Когда компания amd продемонстрировала свой первых двухъядерный процессор

Двухъядерные процессоры

Вступление

Самым значимым событием 2005 года в области микропроцессоров стало появление в продаже CPU с двумя ядрами. Причем появление в продаже двухъядерных процессоров произошло очень быстро, и без особых трудностей. Самым большим достоинством новых продуктов явилось то, что переход к двухъядерной системе не требовал смены платформы. Фактически любой пользователь современного компьютера мог придти в магазин и поменять один только процессор без смены материнской платы и остального «железа». При этом уже установленная операционная система моментально обнаруживала второе ядро (в списке оборудования появлялся второй процессор), и никакой специфической настройки программного обеспечения не требовалось (не говоря уже о полной переустановки ОС).

Идея появления подобных процессоров лежит на поверхности. Дело в том, что производители CPU практически достигли потолка наращивания производительности своих продуктов. В частности AMD уперлась в частоту 2.4Ггц при массовом производстве процессоров Athlon 64. Справедливости ради отметим, что лучшие экземпляры способны работать на частотах 2,6-2,8Ггц, но их тщательно отбирают и выпускают в продажу под маркой Athlon FX (соответственно модель с частотой 2,6Ггц имеет маркировку FX-55, а 2,8Ггц — маркировку FX-57). Однако выход столь удачных кристаллов очень мал (это легко проверить разогнав 5-10 процессоров). Следующий скачек в тактовой частоте возможен при переходе на более тонкий техпроцесс, но этот шаг запланирован компанией AMD только на конец этого года (в лучшем случае).

У компании Intel ситуация похуже: архитектура NetBurst оказалась неконкурентоспособной в плане производительности (макс. частота 3,8 ГГц) и тепловыделения (

150 Вт). Смена ориентации и разработка новой архитектуры должна занять некоторое время (даже с учетом большого количества наработок Intel). Поэтому, для Intel выпуск двухъядерных процессоров также является большим шагом вперед по повышению производительности. В сочетании с успешным переходом на 65 нм техпроцесс, подобные процессоры смогут на равных конкурировать с продуктами AMD.

Главным инициатором в продвижений двухъядерных процессоров выступила компания AMD, которая сначала представила соответствующий Opteron. Что касается настольных процессоров, то здесь инициативу перехватила компания Intel, анонсировавшая процессоры Intel Pentium D и Intel Extreme Edition. А через считанные дни, состоялся анонс линейки процессоров Athlon64 X2 производства AMD.

Итак, обзор двухъядерных процессоров мы начинаем с рассмотрения Athlon64 X2

Процессоры AMD Athlon 64 X2

Первоначально компания AMD объявила о выпуске 4х моделей процессоров: 4200+, 4400+, 4600+ и 4800+ с тактовыми частотами 2,2-2,4Ггц и разным объемом кеш-памяти второго уровня. Цена на процессоры находится внутри диапазона от

840$. Как мы видим, общая ценовая политика выглядит не очень дружественно к среднестатистическому пользователю. Тем более, что самый дешевый двухъядерный процессор Intel стоит

260$ (модель Pentium D 820). Поэтому, что бы увеличить привлекательность Athlon 64 X2, AMD выпускает модель X2 3800+ с тактовой частотой 2.0 Ггц и объемом кеша L2 = 2×512Кб. Цена на этот процессор начинается с 340$.

Поскольку для производства процессоров Athlon 64 X2 используется два ядра (Toledo и Manchester), то для лучшего восприятия сведем характеристики процессоров в обну таблицу:

Наименование	Степпинг ядра	Тактовая частота	Объем кеш-памяти L2
X2 4800+	Toledo (E6)	2400Мгц	2 x 1Мб
X2 4600+	Manchester (E4)	2400Мгц	2 х 512Кб
X2 4400+	Toledo (E6)	2200Мгц	2 x 1Мб
X2 4200+	Manchester (E4)	2200Мгц	2 х 512Кб
X2 3800+	Manchester (E4)	2000Мгц	2 х 512Кб

Все процессоры имеют кеш-память первого уровня 128Кб, штатное напряжение питания (Vcore) 1,35-1,4В, а максимальное тепловыделение не превышает 110 Вт. Все перечисленные процессоры имеют форм-фактор Socket939, используют шину HyperTransport = 1Ггц (множитель HT = 5) и произведены по 90нм техпроцессу с использованием SOI. Кстати, именно использование столь «тонкого» техпроцесса позволило добиться рентабельности производства двухъядерных процессоров. Для примера ядро Toledo имеет площадь 199 кв. мм., а количество транзисторов достигает 233,2 миллионов!

Если посмотреть на внешний вид процессора Athlon 64 X2, то он совершенно не отличается от других процессоров Socket 939 (Athlon 64 и Sempron). Запуск утилиты CPU-Z позволяет нам получить следующую информацию:

Стоит обратить внимание, что линейка двухъядерных процессоров Athlon X2 унаследовала от Athlon64 поддержку следующих технологий: функция энергосбережения Cool’n’Quiet, набор команд AMD64, SSE — SSE3, функцию защиты информации NX-bit.

Как и процессоры Athlon64, Двухъядерные Athlon X2 имеют двухканальный контроллер памяти DDR с максимальной пропускной способностью 6,4 Гб/с. И если для Athlon64 пропускной способности DDR400 было достаточно, то для процессора с двумя ядрами это потенциальное узкое место, которое негативно влияет на производительность. Впрочем, серьезного падения скорости не будет, поскольку поддержка многоядерности была учтена при разработке архитектуры Athlon64. В частности в процессоре Athlon X2 оба ядра находятся внутри одного кристалла; и при этом процессор имеет один контроллер памяти и один контроллер шины HyperTransport.

В любом случае, несоответствие пропускной способности памяти будет ликвидировано после перехода на Socket M2. Напомню, что это произойдет уже в этом году и соответствующие процессоры будут иметь контроллер памяти DDR-II.

Пара слов о совместимости новых процессоров Athlon X2. На всех последних протестированных материнских платах топовый процессор Х2 4800+ заработал без каких-либо проблем. Как правило это были платы на чипсетах nVidia nForce4 (Ultra & SLI), а также плата на чипсете ATI Xpress 200 CrossFire™ (ECS KA1 MVP Extreme). Когда же я установил этот процессор на плату Epox 9NDA3+ (nVidia nForce3 Ultra), то второе процессорное ядро операционной системой обнаружено не было. И прошивка последней версии биоса ситуацию не исправила. Но это частный случай, а в целом статистика совместимости двухъядерных процессоров с материнскими платами весьма и весьма положительна.

Тут же уместно будет отметить, что у новых двухъядерных процессоров нет каких либо специфических требований к дизайну модуля питания материнской платы. Более того, максимальное тепловыделение процессоров Athlon X2 не выше тепловыделения процессоров Athlon FX выпущенных по 130 нм техпроцессу (т.е. чуть выше 100Вт). В то же время, двухъядерные процессоры Intel потребляют энергии почти в полтора раза больше.

Пару слов скажем о разгоне.

Из всех процессоров AMD разблокированный множитель имеют только технические семплы и процессоры линейки FX. А двухъядерные Athlon X2, как и одноядерные Athlon 64 / Sempron имеют заблокированный в сторону увеличения множитель. А в сторону уменьшения множитель разблокирован, поскольку именно путем понижения множителя работает технология энергосбережения Cool’n’Quiet. А для разгона процессора нам бы хотелось иметь разблокированный множитель именно в сторону увеличения, для того что бы все остальные компоненты системы работали в штатном режиме. Но AMD пошла по стопам Intel и с определенного момента запретила разгон таким способом.

Впрочем, разгон путем повышения HTT еще никто не отменял и не запрещал. Но при этом нам придется подобрать качественную память, или использовать понижающий делитель частоты памяти. Кроме того, необходимо уменьшить множитель шины HT, что впрочем, не оказывает никакого влияния на уровень производительности.

Итак, используя воздушное охлаждение нам удалось разогнать процессор Athlon X2 4800+ с штатной частоты 2,4 Ггц до частоты 2,7 Ггц. При этом напряжение питания (Vcore) было увеличено с 1,4В до 1,55В.

Статистика разгона показывает, что данный экземпляр продемонстрировал не самый плохой прирост частоты. Однако на большее рассчитывать не приходится, поскольку самые «удачные» ядра AMD отбирает для производства процессоров с частотой 2,6Ггц и 2,8Ггц.

Источник

ПРОЦЕССОРЫ

История процессоров AMD

История процессоров AMD | AMD K8: последовательное усовершенствование

В 2004 году AMD представила новую 90-нм технологию изготовления транзисторов, которая позволила компании увеличить производительность процессора Athlon 64, а также снизить потребляемую мощность. В общей сложности AMD выпустила на рынок настольных процессоров четыре модели Athlon 64 с 90-нм литографией.

Venice стал последним процессором Athlon 64 для сокета AMD Socket 754 и являлся самым высокопроизводительным чипом для данной платформы. AMD San Diego работал на сходных тактовых частотах, но предназначался для платформы Socket 939 и имел кэш-память L2 объёмом 1 Мбайт.

Параллельно AMD нацелилась на более энергоэффективные системы и с этой целью представила ядро Winchester с более низким тепловым пакетом 67 Вт. Winchester был самым эффективным ядром на протяжении нескольких лет вплоть до появления Orleans (62 Вт) в 2006 г. и Lima (65 нм, 45 Вт) в 2007 г.

AMD Athlon 64 Winchester, Venice, San Diego, Orleans и Lima

AMD Athlon 64 Winchester, Venice, San Diego, Orleans и Lima
Кодовое название	Winchester/Venice/San Diego	Orleans/Lima
Дата выпуска	2004 (Winchester)/2005 (Venice и San Diego)	июнь 05
Архитектура	64 бита	64 бита
Шина данных	64 бита	64 бита
Шина адреса	64 бита	64 бита
Макс. объём памяти	1 Тбайт	1 Тбайт
Кэш L1	64 Кбайт + 64 Кбайт	64 Кбайт + 64 Кбайт
Кэш L2	512 Кбайт ((полная скорость — Winchester и Venice)/ 1 Мбайт (полная скорость — San Diego)	512 Кбайт (полная скорость — Orleans и Lima), 1 Мбайт (полная скорость — Lima)
Кэш L3	Нет	Нет
Тактовая частота	1,8-2,2 ГГц (Winchester)/ 1,8-2,4 ГГц (Venice) / 2,6 ГГц (San Diego)	1,8-2,6 ГГц (Orleans)/ 2-ь,8 ГГц (Lima)
Контроллер памяти	Одноканальный DDR 400 МГц (Venice)/ двухканальный DDR 400 МГц (Winchester and San Diego)	Двухканальный DDR2
HyperTransport	800 МГц (Venice)/ 1000 МГц (Winchester и San Diego)	800-1000 МГц
SIMD MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3
Техпроцесс	90 нм	90 нм (Orleans)/ 65 нм (Lima)
Число транзисторов	н/д	н/д
Энергопотребление	64 Вт TDP (Winchester)/ 89 Вт TDP (Venice и San Diego)	62 Вт (Orleans)/ 45 Вт (Lima)
Напряжение	1,35 — 1,4 В	1,25 — 1,4 В
Площадь кристалла	н/д	н/д
Разъём	Socket 754 (Venice)/ Socket 939 (Winchester и San Diego)	Socket AM2

История процессоров AMD | AMD K8: Sempron

Наряду с выпуском процессоров Athlon K8, компания AMD обновила линейку чипов Sempron с новой архитектурой K8. Как и первые процессоры Sempron эти ЦП по сравнению с Athlon имели меньше кэша и работали на пониженных частотах.

AMD K8 Sempron

AMD K8 Sempron
Кодовое название	Paris, Palermo, Manila, Sparta
Дата выпуска	2004 — 2007
Архитектура	64 бита
Шина данных	64 бита
Шина адреса	64 бита
Макс. объём памяти	1 Тбайт
Кэш L1	64 Кбайт + 64 Кбайт
Кэш L2	128-512 Кбайт (полная скорость)
Кэш L3	Нет
Тактовая частота	1,4 — 2,3 ГГц
Контроллер памяти	Одноканальный DDR /двухканальный DDR/ двухканальный DDR2
HyperTransport	800 МГц / 1000 МГц
SIMD	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3
Техпроцесс	130-65 нм
Число транзисторов	н/д
Энергопотребление	н/д
Напряжение	1,2 — 1,4 В
Площадь кристалла	н/д
Разъём	Socket 754 / Socket 939 / Socket AM2

История процессоров AMD | AMD K8: Athlon 64 X2

В 2005 году AMD снова всколыхнула общественность, представив потребительский вариант двухъядерного процессора , основанного на архитектуре K8. Хотя эти ядра не умели работать над одним потоком параллельно, второе ядро ЦП могло выполнять другие задачи, и повышало производительность в условиях многозадачности.

Всего AMD создала шесть конфигураций ЦП в линейке Athlon 64 X2, но первые пять были похожи друг на друга и отличались только объёмом кэша L2 и тактовой частотой. Шестой вариант Athlon 64 X2 благодаря переходу на 65-нм транзисторы был самым быстрым и энергоэффективным в линейке.

AMD Athlon 64 X2

AMD Athlon 64 X2
Кодовое название	Manchester — Windsor	Brisbane
Дата выпуска	2005 — 2006	2006
Архитектура	64 бита	64 бита
Шина данных	64 бита	64 бита
Шина адреса	64 бита	64 бита
Макс. объём памяти	1 Тбайт	1 Тбайт
Кэш L1	64 Кбайт + 64 Кбайт	64 Кбайт + 64 Кбайт
Кэш L2	256 Кбайт-1 Мбайт на ядро (полная скорость)	512 Кбайт на ядро (полная скорость)
Кэш L3	Нет
Тактовая частота	2-3,2 ГГц	1,9-3,1 ГГц
Контроллер памяти	Двухканальный DDR/DDR2	Двухканальный DDR2
HyperTransport	1000 МГц	1000 МГц
SIMD	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3
Техпроцесс	90 нм	65 нм
Число транзисторов	н/д	н/д
Энергопотребление	35-125 Вт	65-89 Вт
Напряжение	1,25-1,4 В	1,25-1,35 В
Площадь кристалла	н/д	126 мм2
Разъём	Socket 939, Socket AM2	Socket AM2

История процессоров AMD | AMD K8: Turion и Turion X2

В 2005 году AMD представила новую линейку мобильных процессоров под названием Turion . Эти процессоры использовали микроархитектуру настольных чипов AMD, но благодаря тщательному отбору ядер, они могли работать с меньшим энергопотреблением. Кроме того, AMD их представила двухъядерные версии под названием Turion X2.

AMD K8 Turion и Turion X2

AMD K8 Turion и Turion X2
Кодовое название	Turion (Lancaster, Richmond, Sable)	Turion X2
Дата выпуска	2005 — 2008	2006 — 2008
Архитектура	64 бита	64 бита
Шина данных	64 бита	64 бита
Шина адреса	64 бита	64 бита
Макс. объём памяти	1 Тбайт	1 Тбайт
Кэш L1	64 Кбайт + 64 Кбайт	64 Кбайт + 64 Кбайт
Кэш L2	512 Кбайт-1 Мбайт (полная скорость)	256 Кбайт-1 Мбайт на ядро (полная скорость)
Кэш L3	Нет	Нет
Тактовая частота	1,6 — 2,4 ГГц	1,6 — 2,5 ГГц
Контроллер памяти	Одноканальный DDR/двухканальный DDR2	Двухканальный DDR2
HyperTransport	800/1000 МГц	800 — 1000 МГц
SIMD	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3
Техпроцесс	65-90 нм	65-90 нм
Число транзисторов	н/д	н/д
Энергопотребление	25-35 Вт	31-35 Вт
Напряжение	0,8-1,35 В	н/д
Площадь кристалла	н/д	н/д
Разъём	Socket 754 / Socket S1	Socket S1

История процессоров AMD | AMD K10: четырёхъядерный Phenom

Следующая архитектура AMD под названием K10 была довольно амбициозной. Она была тесно связана с K8, но имела ряд улучшений в ядре, кэш-памяти и контроллере оперативной памяти. По сравнению с K8, повысился показатель IPC, но главным преимуществом K10 являлся четырёхъядерный процессорный дизайн, позволивший легко обогнать двухъядерные ЦП на базе K8 в многопоточных приложениях.

К сожалению, K10 в самом начале выпуска столкнулся с проблемами. Первые процессоры с архитектурой K10 были основаны на конфигурации Barcelona и продавались в качестве серверных ЦП под брендом Opteron. Но дефект конфигурации Barcelona (известный, как ошибка TLB) мог заблокировать процессор. Чтобы устранить ошибку TLB, AMD выпустила программный патч, но он сильно снижал производительность. Поскольку параллельная работа нескольких ядер ЦП предъявляла высокие требования к питанию, процессоры K10 Phenom с трудом достигали высоких тактовых частот. Самый быстрый четырёхъядерный чип достигал 2,6 ГГц, тогда как двухъядерные процессоры K10 под брендом Athlon могли работать на частоте 2,8 ГГц.

Следует отметить, что все процессоры K10 первого поколения использовали кристалл Agena, на котором часть ядра была недоступна. Toliman — трёхъядерная версия чипа, фактически является кристаллом Agena с одним отключённым ядром. Двухъядерный кристалл носил кодовое имя Kuma и, по сути, представлял собой кристалл Agena уже с двумя отключёнными ядрами. Конфигурация Barcelona также была идентична кристаллу Agena, за исключением того, что в Agena AMD исправила ошибку TLB до выпуска чипов в продажу. Эти процессоры продавались под брендами «Phenom», «Opteron» и «Athlon».

AMD Phenom

AMD Phenom
Кодовое название	Agena	Toliman
Дата выпуска	нояб.07	март 08
Архитектура	64 бита	64 бита
Шина данных	64 бита	64 бита
Шина адреса	64 бита	64 бита
Макс. объём памяти	1 Тбайт	1 Тбайт
Кэш L1	64 Кбайт + 64 Кбайт	64 Кбайт + 64 Кбайт
Кэш L2	512 Кбайт (полная скорость)	512 Кбайт (полная скорость)
Кэш L3 (общий)	2 Мбайт (на частоте HyperTransport)	2 Мбайт (на частоте HyperTransport)
Тактовая частота	1,8-2,6 ГГц	1,9-2,5 ГГц
Контроллер памяти	Двухканальный DDR2-1066	Двухканальный DDR2-1066
HyperTransport	2000 МГц	2000 МГц
Число ядер	4	3
SIMD	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a
Техпроцесс	65 нм	65 нм
Число транзисторов	450 млн.	450 млн.
Энергопотребление	65-140 Вт (TDP)	65-95 Вт (TDP)
Напряжение	1,25-1,3 В	1,25 В
Площадь кристалла	285 мм2	285 мм2
Разъём	Socket AM2/AM2+	Socket AM2+

История процессоров AMD | AMD K10: Phenom II

AMD удалось исправить недостатки Phenom в процессорах Phenom II . Переход к техпроцессу 45 нм значительно снизил потребляемую мощность и тепловыделение ЦП, позволив AMD увеличить тактовую частоту. Четырёхъядерные процессоры Phenom II на первом ядре Deneb достигали как 3,7 ГГц. Поскольку кристалл был значительно меньше, чем Agena, AMD смогла утроить размер кэша L3. Deneb, наконец, получил контроллер памяти DDR3, имеющий обратную совместимость с DDR2.

AMD Phenom II X4

AMD Phenom II X4
Кодовое название	Deneb
Дата выпуска	янв.09
Архитектура	64 бита
Шина данных	64 бита
Шина адреса	64 бита
Макс. объём памяти	1 Тбайт
Кэш L1	64 Кбайт + 64 Кбайт
Кэш L2	512 Кбайт (полная скорость)
Кэш L3 (общий)	6 Мбайт (на частоте HyperTransport)
Тактовая частота	2,6 — 3,7 ГГц
Контроллер памяти	Двухканальный DDR2-1066, двухканальный DDR3-1333
HyperTransport	2000 МГц
Число ядер	4
SIMD	MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a
Техпроцесс	45 нм
Число транзисторов	758 млн.
Энергопотребление	65 — 140 Вт (TDP)
Напряжение	1,4 В
Площадь кристалла	243 мм2
Разъём	Socket AM2+/AM3

История процессоров AMD | AMD K10: Phenom II X2 и X3

Аналогично первому поколению процессоров Phenom, AMD использовала дефектные четырёхъядерный кристаллы ЦП для создания трёх- и двухъядерных чипов. Эти процессоры имели полноценные 6 Мбайт кэша L3, но, как правило, работали на более низких тактовых частотах. Эти процессоры были популярны среди энтузиастов, поскольку иногда им удавалось оживить отключённые ядра.

AMD Phenom II X2 и X3

Источник