AMD Bulldozer – архитектура, характеристики, процесори




AMD Bulldozer – архитектура, характеристики, процесори

PCMagazine, Брой 11
Категория: Хардуер , Процесори
Етикети: AMD , АМД , AMD FX „Bulldozer‟, , AMD FX
Иван Соколов
1.12.2011

AMD Bulldozer – архитектура, характеристики, процесори

За разлика от Intel, която съвсем системно разработва нови процесори и технологиии на производство, и ги предлага на своите потребители на почти 12-месечна база, AMD не е толкова последователна. Дори можем да кажем, че последно време изостават сериозно от графика си за представяне на обещаните продукти (тук не взимаме под внимание проблемите при графичните ускорители).

Новата архитектура Bulldozer, която трябваше да се появи преди повече от 6 месеца, най-накрая видя бял свят и AMD гордо могже да заяви, че и има и предлага на своите клиенти висок клас процесори, произведени по 32 nm технологичен процес. Казвам висок клас, защото според AMD чиповете под шапката на новата архитектура би трябвало да са такива – все пак говорим за 8-ядрени предложения при най-бързите образци.

От AMD стартираха продажбите с общо четири чипа, които би трябвало да задоволят нуждите на потребителите, които са се насочили към платформата AM3+ – най-отпред имаме върховия представител AMD FX-8150 (3.6 GHz основна честота, 3.9 GHz MAX Core AMD Bulldozer – архитектура, характеристики, процесори честота, 4.2 GHz MAX Turbo честота), който ще е най-бързият 8-ядрен процесор на AMD за момента, като освен него, компанията предлага и още един 8-core, а именно FX-8120. Разликата между двата е изцяло в работната честота – FX-8120 е на по-ниски номинална и Turbo Core честоти (съответно 3.1 GHz, 3.4 GHz и 4.0 GHz).

AMD ни предлага и два по-орязани варианта на ядрото Bulldozer – FX-6100 (честоти 3.3 GHz, 3.6 GHz и 3.9 GHz) и FX-4100 (честоти 3.6 GHz, 3.7 GHz и 3.8 GHz). При тях броят на изчислителните ядра е намален съответно до 6 и 4, но обемът на кеш от трето ниво е запазен на 8 MB. Двата осемядрени варианта могат да разчитат и на малко по-бърз „uncore“ – честотата на северния мост в кристала е 2.2 GHz, докато двата по-слаби варианта трябва да се задоволят с 2.0 GHz. Ценово четирите чипа се подреждат по следният начин – 245, 205, 175 и 129 USD. Архитектурно новият чип Bulldozer се отличава от предходната фамилия Phenom I/II по няколко неща. Може би най-очевадното от тях е новият начин, по който AMD гледа на групирането на изчислителните ресурси под капачката на процесора.

За разлика от Phenom II при Bulldozer вече имаме т.нар „процесорни модули“, които представляват интересна комбинация от два целочислени блока и споделен между тях фронтенд, блок за операции с плаваща запетая, кеш от 1-во ниво и кеш от второ ниво. Един пълноценен Bulldozer притежава общо четири процесорни модула, които дават общо осем целочислени блока. Поради това от компанията наричат своите нови CPU-та „8-ядрени“, макар това да не е напълно правилно. Самите целочислени блокове сами по себе си не могат да се нарекат ядра, защото не притежават необходимата изчислителна логика постоянно на свое разположение, ами я споделят с другия целочислен блок в модула. Едно процесорно ядро, поне според съвременните виждания за такова, би трябвало да може да изпълнява всички стъпки по обработката на данните съвсем самостоятелно, а целочислените блокове на Bulldozer са неспособни на такова нещо.

Въпреки това, процесорът AMD FX-8150 не може също така да се нарече четириядрен, защото изчислителната му логика притежава възможности над тези на един четириядрен чип, какъвто е например Phenom II X4 980. Всичко е малко объркващо, но с цел разяснение на нещата можем да кажем, че AMD FX-8150 е процесор, способен да изпълнява едновременно осем целочислени операции. Подобно на чиповете Intel Sandy Bridge 2600K, AMD FX-8150 притежава само четири блока за обработка на операции с плаваща запетая. Това може би е един от по-сериозните недостатъци на архитектурата Bulldozer, защото в сравнение с Phenom II X6 (който разполага с 6 пълнофункционални ядра), новият Bulldozer има с 50% по-малко FPU мощност. AMD се опитва да компенсират това с по-висока честота и други оптимизации на архитектурата, но без тях при съвсем обикновени изчисления с двойна точност Bulldozer-ът е по-слаб от Phenom II X6.

И така, какво реално са новите процесори на AMD, групирани под моделното име AMD FX? Архитектурата наистина е променена, като не говорим само за споменатото групиране на целочислени блокове в общ модул. При Bulldozer имаме подобрения по фронтенда на (вече) модула – прихващане на до 4 инструкции на всеки такт, но това се споделя между двата целочислени блока (ЦБ) и при определени ситуации може да доведе до загуба на ефективност на ЦБ. Кешът за инструкции е споделен (64 KB), докато кешът за данни е отделен за всеки ЦБ и с обем 16 KB. Що се отнася до кеша от второ ниво, то там отново имаме споделен обем от 2 MB. Така един пълноценен чип Bulldozer разполага с 8 MB кеш от второ ниво. Като прибавим към това и 8 MB L3 получаваме, че AMD FX-8150 разполага с доста впечатляващите 16 MB (L2+L3) кеш.

Едно от слабите места на AMD е изчисленията с плаваща запетая, като за съжаление при Bulldozer промените не са достатъчно сериозни, че да се зарадваме на едно ново ниво на производителност. Както вече споменах, при изчисления с двойна точност (double precision x87), Bulldozer-а реално е по-бавен от Phenom II X6 и на нивото (FLOPs за един цикъл) на Phenom II X4 и Intel Sandy Bridge. Това обаче не означава автоматично, че Bulldozer-ът може да смята плаваща запетая толкова бързо, колкото и конкурентите Core i7 2500К и 2600K. Все пак промените по архитектурата не са били съвсем безполезни – възможността да се модифицира ядрото е отворила вратата пред AMD за добавянето на поддръжка на SSE4 и AVX. Така при 128bit AVX, за разлика от Phenom II, който изобщо не може да работи с AVX, Bulldozer-ът дава два пъти по-висока производителност (FLOPs за цикъл), а при 256bit AVX е на едно ниво със Sandy Bridge. С размер на ядрото от 334 кв.мм, Bulldozer ще е един доста топъл процесор. Пълноценният вариант FX-8150 загрява много сериозно, особено когато имате желание да го овърклоквате.

При номиналните си настройки FX-8150 може би не показва пълния си потенциал, но ако решите, че „само“ 3.9 GHz MAX Core не са достатъчни и посегнете към напрежението с идеята да постигнете над 4.2-4.4 GHz, тогава се подгответе с достатъчно добър охладител от висок клас. За щастие от AMD са решили проблемите си с технологията Turbo Core и при Bulldozer тя работи доста по-добре спрямо първата й версия, видяна при Phenom II X6. Споменах вече, че става дума за две нива на Turbo – MAX Core и MAX Turbo. При първия ще получите не малко увеличение на номиналната честота, ако всички процесорни ядра са натоварени. Ако по-малко от четири ядра (примерът е съобразен с FX-8150) са под товар, тогава чипът може да изпадне в режим MAX Turbo. Не очаквайте това да се случва много често освен при някои еднонишкови програми или не толкова натоварващ софтуер.

Продължаваме с подобренията и достигаме до работата с паметта. Phenom II са известни с проблемите си при работа с по-бързи модули DDR3, като част от недостатъците бяха отстранени при ревизията на ядрото Deneb към шестядреника Tuban. С появата на Bulldozer измененията са радикални и водят до редица преимущества. Едно от тях е възможността да запълните и четирите слота DIMM с памет (конфигурация 16 MB – 4 х 4 GB), без това да води до намаляване на работната честота на паметта от официално поддържаните 1866 MHz. Друга важна промяна е поддръжката на по-високи тактови честоти от номиналните 1866 MHz, макар това да не се споделя от AMD. В BIOS-ите на дънната платка има множители и за 2133 MHz и за 2400 MHz и единствено паметта, която използвате може да е проблем за достигането на 2ХХХ MHz. С няколко думи ще засегна и възможностите за овърклок. Споменах вече, че Bulldozer е голям чип и съответно консумира доста (много ядра, много кеш). Постигането на 4.2-4.4 GHz ще е относително лесно, стига да разполагате с висок клас въздушно охлаждане. Над 4.5 GHz ще имате нужда от напрежение над 1.4V, което вече затруднява постигането на стабилна комбинация от честота и работна температура. FX-4100 и FX-6100 ще страдат по-малко от този проблем поради по-малкото количество активни изчислителни ресурси, но двата 8-ядрени FX-а ще искат сериозно охлаждане, както и дънна платка с достатъчно добро захранване към процесора. Що се отнася до нивото на производителност, което Bulldozer предлага, то ако не обръщаме внимание на игрите, FX-8150 се представя доста добре и е конкурентен не само на Core i5 2500K, но дори и на Core i7 2600K. В някои приложения FX-8150 дори задминава 2600K.

Проблемите на AMD обаче са в игрите, където FX-8150 е по-бавен не само от 2500К, но в някои случаи дори от най-бързия Phenom II X4 980. При по-нови 3D заглавия като Battlefield 3 и DeusEx виждаме по-добра производителност от FX-8150, но слабото място на тази архитектура поне за момента е именно при игровите заглавия. В крайна сметка положението е такова, че от AMD трябваше да пуснат нов процесор на пазара и ето, че получаваме AMD FX в цели четири варианта. Много от заинтересованите потребителите вероятно няма да им допадне представянето на новите FX-ове, но през следващите месеци ще виждаме само подобрения при нивото на производителност чрез оптимизации на софтуера и игрите за новата архитектура на AMD. Ако повече разработчици обърнат внимание на Bulldozer и оптимизират за него, след 6 месеца процесорите AMD FX ще са доста по-примамлива хапка за компютърните ентусиасти. До тогава обаче Intel Sandy Bridge определено е по-балансираната платформа.


Съдържание: