AMD Bulldozer

Allikas: Vikipeedia

Bulldozer on protsessoritootja Advanced Micro Devices (AMD) 10h põlvkonna järgse protsessoriahitektuuri koodnimi. Bulldozer on AMD suurim arhitektuuriline muudatus K7 generatsioonist saati, olles suuresti algusest arendatud. [1] Arhitektuur on mõeldud serveri- ja lauaarvutiprotsessoritele TPD vahemikus 10 kuni 125 vatti. Esimesed Bulldozer arhitektuuri kasutavad protsessorid tulid müügile 12. oktoobril 2011, milleks olid FX seeria tooted.

Ülevaade[muuda | redigeeri lähteteksti]

Bulldozeri arhitektuuri kasutatavad protsessorid toodetakse firma GlobalFoundries 32nm SOI tehnoloogiat kasutades. Kasutatud on ka uut lähenemist mitmelõimelisusele, mis protsessori resursse jagades loob kompaktse ja paljutuumalise disaini, mida on kerge valmistada. Lisatud on ka juba varem Inteli poolt toetatud protsessori käsustikke nagu SSE4.1, SSE4.2, AES, CLMUL ja AVX, ning AMD enda poolt ette pandud XOP and FMA4.[2] Tähtsaks muutuseks võib lugeda ka vanemalt 45nm protsessitehnoloogialt 32nm protsessile üleminekut, mis annab suurema energisäästlikkuse ja väiksemad transistorid. [3] Esimesed Bulldozeri arhitektuuri kasutavad protsessorid lauaarvutitele tulid turule 2011. aasta oktoobris, serveritele novembris. Uued Opteron serveriprotsessorid on G34 (Interlagos platvorm) ja C32 (Valencia platvorm) soklitega täielikult ühilduvad, kuid lauaarvutitele mõeldud FX seeria Bulldozerid (Zambezi platvorm) kasutavad uut AM3+ soklit[4], millega vanemad AM3 protsessorid on tagasiühilduvad. Mõned emaplaaditootjad on siiski välja lasnud BIOSe uuendusi, mis lubavad kasutada AM3+ protsessoreid vanematel AM3 emaplaatitel, kuid seda mõningate piirangutega. [5]

Bulldozer on suurim arhitektuurimuudatus 2003. aastast, kui AMD avaldas oma Athlon 64/Opteron (K8) protsessoriperekonna, mis ka sisaldas endas kahte 128-bitist FPUd, mida sai kombineerida üheks 256-bitiseks FPUks. Üheks suurimaks muudatuseks on mooduli mõiste sisse toomine. Üheks Bulldozeri mooduliks on kaks tuuma, millel on jagatud L2 vahemälu ja FPU, kuid mõlemal tuumal on eraldiseisvad täisarvutuumad. Selline käsitlus tähendaks, et näiteks nelja mooduliga protsessoril on siiski tegelikkuses kaheksa tuuma, mille ka operatsioonisüsteem ära tunneb.

AMD Bulldozeri moodulit saab võrrelda Inteli ühe protsessorituumaga, millel on Hyper-Threading. Erinevus on selles, et mooduli puhul on igale lõimule antud terve Bulldozeri tuum, Hyper-Threadingu puhul jagavad lõimud sama tuuma resursse.

Arhitektuur[muuda | redigeeri lähteteksti]

Bulldozeri moodul[muuda | redigeeri lähteteksti]

Bulldozeri mooduli plokkskeem

AMD uute Blldozer protsessorite ehituse aluseks on moodulid. Moodul on kahetuumalise ja ühe tuumaga SMTd toetava protsessori vahepealne lahendus. Esimese puhul on iga tuum täielikult iseseisev ja suudab korraga ühe lõimega töötada, teise puhul jagavad erinevad lõimed sama tuuma resursse. Moodul koosneb kahest tihedalt koos olevast x86 protsessorituumast, mis jagavad L2 vahemälu, FPUd ja varajasi konveieri (pipeline) etappe. Iga moodul omab iseseisvaid riistvararesursse nagu: kahe tuuma vahel jagatud L2 vahemälu kuni 2048 KB, 16 KB L1 vahemälu igale tuumale, 64 KB vahemälu käsustike jaoks igale moodulile ja kaks täisarvutuuma (integer core). [6] Sellisest lähenemisest saab järeldada seda, et on suuremat rõhku pandud mitmelõimeliste ja täisarvutehteid sooritavate programmide jõudluse kasvatamiseks. AMD sõnul suurendab teine täisarvutuum moodulit ainult ~12% võrra ja kiibi tasandil lisab ainult 5% täiendavat skeemistikku. [7] Mooduli suuruseks koos 2 MB L2 vahemäluga on 30.9 mm2 ja transistorite arvuks on 213 miljonit. [8]

4 mooduliga AMD Bulldozer protsessori plokkskeem

Käsustikud[muuda | redigeeri lähteteksti]

Arhitektuuri kaasajastamiseks on lisatud toetus Inteli poolt juba varasemalt kasutuses olnund käsustikele, nagu Advanced Vector Extensions (AVX), mis toetab 256-bitiseid ujukomatehteid, ja veel SSE4.1, SSE4.2, AES, CLMUL. Toetatud on ka AMD enda poolt ette pandud 128-bitiseid käsustikke nagu XOP, FMA4 ja CVT16.

Taktsagedus ja tootmistehnoloogia[muuda | redigeeri lähteteksti]

Bulldozeri põhised protsessorid on mõeldud töötama pingevahemikus 0.8-1.3 volti[9], minimaalse ja maksimaalse võimsusetarvega vahemikus 10 kuni 125 vatti olenevalt protsessorist ja töökoormusest. Protsessorid saavutavad taksagedusi üle 3 GHz [10]. Bulldozer toetab ka Turbo Core tehnoloogiat, mis tõstab tuumade taktsagedusi, kui tuumad on koormuse all ja töötemperatuur on piisavalt madal. [11] Protsessorite tootmine toimub GlobalFoundries tehastes; 11-metallikihilise 32 nm SOI, High-K Metal Gate (HKMG) tehnoloogiaid kasutades.

Vahemälu ja mälukontroller[muuda | redigeeri lähteteksti]

Bulldozer arhitektuuri protsessori füüsiline ehitus

L1 taseme vahemälusid on arhitektuuris kasutusel kaks erinevat. Käsustike jaoks kasutatakse 64 KB mälu mooduli kohta ja andmete jaoks on 16 KB mälu iga tuuma kohta. L2 taseme mälu on igal moodulil 2 MB ja see on mõlemal tuumal ühine. Kogu protsessori peale on kuni 8 MB L3 vahemälu, mis on kõikide moodulite vahel jagatud, mis on samal ränikiibil. [12] Kuna L3 taseme mälu on tükkideks jaotatud, võivad andmed neis tükkides korduma hakata ja seetõttu langeb efektiivse mälu hulk.

Bulldozeri mälukontroller toetab DDR3 mälumooduleid kiirusega kuni 1866 Mhz. [13] Lauaarvutite puhul toetavad protsessorid kahe kanaliga mälukonfiguratsioone kiirusega kuni 1866 MHz ja serveriprotsessorid toetavad nelja või kahe kanaliga mälukonfiguratsioone kiirusega kuni 1600 MHz. [14]

Andmesiin[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kasutusel on AMD Hyper Transport Technology ühenduslink, mis ühendab protsessori emaplaadi põhjasillaga. Bulldozer kasutab versiooni 3.1, mis töötab 3.2 GHz sagedusel ja pakub andmekiirust kuni 25.6 GB/s.

Sokeldus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Serverituru jaoks jääb sokeldus muutumatuks, kuna AMD otsustas G34 (LGA1974) ja C32 (LGA1207) soklid juba enne Bulldozeri valmimist uue arhitektuuriga ühildada. Lauaarvutite puhul toodi turule uus AM3+ (AM3b) sokkel, millega on vanemad AM3 protsessorid tagasiühilduvad. Pesal on 942 kontakti ja DDR3 mälude tugi. Uusi AM3+ protsessoreid saab mõningate firmade emaplaatidel kasutada pärast BIOSe uuendamist[15], kuigi see pole AMD enda poolt ametlikult toetatud.

Protsessorid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Esimesteks turule tulnud protsessoriteks Bulldozer arhitektuuriga olid lauaarvutitele mõeldud FX seeria, koodnimega Zambezi, lahtise kordajaga protsessorid FX-6100, FX-8120 ja FX-8150. Kõik selle perekonna protsessorid kasutavad AM3+ soklit.

Olemasolevad ja väljalastavad Zambezi protsessorid:

Mudel FX-8170 FX-8150 FX-8120 FX-8100 FX-6120 FX-6100 FX-4170 FX-4120 FX-4100
Koodnimi Zambezi
Tuumi/Mooduleid 8/4 6/3 4/2
Taktsagedus 3.9 GHz 3.6 GHz 3.1 GHz 2.8 GHz 3.6 GHz 3.3 GHz 4.2 GHz 3.9 GHz 3.6 GHz
Turbo Core 4.5 GHz 4.2 GHz 4.0 GHz 3.7 GHz 4.2 GHz 3.9 GHz 4.3 GHz 4.1 GHz 3.8 GHz
L2 Cache 8MB 6MB 4MB
L3 Cache 8MB
TDP 125W 95W 125 W 95W

FX seeria Bulldozerite jõudlus on esialgu tekitanud üsnagi vastakaid arvamusi. Antud protsessorid on paljulõimelistes täisarvutehteid kasutavates testides näidanud end üldiselt heas küljest, kuid paljudes teistes jõudlustestides on jäädud alla isegi eelmise põlvkonna Phenom X6 protsessoritele, rääkimata Inteli Sandy Bridge i5/i7 protsessoritele allajäämisest. [16] Kuna Inteli 2500K tulemused on palju stabiilsemad ja hind on võrreldes FX-8150ga konkurentsivõimelisem, mille tõttu ei jäänud paljud testijad AMD uute protsessoritega rahule. Leiti ka seda, et AMD protsessorid oli äärmiselt energianõudlikud. "Üleklokkimine" naitas protsessorite puhul jõudluse kasvu, kui samas ka äärmiselt suurt voolutarbimise kasvu. [17]

Üheks protsessori piirajaks võib pidada praeguse tarkvara optimeerimatust Bulldozeri arhitektuurile. [18] Bulldozeri võimekuse paremaks kasutamiseks on Linuxi 3.2 kerneli versiooni lisatud täiendus, mis optimiseerib mälu joondamist Bulldozeri jaoks. Esialgse versiooniga sellest täiendusest, mille AMD töötaja Linuxi kernelisse panemiseks välja pakkus, ei olnud Linus Torvalds rahul, kuid seda muudeti ning hiljem sai see ametlikku kerneli versiooni lisatud. [19] Sarnane uuendus Windows'i peale on planeeritud 2012. aasta esimesse kvartalisse. Microsoft lasi küll vahepeal Windows 7-le Bulldozeri jaoks uuenduse välja, kuid tuli välja, et see oli poolik lahendus ning Microsoft eemaldas selle samal päeval. [20]

Tulevikuplaanid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Teine generatsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Järgmise põlvkonna Bulldozer on saanud koodnimeks "Piledriver" ja ta on planeeritud 2012. aastaks.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. http://arstechnica.com/gadgets/news/2011/10/can-amd-survive-bulldozers-disappointing-debut.ars
  2. http://www.amd.com/us/press-releases/pages/amd-x86-innovation-new-core-designs-2010aug24.aspx
  3. http://www.utilizewindows.com/pc-fundamentals/components/1013-overview-of-computer-processors.html
  4. http://www.xbitlabs.com/news/cpu/display/20100826225852_Desktop_Bulldozer_Processors_Will_Require_New_Platforms_AMD.html
  5. http://motherboardnews.com/2011/04/12/the-deal-with-am3-support-on-am3-motherboards/
  6. http://www.tomshardware.com/reviews/bulldozer-bobcat-hot-chips,2724-2.html
  7. http://images.anandtech.com/reviews/cpu/amd/hotchips2010/bulldozerefficient.jpg
  8. http://isscc.org/doc/2011/isscc2011.advanceprogrambooklet_abstracts.pdf
  9. http://isscc.org/doc/2011/isscc2011.advanceprogrambooklet_abstracts.pdf
  10. http://www.amd.com/us/products/desktop/processors/amdfx/Pages/amdfx-model-number-comparison.aspx
  11. http://www.amd.com/us/products/desktop/processors/amdfx/Pages/amdfx-key-architectural-features.aspx
  12. http://techreport.com/r.x/amd-fx/bulldozer-overlay.jpg
  13. http://www.hardwarecanucks.com/forum/hardware-canucks-reviews/47155-amd-bulldozer-fx-8150-processor-review-5.html
  14. http://www.theregister.co.uk/2010/11/15/amd_bulldozer_opteron_rollout/page2.html
  15. http://event.msi.com/mb/am3+/
  16. http://arstechnica.com/gadgets/news/2011/10/can-amd-survive-bulldozers-disappointing-debut.ars/2
  17. http://www.xbitlabs.com/articles/cpu/display/amd-fx-8150_14.html#sect0
  18. http://www.tomshardware.com/reviews/fx-8150-zambezi-bulldozer-990fx,3043-3.html
  19. http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=amd_bulldozer_aliasing&num=1
  20. http://www.brightsideofnews.com/news/2011/12/16/microsoft-releases-amd-bulldozer-patch-by-mistake2c-incomplete-download.aspx