Процессоры AMD

Хронология процессоров AMD

Процессоры серии K8

Представлены в 2003 году. Все процессоры серии К8 имеют интегрированный контроллер памяти (одноканальный DDR — Socket 754, двух-канальный DDR — Socket 939 / Socket 940 или двухканальный DDR2 — Socket AM2 / Socket F) и поддерживают набор инструкций AMD64 (если не указано обратное).

Процессоры серии AMD K8+

Процессоры AMD K8+, представленные 4 июня 2008 года, базируются на усовершенствованной архитектуре K8, которая дополнена рядом технологий, применяющихся в процессорах архитектуры K10, такими как усовершенствованный контроллер памяти, раздельное управление частотами ядер, поддержка шины HyperTransport 3.0.

Процессоры серии K10

Процессоры серии K10, представленные в 2007 году, имеют интегрированный контроллер памяти (двухканальный DDR2, DDR3 поддерживается процессорами, произведенными только по 45-нм техпроцессу), разделяемый кэш третьего уровня и поддерживают набор инструкций AMD64.

Предполагалось, что следующее после K8 семейство процессоров AMD будет носить кодовое имя К9, но компания AMD не использует это название (предположительно из-за созвучности с "canine" — англ. "собачий"). В некоторых источниках новое семейство называется K8L, однако по официальным данным оно имеет наименование K10.

Несмотря на то, что контроллер памяти процессоров K10 имеет поддержку памяти DDR3, процессоры Phenom II X4 920 и 940 Black Edition выпущены в конструктивном исполнении Socket AM2+ и не имеют поддержки памяти DDR3.

Мультиядерные AMD Obteron

4-ядерные процессоры AMD Obteron

Одной из архитектурных особенностей Quad-Core процессоров AMD Opteron является возможность обратной совместимости с поколением Socket F чипов, при улучшенном ключевом показателе — производительность на ватт (Performance-per-Watt). ( рис 11.1).

4-ядерные процессоры ( рис 11.2), несмотря на увеличение физических размеров кристалла и значительную реорганизацию внутренней архитектуры, остаются в стандартном для топовых двуядерных процессоров Opteron диапазоне термодизайна — TDP на уровне порядка 95 Вт. Процессоры поддерживают технологию AMD-V, (AMD Virtualization)[61-62-63-64-65].

Ключевыми технологиями, реализованными в новых 4-ядерных процессорах AMD Opteron, являются:

Native Quad-Core Design — "нативная" четырехъядерная архитектура, четыре ядра непосредственно на единой подложке;

Enhanced AMD PowerNow! — расширенная и улучшенная технология оптимизации энергопотребления AMD PowerNow!, позволяющая динамически снижать потребление энергии ядрами — до 75% в ждущем режиме;

Direct Connect Architecture — архитектура, позволяющая эффективно снять часть традиционных "узких мест" x86-архитектуры: прямое подключение шин ввода-вывода HyperTransport (до 8 Гб/с), обеспечивающее оперативное взаимодействие между процессорами; интегрированный контроллер памяти, эффективно снижающий латентность и положительно влияющий на производительность; непосредственное подключение памяти DDR2.

Advanced Process Technology — улучшенный 65-нм техпроцесс производства с применением технологии SOI (Silicon-On-Insulator); малые токи утечек транзисторов процессора позволяют улучшить производительность на ватт и снизить тепловыделение.

Улучшена технология виртуализации AMD-V ( рис 11.3).

Архитектура Direct Connect позволяет увеличивать приложения виртуальных машин. Тэгированный буфер TLB ускоряет переключение между виртуальными машинами. Аппаратная поддержка управления памятью и безопасностью также увеличивает общую производительность.

Преимуществами AMD-V являются следующие моменты: безопасность, обеспечиваемая за счет аппаратной реализации ); производительность, обеспечиваемая благодаря архитектуре Direct Connect, меченых (тэгированых) буферов быстрого преобразования адреса, которые снижают нагрузку на канал памяти в процессе загрузки новой виртуальной машины, а также специфических вложенных таблиц Nested Page Tables, которые служат быстрому переклю­чению между виртуальными машинами.

Device Execution Vector позволяет гипервизору определять, разрешен ли доступ виртуальной машине или устройству к определенной странице памяти или нет. Благодаря интеграции контроллера памяти с процессором решения о доступе или отказе виртуальной машине к памяти принимаются очень быстро.

Тэгированый буфер TLB позволяет процессору определять принадлежность данных той или иной виртуальной машине и, таким образом, при переключении виртаульные машины сразу же получают доступ к своим данным.

Основные моменты, представленные четырехъядерными процессорами Opteron:

В качестве дополнительного преимущества четырехъядерных процессоров ( рис 11.5) также подчеркивается сбалансированная эффективная структура кэша: 64 Кб кэша данных и 64 Кб кэша инструкций L1, по 512 Кб кэша L2 на каждое ядро, и, наконец, общий распределенный кэш L3 — 2 Мб (Santa Rosa) и более (4 Мб — Deerhound) на процессор ( рис 11.6).

Quad-Core Opteron с кэшем L3 сопровождается "обвязкой" с поддержкой TCP Offload, контроллерами Gigabit Ethernet, Serial SCSI, Serial ATA II с поддержкой RAID. Процессоры появившиеся в конце 2008 года, поддерживают технологию Direct Connect Architecture 2.0 (HT 3.0), обладают большим кэшем и рядом других новшеств, а в плане "обвязки" используют реализации шины PCI Express 2, 10 Gigabit Ethernet контроллеров и т. п. ( рис 11.7, рис 11.8).

В основу технологии Torrenza, призванной ускорить обработку данных, положена технология Direct Connect Computing, а ее реализация будет осуществляться за счет слота HTX и специализированных аппаратных акселераторов.

За улучшение безопасности системы, реализацию возможностей виртуализации и улучшение управляемости будет отвечать технология Trinity, реализованная на аппаратном уровне в чипе.

Наконец, запланировано снижение общей стоимости владения (TCO) и расширение возможностей клиентского оборудования, в том числе за счет реализации возможностей виртуализации — прерогатива технологии Raiden.

6-ядерные процессоры AMD Obteron

Серверы на базе нового шестиядерного процессора AMD Opteron $$\text{\texttrademark}$$ [) способны успешно справляться с любыми задачами, обеспечивая превосходную эффективность работы и низкий уровень энергопотребления по доступной цене. Серверы на базе технологии AMD представляют собой единую платформу, которая обеспечивает выполнение любых бизнес-задач и позволяет снизить расходы на электроэнергию. Инновационный шестиядерный процессор обеспечивает более высокую производительность, демонстрируя те же показатели энергопотребления и тепловыделения, что и четырехъядерные процессоры AMD Opteron $$\text{\texttrademark}$$.

Единая платформа обеспечивает возможности масштабирования с двух- до восьмипроцессорных серверов.

Увеличена пропускная способность (по сравнению с предыдущими поколениями) для обслуживания баз данных, электронной почты и приложений с помощью таких функций, как HT Assist.

Благодаря высокой вычислительной способности функции Web 2.0 и "облачных" вычислений становятся более доступными.

Большой выбор различных решений удовлетворяет потребности компании и оптимизирует расходы на ИТ. Простота приобретения и эксплуатации способствует снижению косвенных расходов и упрощает обслуживание сервера. Оптимальные и надежные серверные платформы обеспечивают непрерывность работы приложений при более низкой общей стоимости.

Наличие шести ядер в каждом разъеме обеспечивает повышенную производительность и эффективность энергопотребления (по сравнению с предыдущими поколениями) в многозадачных средах, таких как виртуализация, обслуживание баз данных и веб-серверов.

Основные характеристики процессора:

Функция поддержки технологии HyperTransport $$\text{\texttrademark}$$ (HT Assist) позволяет снизить контрольный трафик между процессорами, ускоряя выполнение запросов в 4- и 8-процессорных серверных системах и повышая производительность требовательных к объему кэш-памяти программ, таких как приложения баз данных, виртуализации, а также вычислительных приложений, интенсивно использующих ресурсы процессора.

Технология HyperTransport $$\text{\texttrademark}$$ 3.0 (HT3) позволяет повысить скорость обмена данными с 2 ГТ/с (технология HT1) до 4,8 ГТ/с, а также обеспечивает стабильность системы и возможности масштабирования.

Встроенный контроллер памяти DDR2 DRAM: память с низким энергопо­треблением. Встроенный контроллер памяти AMD работает исключительно с памятью DDR2, отличающейся большой пропускной способностью и пониженным энергопотреблением. Надежная, доступная и обслуживаемая память повышает устойчивость системы и сокращает время простоя.

Технология AMD-P и полный набор функций во всей линейке продуктов обеспечивают значительную экономию электроэнергии.

Процессоры AMD Opteron имеют встроенный набор функций управления питанием AMD-P, включая технологии AMD PowerNow! $$\text{\texttrademark}$$, AMD CoolCore $$\text{\texttrademark}$$ и Dual Dynamic Power Management $$\text{\texttrademark}$$. Эти технологии снижают расход электроэнергии и стоимость эксплуатации систем на базе AMD Opteron.

Технология Enhanced AMD PowerNow! $$\text{\texttrademark}$$ с технологией независимого динамического ядра Independent Dynamic Core позволяет изменять частоту каждого ядра в зависимости от нужд конкретных приложений. Таким образом, обеспечивается адресное распределение электроэнергии для сокращения энергопотребления центров обработки данных и, следовательно, снижения стоимости владения.

Технология Dual Dynamic Power Management $$\text{\texttrademark}$$ позволяет каждому процессору в полной мере использовать преимущества усовершенствованной энергосберегающей технологии Enhanced AMD PowerNow! без снижения производительности. Dual Dynamic Power Management обеспечивает пониженное энергопотребление в режиме простоя и управление питанием каждого процессора в многосокетных системах. Технология AMD CoolCore определяет, какие из элементов кристалла — ядра, память или и то и другое — необходимы для выполнения того или иного приложения. Для снижения энергопотребления и тепловыделения питание неиспользуемых транзисторов может быть отключено. AMD PowerCap Manager дает возможность ИТ-специалистам управлять уровнем питания ядер процессора через BIOS. Это позволяет снизить уровень энергопо­требления процессора в системе.

Технология AMD Smart Fetch дает возможность неактивным ядрам записывать содержимое своего кэша первого и второго уровней в общий кэш третьего уровня. Таким образом они могут переходить в режим ожидания, потребляя меньше энергии и снижая общий расход электричества.

Для поддержки аппаратного перевода адресов из виртуальной в физическую память были разработаны функции Rapid Virtualization Indexing и Tagged-TLB. Это позволяет снизить время задержки, повысить производительность и увеличить количество виртуальных машин на каждой физической машине, обеспечивая эффективность и гибкость ИТ-среды.

Функция Extended Migration позволяет осуществлять перенос виртуальной машины между двумя физическими машинами, оснащенными процессорами AMD Opteron $$\text{\texttrademark}$$, на многих платформах виртуализации. AMD Extended Migration обратно совместима с одно-, двух-, четырех- и шестиядерными процессорами AMD Opteron.

Технология оптимизированной виртуализации AMD Virtualization $$\text{\texttrademark}$$ (AMD-V $$\text{\texttrademark}$$ ) позволяет добиться эффективной работы виртуальных машин и облегчает миграцию. AMD-V поддерживает виртуализацию на уровне ввода-вывода и возможности непосредственного управления устройствами виртуальной машиной (необходимы чипсеты SR5690/SR5670). Это позволяет увеличить производительность благодаря прямому назначению устройств гостевым ОС, а также повысить изоляцию и степень защиты виртуальных машин.

Краткие итоги

AMD Opteron включают в себя 4/6 ядер, объединенных между собой при помощи архитектуры Direct Connect Architecture. Обеспечивается прямое подключение шин ввода-вывода HyperTransport (до 8 Гб/с), дающее возможность оперативного взаимодействия между процессорами; интегрированный контроллер памяти; непосредственное подключение памяти DDR2; трехуровневый кэш; оптимизированная система управления питанием и виртуализацией.

AMD-V поддерживает виртуализацию на уровне ввода-вывода и возможности непосредственного управления устройствами виртуальной машиной (необходимы чипсеты SR5690/SR5670). Повышенная производительность за счет прямого назначения устройств гостевым ОС позволяет повысить изоляцию и степень защиты виртуальных машин.

Функция поддержки технологии HyperTransport $$\text{\texttrademark}$$ (HT Assist) позволяет снизить контрольный трафик между процессорами, ускоряя выполнение запросов в 4- и 8-процессорных серверных системах и повышая производительность требовательных к объему кэш-памяти программ, таких как приложения баз данных, виртуализации, а также вычислительных приложений, интенсивно использующих ресурсы процессора.

Технология Dual Dynamic Power Management $$\text{\texttrademark}$$ позволяет каждому процессору в полной мере использовать преимущества усовершенствованной энергосберегающей технологии Enhanced AMD PowerNow! без снижения производительности. Dual Dynamic Power Management обеспечивает пониженное энергопотребление в режиме простоя и управление питанием каждого процессора в многосокетных системах.

Контрольные вопросы

Упражнения