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.

Рис. 11.1. Кристалл процессора Opteron

Рис. 11.2. Структура четырехъядерного процессора Opteron

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).

Рис. 11.3. Различие в технологиях виртуализации Intel и AMD

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 Device Exclusion Vector (DEV) ( рис. 11.3); 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.

Рис. 11.4. Защита памяти при виртуализации

Основные моменты, представленные четырехъядерными процессорами Opteron:

• улучшенный механизм предсказания ветвлений;
• исполнение команд с изменением последовательности (Out-of-order);
• двухпотоковое управление 128-битными инструкциями SSE;
• до четырех операций с плавающей запятой двойной точности за такт;
• расширения для обработки групп битов (LZCNT/POPCNT);
• обработка расширений SSE (EXTRQ/INSERTQ, MOVNTSD/ MOVNTSS).

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).

Рис. 11.5. Структура процессорного ядра Opteron

Рис. 11.6. Структура кэш-памяти AMD Opteron

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.

Рис. 11.7. Ядро процессора с инфраструктурой обмена и передачи данных

Рис. 11.8. Организация связи между ядрами процессора Opteron и доступ к внешним устройствам и памяти

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