерных процессоров.
Что касается планов AMD в долгосрочной перспективе, то все они покрыты если не мраком, то, как минимум, плотным туманом. Может быть, AMD боится раньше времени оглашать какие-то удивительные идеи. Может быть, хочет заинтриговать потребителей. А может быть, интриговать пока нечем и корпорация рождает (или скупает) эти самые удивительные идеи.
По большому счёту, потребителей мало волнует, где и как AMD добывает идеи. Главное, чтобы процессор получился хороший. Вот, допустим, К10 - хорошая микроархитектура, созданная при участии хорошей корпорации IBM. Или замечательная микроархитектура К7/К8, купленная у не менее замечательной компании DEC. Или даже неплохая К6, купленная у NexGen со всей компанией вместе и полным штатом инженеров-разработчиков в придачу.
Одним словом, хочется верить, что у корпорации AMD всё будет хорошо. Ведь мир - не без хороших компаний.
Предыдущие статьи цикла:
