Bulldozer från början till slut | AMD FX-8150: Bulldozer gör entré på marknaden [Test]

AMD FX-8150: Bulldozer gör entré på marknaden [Test] - Bulldozer från början till slut

Processorer Recensioner - Publicerad 2011-10-12 06:01 Skriven av Jacob Hugosson, Anton Karmehed

Lanseringen av Bulldozer har minst sagt inte gått som planerat. Förutom de många förseningarna under 2011 är det värt att tillägga att det AMD släpper idag inte är första generationens Bulldozer. Redan 2007 tillkännagav AMD att man hade något nytt på gång, en ny arkitektur byggd från botten och upp. Det här skulle bli deras första helt nya arkitektur sedan lanseringen av K7 år 1999. Man utlovade en produkt som skulle släppas 2009 baserad på den nya arkitekturen. Det skulle bli världens första processor med åtta kärnor för konsumenter. Man hade även en sexton-kärnig planerad för servermarknaden.

Bulldozer_20

Processorn som skulle lanseras 2009 var byggd på en arkitektur AMD kallade för Bulldozer med deras 45nm SOI-tillverkningsteknik. Men Bulldozer försvann spårlöst, och anställda på AMD har på senare tid erkänt att det berodde på att det inte skulle blivit en konkurrenskraftigprodukt på marknaden.

Vart gick det fel med Bulldozer? Utifrån AMD:s designval för dagens Bulldozer är det inte svårt att gissa sig till vad som hände. Det var en produkt byggd på 45nm, med vad vi tror var åtta individuella kärnor dessutom är kretsen redan rätt stor på 32nm (men mer om det senare). Vi pratar alltså om en riktigt stor krets, där man troligtvis blivit tvungen att dra tillbaka på klockfrekvenserna för att hålla strömförbrukningen i schack. AMD bestämde sig istället för att fräscha upp vad man hade och lanserade Phenom II vilket vi bara kan anta var rätt beslut vid den tidpunkten.

Det ovan var alltså vad AMD hade att arbeta med, men på den tiden var det nog bara aktuellt med en 128-bit FPU. Tillbaka till skrivbordet med Bulldozer, AMD hade nu en ny grund att arbeta på även om den aldrig kom ut på marknaden. AMD trodde på Bulldozer, men den kunde bli bättre. Målet i sikte var nu att få ned kretsytan och strömförbrukning, utan att göra stora uppoffringar på prestandan.

Det här låter inte bara svårt, utan vi kan bara tänka oss vilken utmaning man stod inför. Det AMD letade efter var att få det bästa ur tre världar, där man alltid måste kompromissa på minst en punkt för att höja de andra. AMD ville inte bara ha kakan, de ville äta den också. Vad var alternativen?

CMP (Chip-level multiprocessing) är vad AMD och Intel levererat fram till idag, flerkärniga processorer. Problemet är att det endast finns en tråd per kärna, vilket gör att varje kärna har fler resurser än vad som faktiskt används och oftast inriktar sig på ren prestandakraft. Det var exakt det man inte var ute efter.

SMT (Simultaneous multi-threading) är en teknik Intel numera använder i sina processorer och kallar för HT (Hyper-threading). Vad tekniken gör är att tvinga två trådar att arbeta med samma kärna och tävla om de tillgängliga resurserna. Det förlitar sig även på att mjukvaran inte kan dra nytta till fullo av en kärna vilket ofta är fallet. Men i de fallen då koden är rätt skriven för att dra nytta av en kärnas alla resurser vilket ofta är fallet på servermarknaden kan det vara bäst att stänga av SMT för att inte tappa prestanda. Det talas ofta om att SMT kan öka prestandan med 30%, och i värsta fall sänka den med -5%.

Någonstans på vägen måste någon av AMD:s ingenjörer tittat på Sun Microsystems (numera Oracle) och fått en uppenbarelse. Deras Sparc-processor använde ett koncept som kallas för CMT (Cluster multi-threading). Det går ut på att flera kärnor delar med sig av de tillgängliga resurserna. Hjulen börjar sättas i rulning för dagens Bulldozer-arkitektur, var det här lösningen på deras problem?

CMT (Cluster multi-threading) är en helt annorlunda teknik. Målet här är att ta två, eller fler kärnor som får dela resurser. I AMD:s fall har man tagit två kärnor. Hur man går tillväga med en CMT-design är helt upp till företaget själv, och det finns inga enkla regel som säger att en CMT-baserad arkitektur måste uppfylla vissa kriterier. Men med de CMT-baserade arkitekturer som finns på marknaden idag, handlar det oftast om att FPU (Floating-point unit) som är speciellt gjord för att utföra flyttalsberäkningar. Det är exakt det här AMD har gjort.

Ovan ser vi ett blockdiagram över dagens Bulldozer-arkitektur utrustad med åtta kärnor. Det här går inte att jämföra när AMD satte två kärnor på samma bit kisel och kallade det en tvåkärnig processor 2005. Det var fortfarande två separata kärnor, med egna resurser, med eget cache-minne som kommunicerade via en minneskontroller. Bulldozer-arkitekturen är ett helt ny skapelse.