AMD Phenom和Opteron四核架构揭秘

    新型的“10h”架构将为Phenom和Barcelona四核芯片提供处理能力，随着其神秘面纱的揭开，AMD正在处理器霸权战中向英特尔发起猛攻。 
    要真正理解四核的竞争态势，人们必须从谁的架构更好—这一争议来理清这场市场角逐。在首场较量的得分中，英特尔显然领先于AMD。作为该公司双核Quad和双核Extreme系列的一个组成部分，英特尔已经能提供一些四核台式机处理器。在服务器方面，英特尔目前提供不少于9种的四核Xeon服务器芯片。 
    在5月3日春季分析师大会上，英特尔对该公司其它的近期计划作了详细的说明。这一芯片巨头计划推出的产品清单上包括以英特尔最新的45纳米芯片技术为基础的两种新的四核芯片：用于台式机的Yorkfield和用于服务器的Harpertown。这两种芯片都将于今年下半年问世。 
    在提供四核芯片的竞赛中屈居第二的AMD，正努力把讨论转移到哪一家公司正在构建更好的处理器上来。Phenom这一刚刚宣布的用于台式机四核的产品名称，以前被称作Agena，而Barcelona是Opteron服务器芯片的即将问世的四核版本， AMD认为确实如此。 Barcelona有望在今年夏季开始供货，Phenom则将在今年下半年开始供货。 
    尽管—或许是因为—英特尔首先交付使用四核芯片的事实，AMD从不犹豫地指出其最初的四核处理器不仅新颖，而且具有从头至尾的全新设计。AMD的FX产品经理Ian McNaughton表示，“目前全球还没有一家制造商能拥有原创的四核芯片，我们的竞争对手有的只是双核加双核芯片。” 
    这一讽刺起源于这样一个事实：英特尔的第一代四核芯片实质上是把两个双核处理器并行地安装。英特尔并不认为这是一个问题。其首席执行官Paul Otellini在去年9月的英特尔开发商论坛上指出：“最初的是多芯片产品，但又怎样呢？如果您认为人们在意封装的话，你这家伙就是在误读市场。” 
    就过去的发展历程做出的判断，PC用户会更加关注处理器的性能，而不是设计问题，这些问题是非电子工程师们很难深入理解的。事实上，当双核处理器在2005年初次与消费者见面的时候，一场类似于推广高人一筹技术的战斗就开始了。接着，AMD就开始吹捧，与那些用螺拴拧在一起的800系列奔腾Ds相比，该公司的64 X2处理器才是“真正的”双核。 
    然而，双核的决斗又演变为一场性能之争。AMD被广泛地认为已经首先胜出。英特尔则被认为在2006年中推出其双核Duo系列后，才渐渐恢复其优势地位。 
四核准备就绪 
    当Phenom 和Barcelona于今年下半年开始供货时，AMD希望该公司正在采用的新型10h架构将有助于使其产品有性能上的飞跃。这种设计结合了大量增强功能，包括：新的指令、改进的浮点执行单元、浮点和通用目的寄存器之间更快的数据传输、1-GB页面存储等等。这种10h架构也具有使AMD基于硬件的虚拟化运行更快的最优化性能。 
 
    除了集成到芯片本身的计算能力之外，AMD方法的大多数优点明显地体现在它处理到外围器件的I/O以及处理器间通信的方式上。与传统的把输出的数据通过一根前端总线发送的方法相比，AMD早就开始采用该公司专有的HyperTransfer接口了。随着10h、HyperTransport3的亮相，下一代的产品将会把链路的整个带宽提高到20.8Gbps。 
    当AMD在今年2月的国际固态电路年会上讨论该公司的四核Opteron时，曾经表示这种处理器含有4.5亿个晶体管，而且以65纳米CMOS技术制造。这使得AMD在某种程度上落败于英特尔，后者将于今年下半年推出45纳米四核处理器。就芯片结构而言，体积越小越好，这是因为它能以更低的功耗运行。通过把更多的处理器放在每个大的300毫米晶圆中，在晶圆上面芯片在它们被切割和独立封装之前就被制造好，从而使得芯片供应商可获得更高的产量。 
    英特尔公司极小的芯片尺寸在芯片制造方面一直以来都占据很大的优势。该公司目前的考虑是要在45纳米的道路上充分领先于AMD。英特尔于上周称，该公司正处在把4家工厂发展成生产45纳米芯片生产线的进程之中。然而，AMD也着手准备45纳米芯片，并且据说已在德国德累斯顿的第36工厂制作出原型晶圆。 
    就这些芯片功能而言，这四核Barcelona的内核有望具有其自身特点、512-kB L2 高速缓冲存储器并共享一个2-MB L3高速缓冲存储器。该处理器将支持快速的DDR2/DDR3存储器接口。 
    有趣地是，四核竞赛在某种意义上也是一场八核的竞赛。AMD一直强调Phenom会支持双插槽母板。这将允许有2个各有4个处理器的芯片放置在同一系统中，因而共计有8个内核。Barcelona将允许类似的多插槽配置(包括在特别高端的设计中的四插槽NUMA设计), 正如英特尔的产品那样。 
    深入考察一系列AMD已集成到新型的10h架构中的不可思议的技术改进，这些技术将与Phenom和Barcelona一起登场，可见几点改进如下： 
—加强的浮点支持。早期的处理器具有64位的浮点执行单元。利用10h架构，AMD将能配备具有128位浮点单元的Phenom和Barcelona，假使AMD做出这样的决定的话。更宽的设计将使浮点矢量运算的性能增加一倍。 
—取指令的改进。取指令窗口已从16字节扩展到32字节。这将使处理器每个周期中能处理一个完整序列的三个大型指令。 
—页面支持。如早期所提到的，目前的10h处理器能支持1-GB分页。这一功能为像多媒体这样的在大数据集合上运行的应用提供了大量好处。 
—指令集改进。这包括两个在通用目的寄存器上运行的补充的高级位操作指令。 
—虚拟机最优化。10h架构包括很多能推动AMD虚拟化技术以及与编辑器优化相关的诸多改进。