AMD

معماری K8

ذهنیت استفاده از دو پردازنده جداگانه دسکتاپ بر روی یک برد از مدتها قبل وجود داشته ، اما مشکلاتی از تحقق این فکر ممانعت می‌کرده از جمله اینکه رابطه دو پردازنده با حافظه اصلی تمام پهنای باند ارتباطی را اشغال خواهد کرد و عملا پردازنده با دیگر قطعات پر سرعت مانند گرافیک نمی تواند ارتباط قابل قبولی را دلشته باشد.

اما این معماری نیز با به کارگیری چند تکنیک بر این مشکلات فایق آید. از این زمان به بعد تمام پردازنده های FX AMD بر مبنای معماری 4*4 طراحی می شوند (حتی در معماری K10 ). لازم به ذکر است که K8L اولین معماری است پردازدنده های آن مجهز به حافظه کاشه سطح 3 هستند.

با اینکه زمان زیادی از ارائه این تکنولوژی ها گذشته و مطمئنا شما هم با آن ها آشنایی دارید اما از آنجا که در مباحث بعدی درباره توسعه این تکنولوژی ها بحث می شود در ذیل اشاره ای کوتاه به این تکنولوژی ها می کنیم.

Integrated Memory Controller : هدف این تکنیک از بین بردن واسطه در ارتباط پردازنده با حافظه اصلی بوده و در نتیجه کاهش زمان دسترسی به حافظه (از 80 نانوثانیه به 45 نانو ثانیه) با بر قراری ارتباط مستقیم را به ارمغان آورده است برای این کار کنترلر حافظه مجتمع در پردازنده با دو خط ارتباطی 72 بیتی با حافظه ارتباط دارند که در پردازنده های سرور با حافظه DDR2 667 MHz رنج انتقال داده ای برابر 10.7 GB/s و در مدلهای دسکتاپ با 4 هسته در معماری 4*4 (که از حافظه های DDR2 1066 MHz در معماری K10 پشتیبانی می کنند) به رنج انتقال داده 25.6 GB/s دست یافته اند.

اما یک تکنیک مشکلاتی را هم برای AMD به وجود آورده است از جمله این که تغییر تکنولوژی برای پشتیبانی از حافظه های جدید بسیار پر هزینه خواهد بود به همین دلیل معمولا AMD از نظر زمانی دیر تر از اینتل از حافظه های جدید پشتیبانی می کند.

HyperTarsport : ایده اصلی از آنجا نشات گرفت که کنترلر حافظه مجتمع در پردازنده عملا تمام پهنای باند پردازنده را اشغال کرده بود به همین منظور از یک مسیر اختصاصی برای ارتباط دیگر قطعات سخت افزاری پرسرعت مانند VGA که احتیاج به پهنای باند گسترده دارند طراح شده. HT در نسخه اولیه فرکانسی برابر 2.0 GHz و رنج انتقال دادهای برابر 6.4 GB/s را داراست.

(Virtualization (AMD-V : این تکنولوژی باعث افزایش قابلیت سیستم در هنگام ایجاد یک ماشین مجازی روی سیستم (مخصوصا برای پردازنده های سرور) با استفاده از کاهش لایه های میان برنامه های کاربردی و سیستم عامل است این فناوری که pacefica نام دارد یک رابط سخت افزاری با نام Hypervisor است که جایگزین Software Virtualization گشته است شکل شماره (1) به خوبی گواه این موضوع است.

معماری K9

زمانی که در سال 2003 ، AMDپردازنده های مبتنی بر معماری K8 را ارائه کردند این شرکت از تولید نسل بعدی پردازنده های سرور (Opteron) خود را با استفاده از معماری K9 در سال 2005 خبر داد.

در ابتدا قرار بر این بود این معماری فقط به سرور ها اختصاص یابد و بعد در اواسط 2007 هر سه گروه پردازنده ها (سرور ، دسکتاپ و موبایل) به سمت معماری K10 حرکت کنند اما اینگونه نشد و AMD ترجیح داد که تا سال 2007 همچنان پردازنده های سرور خود را با استفاده از معماری K8 (البته توسعه یافته آن) تولید کند و از ماه نوامبر سال جاری پردازنده های K10 با اسم رمز  Barcelona  را وارد بازار خواهد کرد.

لازم به ذکر است پیش از آنکه AMD به طور کامل به سوی معماری K10 حرکت کند در نیمه اول سال 2007 برای توسعه پردازنده های دسکتاپ  سری موفق Athlon  و Sempron خود اقدام به تولید پردازنده هایی با هسته های جدید (البته برمبنای K8) کرده که در جدول ذیل به توضیح آنها پرداخته ایم.

	اسم رمز	معماری	تعداد هسته	سوکت	فناوری ساخت	حافظه نهان سطح2
Athon 64 Fx	Windsonr FX	K8L 4*4	2+2	F(1207)	90nm	2MB total
Athon 64 X2	Brisbane	2	K8	AM2	65nm	1MB total
Athlon 64	Lima	1	K8	AM2	65nm	512KB total
Sempron	Sparta	1	K8	AM2	65nm	256 or 128KB

جدول شماره(1): تمامی پردازنده ها به تکنولوژی AMD-V مجهز هستند.

K10 نخستین معماری بر پایه 45 نانومتری AMD

اما معماری کامل‌تری که AMD برای توسعه پردازنده‌های چند هسته‌ای خود انتخاب کرده، K10 نام دارد.‌این معماری برای هر سه دسته پردازنده‌های موبایل ، دسکتاپ و سرور در نظر گرفته شده که حدودا از نوامبر سال 2007 در پردازنده‌های ‌این شرکت مبتنی بر ‌این معماری تولید خواهند شد.

K10 در ابتدا از فناوری ساخت 65 نانومتری تولید خواهند شد اما به تدریج در فاز دوم به سمت فناوری 45 نانومتری و همچنین پشتیبانی از حافظه های DDR3 با استفاده از سوکت جدید خود AMD3 حرکت خواهد کرد (همچنین بهره گیری از تکنولوژی SOI در ساخت پردازنده 45 های نانومتری).

از برتری‌های معماری K10 (که البته در تمام پردازنده‌هایی‌ که از این معماری استفاده می‌کنند وجود خواهد داشت) می‌توان به استفاده از حافظه نهان سطح 1 سه طرفه (64KB) با پهنای باند128 bit ، افزایش دستورالعمل‌های SSE4A,MMX و رمزگشایی تمامی ‌این دستورالعمل‌ها به شیوه مسیر مستقیم و اضافه کردن 8 ثبات (GPR (General Purpose Register ثبات داده واحد پردازش در مُد 64 بیتی.

K10 از Instruction Fetch 32 بایتی پشتیبانی می‌کند .

Instruction Fetch ، واحد واکشی برای خواندن دستوالعمل‌ها از حافظه اصلی و انتقال آن به ثبات های پردازنده که در داخل آن تعبیه شده است می‌باشد.

البته قرارگیری دستورالعمل هر کد و محل دستور بعدی(در صورت شرطی بودن دستور) در حافظه نهان پیش بینی شده است.

همچنین ماکزیمم پهنای باند ارتباطی CPU و حافظه اصلی از 6.4 GB/s (در K8) به 25.4 GB/s (البته در قدرتمندترین پردازنده یعنی Quad FX) رسیده است.

در مورد تکنولوژی (HT (HyperTransport به کار رفته در ‌این معماری باید گفت که ‌این نسخه مجهز به HT3.0 است که قابلیت پشتیبانی کامل از نسخه بعدی اسلات کارت‌های گرافیک یعنیPCIExpress 2.0 (که مورد استفاده کارت‌های گرافیک MultiCore خواهد بود) را دارد.

در مورد سرعت HT3.0 باید گفت که در پرسرعت‌ترین نوع ، سرعت آن 5.2 GT/s خواهد بود و با وجود خطوط داده 16 بیتی خود به رقم باور نکردنی انتقال داده 41.6 GB/s دست یافته است، که ‌این رقم دو برابر مقداری است که در نسخه قبلی (HT2.0) دیده بودیم.

ویژگی‌های پردازنده‌های‌ خانواده K10

حال بعد از معرفی معماری جدید ، به ویژگی‌های پردازنده‌های ‌این خانواده می‌پردازیم. ابتدا از پردازنده‌های دسکتاپ و البته از قدرتمندترین آن یعنی AMD Quad FX شروع می‌کنیم:

پردازنده‌های سری FX

پردازنده‌های سری FX در ابتدا با اسم رمز Agena FX با فناوری ساخت 65 نانومتر و بعد با اسم رمز Deneb FX که 45 نانومتری است عرضه می‌گردد.‌

این پردازنده‌ها تک چیپ و با چهار هسته خواهند بود که هر هسته ، از یک حافظه نهان سطح یک 64 کیلوبایتی دیتا و دستورالعمل و یک حافظه نهان سطح دو 512 کیلوبایتی به طور جداگانه برخوردار است و از 2MB حافظه نهان سطح سه به طور اشتراکی بین هر چهار هسته نیز بهره می‌برد.

در معماری قبلی، AMD تکنولوژی Cool’n’Quiet را ارئه کرده بود که بر طبق آن فرکانس کاری پردازنده متناسب با فعالیت سیستم تغییر می‌کرد. در معماری K10 می‌توان گفت که نوعی Cool’n’Quiet به کار رفته به طوری که کار کلی پردازنده بین هسته تقسیم می‌شود( شکل 2) ، ‌این امر باعث می‌شود که توان مصرفی پردازنده تا حد قابل ملاحظه‌ای کاهش یابد.

 پردازنده‌های سری Phenom

اما دسته دیگر پردازنده‌های دسکتاپ معماری K10 ، پردازنده‌های Phenom X4 و Phenom X2 نام دارند که به ترتیب با اسم رمزهای Agena و Kuma عرضه خواهند شد.البته یک مدل دیگر هم در ‌این دسته وجود دارد با نام Rana ( البته بدون L3 Cache ) که توان مصرفی بسیار پایینی خواهد داشت(در حدود 45w).

Phenom X2 که شامل Kuma و Rana در اوایل 2009 جای خود را به Propus وRegor که از فناوری 45 نانومتری بهره می‌برند خواهند داد. البتـهKuma نیز مانند Rana L3 Cache , نخواهد داشت اما سوکت آن AM3 خواهد بود.

در مورد سوکت AM3 (که با پردازنده‌های 45 نانومتری ارائه می‌گردند) باید گفت مهندسان شرکتAMD می‌گویند که سوکتی در آن زمان ارائه خواهد شد تغییرات زیادی نسبت به آنچه که هم‌اکنون از AM3 صحبت می‌شود خواهد داشت.

همانگونه که می‌دانید AM3 در ابتدا کاندیدایی برای سوکت بعدی AM2 بود که ‌اینگونه نشد و AM2+ جای آن را گرفت اما چیزی که واضح می‌باشد ‌اینست که تمام تلاش AMD ، بر تولید سوکت‌های Backward Compatible است یعنی نسخه‌های جدید قابلیت پشتیبانی از سری‌های پیش از خود را نیز داشته باشند، اما پشتیبانی از تکنولوژی‌های روز (مثل پشتیبانی از حافظه‌های DDR3) در اولویت قرار دارد.

	Code Name	Cpu Clock	L2 cache	L3 cache	Power (w)	Bus Speed (MT/s)	Socket
Phenom FX	Agena Fx	2.8 GHz	4*512KB	2MB share	TBD	4200	1207+ 4*4 8 Cores
		2.6 GHz				3800
		2.4 GHz				3800
Phenom X4	Agena	2.4 GHz	4*512KB	2MB share	89	3600	AM2+
		2.2 GHz				3200
Phenom X2	Kuma	2.8 GHz	2*512KB	2MB share	89	4200	AM2+
		2.6 GHz			65	3800
		2.4 GHz				3600
		2.3 GHz			45	3400
		2.1 GHz				3000
		1.9 GHz				2800

جدول شماره(2)

البته همانگونه که قبلا هم اشاره شد در مرحله بعد تمام Agena ها جای خود را به Deneb خواهند داد و سوکت‌ها هم در مدل‌های X4 و X2 ، همگی AM3 خواهند شد.

در‌این میان جای یک پردازنده تک هسته‌ای برای در اختیار گرفتن بازار پردازنده‌های ارزان قیمت (چیزی شبیه به Sempron) خالی به نظر می‌رسد به همین سبب AMD پردازنده Spica را برای‌این بازار در نظر گرفته که از تمامی ‌امکانات پردازنده‌های هم خانواده خود (SSE4A , AMD-V , AM2+ , HT 3.0) بهره‌مند خواهد بود.

همانطور که در جدول 2 مشاهده کردید برای مدل‌های مختلف، فقط به وسیله تفاوت فرکانس کاری از هم تمیز داده شده‌اند علت آن است که AMD در K10 از روال همیشگی برای نامگذاری استفاده نخواهد کرد.

از اخبار منتشر شده ‌اینگونه بر می‌آید که پسوند 64 از نام پردازنده حذف خواهد شد. علاوه بر آن نام پردازنده به شما اطلاعات بیشتری همچون توان مصرفی ، رده پردازنده ، و فرکانس اسمی ‌و کاری خواهد داد. برای مثال در پردازنده ای با نام BE-2350 حرف B نشانده این است که این

پردازنده در رده میانی (Intermediate) یا متوسط قرار دارد ، حرف E نشانه آن است که توان مصرفی این پردازنده کمتر از 65W خواهد بود و رقم اول عدد چهار رقمی نشانه دو هسته ای بودن این پردازنده است.