AMD Opteron 6376 6272 6212推土机系列

zhangyu1112

简介
AMD“推土机”是代号Bulldozer（推土机）的全新架构,“推土机”架构最早是在2007年年中提出的，当时计划采用45nm工艺，2009年上半年发布，竞争Intel Nehalem，不过可能是因为45nm K10 Phenom系列进展不顺，新架构被推迟了。在AMD的发展规划中在2009-2010年间都是45nm Phenom打天下，32nm工艺产品要到2011年才会发布，也就是“推土机”架构。 “推土机”是AMD彻底重新设计的核心，将成为AMD下一代高性能处理器技术，用于客户端和服务器领域，相比于Opteron 6100系列会增加33%的核心、大约50%的性能。作为崭新一代的处理器构架，AMD“推土机”将采用32nm SOI工艺，这让“推土机”相比“Magny-Cours”皓龙处理器可以在不增加功耗的前提下增加33%的核心数量、增加50%的吞吐量。与AMD之前所有处理器都有所不同的是，“推土机”采用了“模块化”的设计，每个“模块”包含两个处理器核心，这有些像一个启用了SMT的单核处理器。每个核心具有各自的整数调度器和四个专有的管线，两个核心共享一个浮点调度器和两个128位FMAC乘法累加器。
性能介绍
　一、CMP和SMT 　　首先有必要来回顾一下CMP和SMT的优劣势： CMP：CMP的方式非常直接，简单种理想的状况下，一个双线程SMT核心几乎可以等同于一个双核处理器，并且能耗上还要低的多。 但SMT的效率根据负载不同会有很大差异，AMD认为在真实的应用情况中，一个双线程SMT核心仅仅等同于1.3个常规核心的效能，因为很多时候线程都在执行资源而不是等待主内存响应，换句话说，如果主内存不再是瓶颈，SMT的执行单元就过剩了，而一个SMT核心也就不再比一个单纯的核心更高效，毕竟SMT核心需要增加一些电路设计，比一个单纯的核心成本要高一些。 　　二、推土机架构分析　 　　AMD“推土机”将采用32nmSOI工艺，这让“推土机”相比“马尼库尔”皓龙处理器可以在不增加功耗的前提下增加33%的核心数量、增加50%的吞吐量。与AMD之前所有处理器都有所不同的是，“推土机”采用了“模块化”的设计，每个“模块”包含两个处理器核心，这有些像一个启用了SMT的单核处理器。每个核心具有各自的整数调度器和四个专有的管线，两个核心共享一个浮点调度器和两个128位FMAC乘法累加器。所不同的，在K10架构中，ALU和AGU共享三个管线（平均1.5个），“推土机”中每个核心整数单元管线的数量增加为4个，2个AGU专有、2个ALU专有。L1缓存也有所不同，在K10架构中，每个核心具有64KB L1指令缓存和64KB L1数据缓存；而“推土机”每个核心具有16KBL1数据缓存、每个模块具有64KB双向L1指令缓存，至于减小的L1缓存是否会影响性能还有待观察。两个核心共享L2缓存，模块之间共享L3缓存及北桥。 AMD“推土机”模块 “模块”和“核心”，这让我们不免会产生混淆，实际对于用户们来说，没必要去刻意的关注“模块”的概念，这只不过是AMD在设计上的称谓，而当产品投放市场的时候，依旧会以核心数量为标识，比如我们说采用推土机架构的“Interlagos”服务器处理器具有16个核心，而不会说是8个模块。对于为何采用这种“模块”设计的主要原因，AMD表示是“为了减少CPU的冗余电路”。如果采用CMP的方式，随着核心数量的增加，CPU的核心面积也会越来越大，重复的电路也会越来越多，功耗也会随之增加——因为CMP是采用复制核心的方式。而采用“模块”设计可以大大减少冗余电路，这对核心的大量增加很有意义。比如“推土机”，两个核心共享浮点部分，对于大部分服务器应用来说，整数运算的部分要远远高于浮点运算（高性能计算除外），所以将浮点执行单元共享并不会影响大多数应用中的性能。而整数部分则不是共享的，否则会造成瓶颈。 上文我们回顾过CMP和SMT设计的特点，我们可以把AMD“推土机”架构看做是介于这两种之间的一种设计：两个线程（核心）共享浮点执行单元，但是各自具有独立的整数执行资源。这看上去像是SMT的另一种形式，或者说是经过AMD改良的一种“AMD式的第三种方式”。但与传统的SMT设计不同，SMT仅仅复制的是核心的存储部分，一个线程一个存储模块（registerfile），而AMD“推土机”架构中，每个线程复制的是完整的整数执行单元硬件，一个线程具有一个存储模块（registerfile）和一组完整的整数执行单元。 AMD“推土机”核心架构的一些特性每个线程具有独立的整数执行单元是AMD“推土机”和双线程SMT设计的主要区别。不过从“推土机”的设计来看，这并不像真正意义上的“CMP双核”，毕竟两个核心还要共享浮点执行单元，或者可以称之为“1.5核”。这样设计的好处就是能够大大节省晶体管的数量、降低核心面积和功耗，同时降低成本。即使不是真正的“双核”，但不难想象这样的设计要比SMT更加高效，相比之下，传统的SMT设计可以称之为是一种“1.2核”的设计。 AMD表示平均计算下，一个单独的“推土机”核心执行两个线程可以达到1.8核CMP的效率，但是，这样的数字也是要依赖于负载情况。虽然“推土机”的模块设计要比传统的SMT设计在执行效率上更高，但是增加的整数执行单元也提高了成本和能耗。另外，没有意外的话，AMD“推土机”应该具备很好的浮点计算性能。AMD表示虽然FPU是被两个线程共享的一个部分，如果给予足够的内存带宽，芯片将具有很高的

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