10

# Тема 10. Модельный ряд процессоров AMD

Цель: Рассмотреть модельный ряд процессоров AMD и сравнить их.

План:

1. Модельный ряд AMD.

2. Процессоры семейства AMD Sempron.

1. Модельный ряд AMD

Все новые процессоры AMD совместимы с разъемами Socket AM2+ и Socket AM2. Точнее они рассчитаны на использование разъема Socket AM2+, но совместимы и с разъемом Socket AM2.

Применение разъема Socket AM2 не позволяет реализовать все функциональные возможности новых процессоров, например не обеспечивается независимое питание ядер процессора и контроллера памяти, что предполагает микроархитектура AMD K10. Кроме того, при использовании разъема Socket AM2 частота шины HyperTransport 3.0 составит всего 1,3 ГГц.

Понятие частоты шины Нуреr Transport, пожалуй, нуждается в комментариях. Дело в том, что в приводимых характеристиках нового семейства процессоров, как правило, часто неверно указывается частота шины HyperTransport — это связано с тем. что она имеет несколько параметров, которые часто путают.

Первый из них —это ширина, которая может составлять 2, 4, 8, 16 или 32 бита. Второй — максимальная частота работы. Для ревизии HyperTransport 1.0 (НТ 1.0) максимальная частота составляла 800 МГц, для ревизии НТ 2.0 (используется в современных процессорах) она равна 1,4 ГГц, а для НТ 3.0 максимальная частота шины увеличена до 2,6 ГГц.

Шина HyperTransport является двунаправленной, поэтому, кроме частоты работы, ее также часто характеризуют скоростью и пропускной способностью. Скорость шины определяется в гигатрансферах в секунду (GT/s) и составляет 2,0. 2,4 и 2,8 GT/S при частоте 1,0.1.2 и 1,4 ГГц соответственно. Пропускная способность шины зависит от ее скорости (частоты) и ширины. Максимальная пропускная способность шины НТ 2.0 составляет до 22,4 Гбайт/с (при ширине 32 бита в обоих направлениях), а шины НТ 3.0 —до 41,6 Гбайт/с.

Говоря о максимальной частоте шины, нужно иметь в виду, что шина HyperTransport 3.0 имеет динамическую рабочую частоту, которая зависит от тактовой частоты процессора. Связь между тактовой частотой процессора и частотой шины HyperTransport 3.0 определяется коэффициентом пропорциональности 3/4. К примеру, если тактовая частота процессора составляет 2,0 ГГц, то частота шины HyperTransport 3.0 — 1,5 ГГц, а максимальная частота шины HyperTransport 3.0, равная 2,6 ГГц, должна соответствовать тактовой частоте процессора 3.5 ГГц. но пока таких процессоров просто не существует.

Если процессоры перечисленных семейств только ожидаются, то процессоры на основе микроархитектуры предыдущего поколения с легендарным обозначением Athlon 64 доступны на рынке. Это процессоры следующих семейств: AMD Athlon 64 FX, AMD Athlon 64 X2 Dual-Core, AMD Athlon 64, AMD Sempron.

Семейство процессоров AMD Phenom FX

AMD Phenom FX — это семейство флагманских моделей процессоров от AMD. В его состав войдут четырехъядерные процессоры с кодовым названием Agena FX. Подчеркнем, что речь идет о подлинных, а не о псевдочетырехъядерных процессорах. Дело в том, что четырехъядерные процессоры компании Intel имеют схему 2*2 и, по сути, представляют собой два двухъядерных процессора, объединенных в одном корпусе. При этом каждый двухъядерный процессор, входящий в состав четырехъядерного, выполнен на едином кристалле, а потому является подлинным двухъядерным процессором. Четырехъядерный же процессор, объединяющий в себе два подлинных двухъядерных, называют псевдочетырехъядерным. Этот термин очень не нравится маркетологам компании Intel, зато он пришелся по душе маркетологам AMD. и это неслучайно, Дело в том, что если использовать слова «подлинный» и «псевдо», то новые четырехъядерные процессоры AMD как раз являются подлинными, поскольку в них все четыре ядра выполнены на одном кристалле.

Итак, подлинные четырехъядерные процессоры семейства AMD Phenom FX (Agena FX) имеют выделенные кэш L2 объемом 512 Кбайт на каждое ядро и разделяемый между всеми ядрами кэш L3 объемом 2 Мбайт. Интегрированный контроллер памяти процессоров поддерживает память DDR2. Они совместимы с разъемами Socket AM2+ и АМ2 (старшие модели — с разъемом Socket 1207+) и поддерживают шину HyperTransport 3.0.

Пока что никакой официальной информации о моделях процессоров семейства AMD Phenom FX (и даже об их количестве) нет, поэтому все данные, приведенные в табл. 11, носят неофициальный характер и еще могут измениться. Более корректной будет следующая формулировка: по слухам, полученным в результате преднамеренной, а возможно, и случайной утечки информации из компании AMD, в семейство AMD Phenom FX будут входить три модели процессора; FX-91, FX-90, FX-80 (см. табл.11).

Модели FX-91 и FX-90 будут иметь разъем Socket 1207+, то есть будут ориентированы на двухпроцессорные конфигурации. Эти модели процессоров, скорее всего, реально не будут продаваться на рынке в силу их высокой стоимости и невостребованности. Действительно, поставить у себя дома двухпроцессорный сервер решится даже не каждый компьютерный энтузиаст.

Модель четырехъядерного процессора FX-80 будет аналогична по своим характеристикам модели FX-90, но будет иметь разъем Socket АМ2+, то есть ориентирована на «нормальные» компьютеры. Однако стоимость этой модели процессора вряд ли будет способствовать ее широкому распространению, поэтому вполне вероятно, что и эта модель процессора так и не появится в розничной сети.

Семейство процессоров AMD Phenom X4

AMD Phenom X4 — это семейство четырехъядерных процессоров с кодовым названием Agena. Так же как и процессоры семейства Phenom FX, они имеют кэш L2 объемом 512 Кбайт в расчете на каждое ядро процессора и общий для всех ядер кэш L3 объемом 2 Мбайт, а интегрированный контроллер памяти поддерживает память DDR2. Процессоры совместимы с разъемами Socket AM2+ и АМ2 и имеют шину HyperTransport 3.0.

По неофициальной информации, в семейство процессоров AMD Phenom X4 войдут три модели: AMD Phenom X4 GP-9700, GP-9600 и GP-9500 (табл. 12), которые будут различаться по тактовой частоте и энергопотреблению. Так, для старшей модели Phenom X4 GP-9700 тактовая частота составит 2,4 ГГц, а энергопотребление (ТОР) — 125 Вт, а для моделей GP-9600 и GP-9500 энергопотребление составит 95 Вт. В некоторых источниках указывается, что энергопотребление всех процессоров этого семейства будет равно 98 Вт. Кроме того, по некоторым данным, процессор Phenom X4 GP-9500 будет поддерживать частоту шины НТ не 3600, а 3200 МГц.

Семейство процессоров AMD Phenom ХЗ

AMD Phenom ХЗ — это семейство трехъядерных процессоров с кодовым названием Tollman. О намерении включить в планы выпуска своей продукции трехъядерные процессоры AMD

Phenom X3 компания AMD объявила 17 сентября 2007 года.

Понятно, что запускать отдельное производство трехьядерных процессоров на базе микроархитектуры, которая изначально оптимизирована под четырехъядерные процессоры, нецелесообразно и экономически невыгодно. Да и нет у компании AMD столько фабрик, чтобы позволить себе такую роскошь. А потому совершенно очевидно, что трехъядерные процессоры AMD Phenom производятся на той же фабрике, что и четырехъядерные. Казалось бы. зачем это нужно? Ведь выгоднее продавать именно четырехъядерные, а не трехъядерные процессоры. Что ж, это действительно так, да и производство трехъядерных процессоров изначально не значилось в планах компании AMD. Но изготавливать четырехъядерные процессоры AMD Phenom X4 оказалось не так просто, и рискнем предположить, что во многих кристаллах четвертое ядро просто не завелось. Иными словами, процент брака оказался выше ожидаемого. Что же делать? Не выбрасывать же, в самом деле, весь кристалл, если брак заключается только в том, что одно ядро не работает? Куда проще отключить неработающее ядро и продавать процессор как трехъядерный.

Процессоры семейства AMD Phenom ХЗ (Tollman) отличаются от процессоров семейства AMD Phenom X4 (Agena) только количеством ядер. Отметим, что разделяемый кэш L3 также равен 2 Мбайт. Процессоры совместимы с разъемами Socket AM2+ и АМ2 и имеют шину HyperTransport 3.0.

По неофициальным данным, в состав этого семейства трехъядерных процессоров первоначально войдут две модели: Phenom ХЗ GP-7700

и GP-7600, которые будут различаться лишь тактовой частотой, — первая из них будет иметь тактовую частоту 2,5 ГГц, а вторая — 2,3 ГГц (табл. 13).

Семейство процессоров AMD Phenom X2

AMD Phenom X2 — это семейство двухъядерных процессоров с кодовым названием Кита. 8 сравнении с процессорами Tollman они урезаны еще больше: вместо четырех ядер в них присутствуют только два.

По неофициальным данным, в состав семейства процессоров AMD Phenom X2 войдут шесть моделей процессоров, различающихся тактовой частотой, частотой шины НТ и энергопотреблением (табл. 14). Все они будут иметь разъем Socket AM2+. Максимальное энергопотребление составит 89 Вт, что соответствует процессору Phenom ХЗ GP-6800. Процессоры Phenom ХЗ 6S-6650 и GS-6550 будут иметь энергопотребление 65 Вт, а процессоры Phenom ХЗ GE-6600, GE-6500 и GE-6400 — 45 Вт

Семейство процессоров AMD Athlon 64 FX

Процессоры семейства AMD Athlon 64 FX (табл. 15) пока еще (до появления процессоров с микроархитектурой AMD K10) являются флагманами линейки процессоров AMD и ориентированы на использование в наиболее производительных ПК и рабочих станциях, а также в современных игровых домашних ПК. В это семейство входят как одноядерные, так и двухъядерные процессоры, что, в общем-то, нелогично и вносит путаницу в и без того непростую систему классификации процессоров AMD. Кроме того, необходимо учитывать, что список актуальных (реально продаваемых и производимых) процессоров AMD постоянно изменяется. К примеру, в семейство AMD Athlon 64 FX входят девять моделей процессоров, однако, посмотрев на таблицу цен, объявленных компанией AMD на свои процессоры, можно заметить. что из девяти моделей для заказа доступны только две, которые, кстати сказать, в розничной сети на российском рынке отсутствуют. То есть ситуация с процессорами семейства AMD Athlon 64 FX во многом напоминает ситуацию с процессорами семейства Intel Core 2 Extreme: формально они есть, но в реальности — нет. Да и позиционирование процессоров AMD Athlon 64 FX и Intel Core 2 Extreme совпадает.

В семейство процессоров AMD Athlon 64 FX входят процессоры с разъемами Socket F. Socket AM2 и Socket 939. Поскольку разъем Socket 939 уже морально устарел и системные платы с ним больше не производятся, рассмотрение таких процессоров может быть интересно лишь в познавательном плане.

Все процессоры семейства AMD Athlon 64 FX выполняются по 90-нм технологическому процессу. Двухъядерные процессоры Athlon 64 FX-74, FX-72 и FX-70 (кодовое наименование Windsor) имеют разъем Socket F и предназначены для двухпроцессорных конфигураций (платформы AMD Quad FX). Фактически речь идет о серверных процессорах Opteron, но выполненных для настольных систем.

Процессор Athlon 64 FX-62 (Windsor) единственный в семействе AMD Athlon 64 FX имеет разъем Socket AM2.

Все остальные процессоры этого семейства, как мы уже отмечали, морально устарели и имеют разъем Socket 939. Это и двухъядерный процессор Athlon 64 FX-60 (Toledo), и одноядерный процессор Athlon 64 FX-57 (San Diego), и одноядерные процессоры Athlon 64 FX-55 (San Diego, Clawhammer) и Athlon 64 FX-53 (Clawhammer).

Процессоры с ядром Clawhammer производились по 130-нанометровому техпроцессу (степлинг ядра СО), а процессоры с ядром San Diego (степпинг ядра Е4 и Е6, 12-кэш 1024 Мбайт), Toledo (степпингядра Е6,12-кэш 2048 Мбайт) и Windsor (степпинг ядра F2 и F3) — по 90-нанометровому.

Семейство процессоров AMD Athlon 64 Х2 Dual-Core

AMD Athlon 64 X2 Dual-Core (табл. 16) — это

семейство двухъядерных процессоров AMD, на одном кристалле которых расположены два процессорных ядра, построенных на основе архитектуры AMD64.

В состав этого семейства входят процессоры как с разъемом Socket AM2, так и с разъемом Socket 939. Нужно отметить, что процессор с одним обозначением может существовать в нескольких различных вариантах, различающихся и разъемом, и тактовой частотой, и энергопотреблением, и диапазоном рабочих температур, и напряжением питания. К примеру, существует пять вариантов процессора Athlon 64 Х2 Dual-Core 4800+ и шесть вариантов процессора Athlon 64X2 Dual-Core 5000+.

Для более точного обозначения модели процессора можно использовать понятие степпин-га ядра и его кодового названия (кодовое название ядра не является официальным, однако такой подход широко применяется),

В семейство AMD Athlon 64 Х2 Dual-Core могут входить процессоры с ядрами, имеющими следующие наименования: Windsor, Toledo, Manchester и Brisbane.

Если процессор содержит ядро Windsor, то это означает, что он выполнен по 90-нанометровому технологическому процессу с применением технологии SOI (Silicon On Insulator) и имеет разъем Socket AM2. Кэш L2 такого процессора может быть равным как 1024, так и 2048 Мбайт. Ядру Windsor соответствуют степпинги F2 и F3.

Если процессор обладает ядром Manchester, то это означает, что он выполнен по 90-нанометровому технологическому процессу с применением технологии SOI (Silicon On Insulator) и имеет разъем Socket 939. Кэш L2 такого процессора равен 1024 Мбайт. Ядру Manchester соответствует степпинг Е4.

Ядро Toledo, которому соответствует степпинг Е6 отличается от ядра Manchester тем, что размер кэша L2 может быть равен как 1024, так и 2048 Мбайт.

Процессоры с ядром Brisbane выполнены по 65-нм технологическому процессу с применением технологии SOI (Silicon On Insulator) и имеют разъем Socket AM2. Кэш L2 такого процессора может быть равным как 1024, так и 2048 Мбайт. Ядру Brisbane соответствуют степпинги 61 и G2.

Процессоры семейства AMD Athlon 64

Сегодня семейство одноядерных процессоров AMD Athlon 64 (табл. 18) является самым многочисленным, поскольку в него входят как процессоры с разъемом Socket AM2, так и устаревшие — с разъемом Socket 939. Процессоры семейства AMD Athlon 64 с разъемом Socket 939 постепенно снимаются с производства и в продаже встречаются редко. Нужно отметить, что такие процессоры на российском рынке еще можно купить, а вот материнские платы с разъемом Socket 939 в продаже отсутствуют,

Модели этого семейства отличаются друг от друга не только типом разъема, но и тактовой частотой, и размером кэша L2, и максимальной рассеиваемой тепловой мощностью, и максимальной температурой процессора, и степпингом ядра. Процессоры этого семейства основаны на различных ядрах (ClawHammer, Newcastle, Paris, Winchester, Venice, San Diego, Orleans, Lima), но объединяет их то, что все они одноядерные.

Процессоры, выполненные по 130-наномет-ровому техпроцессу, с кэшем L2 размером 1024 Кбайт основаны на ядре ClawHammer, Они могут иметь степпинг ядра СО или CG. Процессоры ClawHammer поддерживают технологии ММХ, Extended SDNowl, SSE, SSE2 и AMD64. Cool'n'Quiet. а при степпинге ядра CG еще и технологию NX Bit. Частота шины НТ составляет

1000 МГц, напряжение питания —1,5 В, а ТОР 89 Вт. Процессоры ClawHammer имеют разъем Socket 939.

Ядро Newcastle — это, по сути, то же самое ядро ClawHammer, но с вдвое урезанным (до 512 Кбайт) кэшем L2. Процессоры с ядром Newcastle выполнены по 130-нм техпроцессу, имеют степпинг CG и поддерживают технологии ММХ, Extended SDNowl, SSE, SSE2, AMD64, Cool'n'Quiet и NX Bit,

Частота шины НТ составляет 1000 МГц, напряжение питания — 1,5 В. Процессоры Newcastle имеют разъем Socket 939.

Процессоры с разъемом Socket 939, выполненные по 90-нанометровому технологическому процессу, с кэшем L2 размером 1024 Кбайт основаны на ядре San Diego. Эти процессоры могут иметь степпинг Е4 или Е6. Процессоры San Diego поддерживают технологии ММХ, Extended SDNowl. SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet и NX Bit, Частота шины НТ составляет 1000 МГц, а напряжение питания — 1,35 или 1,4 В.

Процессоры с ядрами Winchester и Venice также выполняются по 90-нм техпроцессу и

имеют разъем Socket 939. Ядро Venice является ревизией ядра Winchester, и разница между ними заключается в том, что Winchester поддерживает технологии ММХ, Extended SDNow!, SSE, SSE2, AMD64, Cool'iVQuiet и NX Bit, a Venice, помимо этого — набор команд SSE3.

Процессоры с ядром Winchester имеют степ-пинг DO, а процессоры с ядром Venice — степ-пингЕЗ или Е6.

Частота шины НТ процессоров с ядрами Winchester и Venice составляет 1000 МГц.

Новые процессоры семейства AMD Athlon 64 с разъемом Socket AM2 могут иметь ядро Orleans или Lima.

Процессоры с ядром Orleans выполняются по 90-нм техпроцессу и обладают кэшем L2 размером 512 или 1024 Кбайт. Эти процессоры могут иметь степпинг F2 или F3. Процессоры Orleans поддерживают технологии ММХ. Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit и технологию виртуализации AMD Visualization. Частота шины НТ составляет 1000 МГц, а напряжение литания — 1,25 или 1,4В.

Процессоры с ядром Lima — это новые одноядерные энергоэффективные процессоры семейства AMD Athlon 64, выполняемые по 65-нм техпроцессу и имеющие кэш L2 размером 512 Кбайт. Фактически ядро Lima — это одноядерный вариант ядра Brisbane. Процессоры с ядром Lima имеют степпинг G1 и поддерживают технологии ММХ, Extended 3DNow!r SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit и технологию виртуализации AMD Virtualization. Частота шины НТ составляет 1000 МГц, а ТОР — 45 Вт.

Семейство процессоров AMD Sempron

AMD Sempron (табл, 19) — это семейство

бюджетных одноядерных моделей процессоров AMD, которое во многом напоминает семейство AMD Athlon 64, но отличается от него тем, что модели процессоров AMD Sempron имеют урезанный кэш L2 и более низкую тактовую частоту шины HyperTransport. Так, если в моделях процессоров семейства AMD Athlon 64 тактовая частота шины HyperTransport составляет 1000 МГц, то для всех процессоров семейства AMD Sempron она равна 800МГц..

Модели этого семейства отличаются друг от друга и тактовой частотой, и размером кэша L2, и максимальной рассеиваемой тепловой мощностью, и максимальной температурой процессора, и степпингом ядра. Процессоры этого семейства основаны на различных ядрах (Palermo, Manila, Sparta}.

Процессоры с разъемом Socket 939, выполненные по 90-нанометровому техпроцессу и имеющие кэш L2 размером 256 Кбайт, основаны на ядре Palermo и могут иметь степпинг ядра ЕЗ и Е6. Процессоры Palermo поддерживают технологии ММХ, Extended SDNow!, SSE, SSE2,

SSE3, Cool'n'Quiet и NX Bit , а при степпинге ядра Е6 — и технологию AMD64.

Процессоры с разъемом Socket AM2 могут иметь ядро Manila или Sparta,

Ядру Manila соответствуют процессоры со степпингом F2 — они выполняются по 90-нм техпроцессу и имеют кэш L2 размером 128 или 256 Кбит.

Процессоры с ядром Manila поддерживают технологии ММХ, Extended SDNow!, SSE, SSE2, SSE3, Cool'n'Quiet, NX Bit и AMD64.

Ядру Sparta соответствуют процессоры со степпингом G1 или G2 — они выполняются по 65-нм техпроцессу и имеют кэш L2 размером 256 или 512 Кбит.

Процессоры с ядром Sparta поддерживают технологии ММХ, Extended SDNow!, SSE, SSE2, SSE3, Cool'n'Quiet, NX Bit и AMD64. a

Литература: 6, стр. 99-103, стр. 104-106; 1, стр. 330-334.

Контрольные вопросы

1. Какие преимущества и недостатки 64-х разрядных процессоров Intel Itanium можно выделить?

2. Сколько регистров использует процессор Intel Itanium?

3. Какие отличия архитектуры x86-64 ISA от IA-64 можно выделить?

4. Что внедрено для реализации 64-разрядности в процессор Hammer?

5. В каких режимах может работать процессор Hammer?

6. Как производится обработка данных в процессоре Amd Hammer?

7. Как организован КЭШ в процессорах Amd Hammer?

8. Проанализируйте достоинства и недостатки 64-х разрядных архитектур фирм Intel и Amd.