گذشته، حال و آینده پردازنده‌های AMD (قسمت 1)

حدود 3 سال از زمان ارائه اولین پردازنده 2 هسته ای دنیای کامپیوتر های PC می گذرد. زمانی کهAMD اولین پردازنده دوهسته ای دسکتاپ را از پردازش 64 بیتی بهره می برد روانه بازار کرد. ما در این مقاله قصد مقایسه پردازنده های چند هسته ای را نداریم بلکه تحلیلی کوتاه بر پرسه تولیدات شرکت AMD از زمان تولید پردازنده های دو هسته ای (در سال 2005) تا چند هسته ای های سال 2009 خواهیم داشت. بنابراین پردازنده های مختلف را بر اساس نوع معماری آنها مورد بررسی قرار می دهیم.

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.

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.

اما معماری کامل تری که AMD برای توسعه پردازنده های چند هسته ای خود انتخاب کرده است، K10 نام دارد این معماری برای هر سه دسته پردازنده های موبایل، دسکتاپ و سرور در نظر گرفته شده است که حدودا از نوامبر سال 2007 در پردازنده‌های ‌اين شرکت مبتنی بر ‌اين 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 برتری های معماری K10 ( که البته در تمام پردازنده‌هايی‌ كه از اين معماری استفاده مي‌كنند وجود خواهد داشت) می توان به استفاده از حافظه نهان سطح 1 سه طرفه ( 64KB) با پهنای باند 128 بیت، افزایش دستور العمل های MMX و SSE4A و رمز گشایی تمامی این دستور ها به شیوه مسیر مستقیم و اضافه کردن 8 ثبات GPR (General Purpose Register) ثبات داده واحد پردازش گر در مد 64 بیتی.

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

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 (Hyper trasport به کار رفته در این معماری باید گفت که این نسخه مجهز به HT 3.0 است که قابیلت پشتیبانی از نسخه بعدی اسلات های کارت گرافیکیعنی PCI Express 2.0 (که مورد استفاده کارت گرافیک های multi core 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 ‌اين رقم دو برابر مقداری است که در نسخه قبلی (HT2.0) دیده بودیم.

آیتم های مرتبط: