Процессорные архитектуры ближайшего будущего

Bulldozer и Bobcat: тяжеловес и легкоатлет от AMD

В 2009 году компания AMD собирается представить два принципиально новых процессорных ядра: Bulldozer и Bobcat.

Bulldozer позиционируется на место современных мобильных, настольных и серверных процессоров. На основе этого ядра будут представлены чипы с тепловыделением от 10 до 100 Вт. Babcat в свою очередь предназначен для энергоэффективных устройств, вроде субноутбуков, а также встраиваемых систем, плееров и т.д. TDP этих чипов будет варьироваться в пределах от 1 до 10 Вт. Остановимся подробнее на ядре Bulldozer.

В числе нововведений ЦП на основе следующей архитектуры AMD ожидаются следующие:

• до 16 процессорных ядер;
• более длинный конвейер, в сравнении с K8/K10, что позволит поднять тактовые частоты;
• новые дополнительные инструкции, направленные на оптимизацию работы с мультимедиа-контентом;
• поддержка шины HyperTransport 3 (до четырех линков на процессор);
• поддержка памяти DDR3 и технологии G3MX;
• поддержка интерфейса PCI Express 2.0.

Как можно заметить, в будущем нас ожидает развитие идеи многоядерных процессоров. Если сегодня двухъядерные модели уже почти заняли все сегменты рынка, а четырехъядерные неуклонно приближаются к mainstream-сегменту, то через два года мы можем увидеть восьми- и шестнадцатиядерные процессоры. При этом у процессоров Bulldozer будет увеличено число стадий исполнительного конвейера. У теперешних K8/K10 их 12, у Core 2 Duo - 14, а у Pentium 4 было 31. Наверняка многие помнят особенности последних - высокая частота и малая эффективность. Будем надеяться, что AMD в этом вопросе поведет себя разумно и конвейер будет разбит не на столь значительное число стадий.

Поддержка шины HyperTransport 3.0 появится уже в чипах Barcelona, поэтому для Bulldozer она уже будет не в новинку. Но число линков (через них осуществляется обмен данными с чипсетом и другими процессорами) в серверных ЦП будет равно четырем, тогда как сейчас используется только три линка.

Пока неизвестно, будут ли процессоры K10 поддерживать память DDR3 или нет, но ясно то, что такая совместимость появится в Bulldozer. При этом ожидается, что с DD2 новые чипы работать не смогут. Все это означает смену процессорного разъема, несовместимого с Socket AM2 и Socket AM2 . И виной тому не только обновленный контроллер памяти, но и множество нововведений в архитектуре.

Вместе с тем ожидается внедрение технологии G3MX (G3 Memory Extender). Прежде чем объяснить что это такое сделаем небольшой экскурс в историю. Несколько лет назад на рынке появился новый тип памяти FB-DIMM, главное назначение которого - значительно увеличить максимальный объем ОЗУ на одном компьютере. Intel быстро взяла на себя инициативу, и представила чипсеты с поддержкой FB-DIMM. Сегодня вся серверная платформа Intel работает только с этими модулями. Даже в Apple Mac Pro стоят планки FB-DIMM вместо стандартных DDR2.

Но полностью буферизированная (Fully-Buffered Dual In-line Memory Module - FB-DIMM) память при своих достоинствах имеет ряд недостатков. Среди них высокая стоимость конечных модулей, большая латентность и большой нагрев. В процессоры AMD, чьей сильной стороной являются малые задержки при работе с памятью, такая поддержка не была добавлена. И, судя по всему, не будет.

Технология G3MX призвана дать достойный ответ FB-DIMM. Принцип работы последней заключается в размещении на модулях памяти специального буфера, что и позволяет значительно увеличивать максимальный объем. И это же источник всех недостатков. При использовании G3MX такой буфер и специальный чип, контролирующий поток данных, будет расположен прямо на системной плате. Таким образом решается проблема большого нагрева, а также высокой стоимости планок памяти - можно будет использовать самую обычную небуферизированную DDR3.

Одним из главных вопросов касательно процессоров Bulldozer, является вопрос об их производительности. Ведь мало оснастить ЦП сотней новых блоков и функций - важно чтобы при этом он обеспечивал высокое быстродействие. По неподтвержденным данным, Bulldozer будет быстрее современных чипов. Так решения для настольного и мобильного сегментов будут иметь на 30% лучшее соотношение производительность/ватт, чем у Barcelona. В серверном секторе превосходство над Barcelona составит 50-100%. Что ж, будем надеяться, что всем будет именно так.

На основе архитектуры Bulldozer также будет представлено отдельное семейство процессоров, известное под кодовым именем Falcon. При этом в его состав войдет чип Fusion, информация о котором циркулирует в Сети уже около года.

Fusion - это решение высокой интеграции, на одном кристалле которого разместятся несколько процессорных ядер Bulldozer, графический процессор (с поддержкой UVD - Unified Video Decoder), общая для CPU и GPU кэш-память, а также контроллер шины PCI Express 2.0.

Пока неизвестно, что именно за графическое ядро будет интегрировано на кристалл, однако в числе его возможностей значатся поддержка API DirectX 9/10, второе поколение технологии UVD, а также возможность вывода информации на порты DVI, HDMI и DisplayPort.

Полагаем, что компания AMD не сможет интегрировать высокопроизводительный GPU вместе с процессорными ядрами, в противном случае она просто не справятся с отводом тепла.

Процессоры Fusion будут позиционироваться на рынок мобильных компьютеров. В настольном сегменте они также "засветятся", однако это будут mainstream и low-end решения. Для достижения максимальной производительности придется покупать процессор и видеокарту по отдельности.

И несколько слов о Bobcat. Процессоры на этом ядре будут довольно сильно урезанными версиями Bulldozer. С одной стороны это снизит производительность, а с другой позволит значительно уменьшить энергопотребление. Ожидается, что они найдут свое место в сегменте смартфонов, карманных компьютеров, UMPC, телевизорах, ТВ-приставках и так далее. Теперь посмотрим, чем на все это "безобразие" ответит Intel.