La familia AMD 10h , o K10 , es una microarquitectura de microprocesador de AMD basada en la microarquitectura K8. [1] Los primeros productos Opteron de tercera generación para servidores se lanzaron el 10 de septiembre de 2007, seguidos por los procesadores Phenom para computadoras de escritorio, que se lanzaron el 11 de noviembre de 2007 como los sucesores inmediatos de la serie de procesadores K8 ( Athlon 64 , Opteron , Sempron de 64 bits ).
Nomenclatura
Parece que AMD no ha utilizado la nomenclatura K (que originalmente significaba "Kriptonita" en el procesador K5 [2] ) desde el momento posterior al uso del nombre código K8 para la familia de procesadores AMD K8 o Athlon 64 , ya que ninguna convención de nombres de nomenclatura K más allá de K8 ha aparecido en documentos oficiales y comunicados de prensa de AMD después de principios de 2005.
El nombre " K8L " fue acuñado por primera vez por Charlie Demerjian en 2005, en ese momento escritor en The Inquirer , [3] y fue utilizado por la comunidad de TI en general como una abreviatura conveniente [4] mientras que según los documentos oficiales de AMD, la familia de procesadores se denominó "Tecnología de procesador de próxima generación AMD". [5]
La microarquitectura también se ha denominado Estrellas , ya que los nombres en código de la línea de procesadores de escritorio se denominaban estrellas o constelaciones (los modelos Phenom iniciales tenían nombres en código Agena y Toliman ).
En una entrevista en vídeo, [6] Giuseppe Amato confirmó que el nombre clave es K10 .
El propio The Inquirer reveló que el nombre clave " K8L " se refería a una versión de bajo consumo de la familia K8, posteriormente denominada Turion 64 , y que K10 era el nombre clave oficial de la microarquitectura. [4]
AMD se refiere a ellos como procesadores de la familia 10h , ya que son los sucesores de los procesadores de la familia 0Fh (nombre en código K8). 10h y 0Fh hacen referencia al resultado principal de la instrucción del procesador x86 CPUID . En numeración hexadecimal , 0Fh (h representa la numeración hexadecimal) equivale al número decimal 15, y 10h equivale al decimal 16. (La forma "K10h" que aparece a veces es un híbrido incorrecto del código "K" y el número de identificación de la familia).
Calendario de lanzamiento y entrega
Cronología
Información histórica
En 2003, AMD describió las características de las próximas generaciones de microprocesadores después de la familia de procesadores K8 en varios eventos y reuniones de analistas, incluido el Microprocessor Forum 2003. [7] Las características descritas que se implementarán en los microprocesadores de próxima generación son las siguientes:
En junio de 2006, el vicepresidente ejecutivo de AMD, Henri Richard, tuvo una entrevista con DigiTimes y comentó sobre los próximos desarrollos de procesadores:
P: ¿Cuál es su perspectiva general sobre el desarrollo de la tecnología de procesadores AMD durante los próximos tres a cuatro años?
R: Bueno, como comentó Dirk Meyer en nuestra reunión de analistas, no nos quedamos de brazos cruzados. Hemos hablado de la actualización de la arquitectura K8 actual que llegará en 2007, con mejoras significativas en muchas áreas diferentes del procesador, incluido el rendimiento de números enteros, el rendimiento de punto flotante, el ancho de banda de memoria, las interconexiones, etc.
— Vicepresidente ejecutivo de AMD, Henri Richard, Fuente: Entrevista de DigiTimes con Henri Richard [8]
Demostraciones en vivo
El 30 de noviembre de 2006, AMD presentó en vivo por primera vez en público el chip de cuatro núcleos nativo conocido como "Barcelona", [9] mientras se ejecutaba Windows Server 2003 64-bit Edition. AMD afirma que ofrece un escalamiento del 70 % del rendimiento en cargas del mundo real y un rendimiento mejor que el del procesador Intel Xeon 5355 con nombre en código Clovertown . [10]
El 24 de enero de 2007, el vicepresidente ejecutivo de AMD, Randy Allen, afirmó que en pruebas en vivo, en relación con una amplia variedad de cargas de trabajo, "Barcelona" pudo demostrar una ventaja de rendimiento del 40% sobre los procesadores de cuatro núcleos de doble procesador (2P) Intel Xeon con nombre en código Clovertown comparables. [11] El rendimiento esperado de punto flotante por núcleo sería aproximadamente 1,8 veces el de la familia K8, a la misma velocidad de reloj. [12]
El 10 de mayo de 2007, AMD celebró un evento privado en el que se mostraban los procesadores Agena FX y los chipsets que se avecinaban. Uno de los sistemas que se mostró fue la plataforma AMD Quad FX con una tarjeta gráfica Radeon HD 2900 XT en el chipset RD790 que se avecinaba . También se demostró que el sistema convertía en tiempo real un videoclip de 720p a otro formato no revelado mientras los 8 núcleos se utilizaban al 100 % con otras tareas. [13]
Microarquitectura hermana
El día del analista de diciembre de 2006, el vicepresidente ejecutivo Marty Seyer anunció un nuevo núcleo móvil con nombre en código Griffin, lanzado en 2008 con tecnologías de optimización de energía heredadas de la microarquitectura K10, pero basado en un diseño K8.
Error de TLB
En noviembre de 2007, AMD dejó de entregar procesadores Barcelona después de que se descubriera un error en el buffer de traducción (TLB) del stepping B2 que rara vez podía llevar a una condición de carrera y, por lo tanto, a un bloqueo del sistema. [14] Un parche en BIOS o software solucionó el error al deshabilitar la memoria caché para las tablas de páginas, pero estaba relacionado con una penalización de rendimiento del 5 al 20%. Se publicaron parches de kernel que evitarían casi por completo esta penalización para Linux . En abril de 2008, AMD lanzó al mercado el nuevo stepping B3, que incluía una corrección del error y otras mejoras menores. [15]
Características
Tecnología de fabricación
AMD ha introducido los microprocesadores fabricados con un ancho de característica de 65 nm utilizando tecnología de silicio sobre aislante (SOI) , ya que el lanzamiento de K10 coincide con la rampa de volumen de este proceso de fabricación. [16]
Estándares DRAM compatibles
Se sabe que la familia K8 es particularmente sensible a la latencia de la memoria, ya que su diseño gana rendimiento al minimizarla mediante el uso de un controlador de memoria en el chip (integrado en la CPU); la latencia aumentada en los módulos externos anula la utilidad de la característica. La RAM DDR2 introduce cierta latencia adicional sobre la RAM DDR , ya que la DRAM es impulsada internamente por un reloj a un cuarto de la frecuencia de datos externa, en lugar de la mitad de la DDR. Sin embargo, dado que la frecuencia del reloj de comando en DDR2 se duplica en relación con DDR y se han introducido otras características de reducción de latencia (por ejemplo, latencia aditiva), las comparaciones comunes basadas solo en la latencia CAS no son suficientes. Por ejemplo, se sabe que los procesadores Socket AM2 demuestran un rendimiento similar utilizando SDRAM DDR2 que los procesadores Socket 939 que utilizan SDRAM DDR-400. Los procesadores K10 admiten SDRAM DDR2 con clasificación de hasta DDR2-1066 (1066 MHz). [17]
Mientras que algunos procesadores K10 de escritorio son AM2+ y solo admiten DDR2, un procesador K10 AM3 admite tanto DDR2 como DDR3. Algunas placas base AM3 tienen ranuras tanto para DDR2 como para DDR3 (esto no significa que se puedan instalar ambos tipos al mismo tiempo), pero en su mayoría solo tienen DDR3.
Los procesadores de escritorio Lynx solo admiten DDR3, ya que utilizan el zócalo FM1.
Características de la microarquitectura
Las características de la microarquitectura incluyen las siguientes: [18]
Factores de forma
Socket AM2+ con DDR2 para las series Phenom y Athlon 7000 de 65 nm
Socket AM3 con DDR2 o DDR3 para Semprons y las series Phenom II y Athlon II de 45 nm. También se pueden utilizar en placas base AM3+ con DDR3. Tenga en cuenta que, si bien todos los procesadores Phenom K10 son compatibles con versiones anteriores de Socket AM2+ y Socket AM2 , algunos procesadores Phenom II de 45 nm solo están disponibles para Socket AM2+. Los procesadores Lynx no utilizan AM2+ ni AM3.
Socket F con DDR2, DDR3 con procesadores Shanghai y Opteron posteriores
Adiciones y extensiones al conjunto de instrucciones
Nuevas instrucciones de manipulación de bits ABM : recuento de ceros a la izquierda (LZCNT) y recuento de población (POPCNT)
Nuevas instrucciones SSE denominadas SSE4a : instrucciones combinadas de cambio de máscara (EXTRQ/INSERTQ) e instrucciones de almacenamiento de transmisión escalar (MOVNTSD/MOVNTSS). Estas instrucciones no se encuentran en SSE4 de Intel
Soporte para instrucciones de operación de carga SSE no alineadas (que anteriormente requerían una alineación de 16 bytes) [19]
Mejoras en el flujo de ejecución
Unidades SSE de 128 bits de ancho
Interfaz de caché de datos L1 más amplia que permite dos cargas de 128 bits por ciclo (a diferencia de dos cargas de 64 bits por ciclo con K8)
Latencia de división de enteros más baja
Predictor de bifurcación indirecta de 512 entradas y una pila de retorno más grande (tamaño duplicado respecto de K8) y un búfer de destino de bifurcación
Optimizador de pila de banda lateral, dedicado a realizar incrementos/decrementos del puntero de pila de registros
Instrucciones CALL y RET-Imm de ruta rápida (anteriormente microcodificadas), así como MOV desde registros SIMD a registros de propósito general
Planos de energía divididos para el núcleo de la CPU y el controlador de memoria/puente norte para una administración de energía más efectiva, primero denominado Dynamic Independent Core Engagement o DICE por AMD y ahora conocido como Enhanced PowerNow! (también denominado Independent Dynamic Core Technology), que permite que los núcleos y el puente norte (controlador de memoria integrado) escalen el consumo de energía hacia arriba o hacia abajo de forma independiente. [20]
Apagado de partes de los circuitos del núcleo cuando no están en carga, denominada tecnología "CoolCore".
Mejoras en el subsistema de memoria:
Mejoras en la latencia de acceso:
Soporte para reordenar cargas antes de otras cargas y tiendas
Precarga de instrucciones más agresiva , precarga de instrucciones de 32 bytes en comparación con los 16 bytes de K8
Prefetcher de DRAM para almacenar en búfer lecturas
Escritura diferida en ráfagas almacenadas en búfer en la RAM para reducir la contención
Cambios en la jerarquía de memoria:
Precargar directamente en la caché L1 en lugar de en la caché L2 con la familia K8
Caché de víctima L3 asociativo de 32 vías con un tamaño de al menos 2 MB, compartido entre núcleos de procesamiento en una sola matriz (cada uno con 512 K de caché L2 exclusiva independiente), con una política de reemplazo que tiene en cuenta el uso compartido.
Diseño de caché L3 extensible, con 6 MB planificados para el nodo de proceso de 45 nm , con los chips con nombre en código Shanghai .
Cambios en la gestión del espacio de direcciones:
Dos controladores de memoria independientes de 64 bits, cada uno con su propio espacio de direcciones físicas; esto ofrece la oportunidad de utilizar mejor el ancho de banda disponible en caso de que se produzcan accesos aleatorios a la memoria en entornos con muchos subprocesos. Este enfoque contrasta con el diseño "entrelazado" anterior, en el que los dos canales de datos de 64 bits estaban limitados a un único espacio de direcciones común.
Buffers Lookaside etiquetados más grandes; soporte para entradas de página de 1 GB y un nuevo TLB de página de 2 MB y 128 entradas
Dos núcleos AMD K10. Algunos procesadores de la serie 5000 son chips de Propus o Deneb; todos los chips de la serie 5200 son chips de Propus o Deneb, cada uno tiene dos núcleos deshabilitados [24]
Las APU de escritorio de primera generación basadas en la microarquitectura K10 se lanzaron en 2011 (algunos modelos no ofrecen capacidad gráfica, como Lynx Athlon II y Sempron X2).
Todos los modelos de las series A y E cuentan con gráficos integrados de clase Redwood en la matriz ( BeaverCreek para las variantes de doble núcleo y WinterPark para las variantes de cuatro núcleos). Los modelos Sempron y Athlon excluyen los gráficos integrados. [32]
Algunos modelos son compatibles con la tecnología Turbo Core para un funcionamiento más rápido de la CPU cuando la especificación térmica lo permite
Algunos modelos son compatibles con la tecnología Hybrid Graphics para ayudar a una tarjeta gráfica discreta Radeon HD 6450, 6570 o 6670. Esto es similar a la tecnología Hybrid CrossFireX actual disponible en las series de chipsets AMD 700 y 800.
Dos o cuatro núcleos K10 mejorados con nombre en código Husky [ cita requerida ] (K10.5 [ cita requerida ] ) sin caché L3 y con gráficos integrados de clase Redwood en la matriz ( WinterPark para las variantes de doble núcleo y BeaverCreek para las variantes de cuatro núcleos)
Hay dos generaciones de procesadores basados en K10 para servidores: Opteron 65 nm y 45 nm .
Sucesor
AMD dejó de desarrollar CPU basadas en K10 después de Thuban y optó por centrarse en productos Fusion para computadoras de escritorio y portátiles de uso general y productos basados en Bulldozer para el mercado de alto rendimiento. Sin embargo, dentro de la familia de productos Fusion, las APU como los chips de las series A4, A6 y A8 de primera generación (APU Llano) continuaron utilizando núcleos de CPU derivados de K10 junto con un núcleo gráfico Radeon. K10 y sus derivados se dejaron de producir con la introducción de las APU basadas en Trinity en 2012, que reemplazaron los núcleos K10 en la APU con núcleos derivados de Bulldozer.
Familia de derivadas 11h y 12h
Familia Turion X2 Ultra 11h
La microarquitectura de la Familia 11h era una mezcla de los diseños K8 y K10 con menor consumo de energía para computadoras portátiles que se comercializaron como Turion X2 Ultra y luego fueron reemplazadas por diseños completamente basados en K10. [1]
Familia Fusión 12h
La microarquitectura de la Familia 12h es un derivado del diseño K10: [37] [38]
Se reutilizaron tanto la CPU como la GPU para evitar complejidad y riesgos.
La integración física y de software diferencia las microarquitecturas Fusion (APU)
Dos nuevos buses para que la GPU integrada acceda a la memoria (llamadas interfaces Onion y Garlic)
AMD Fusion Compute Link (Onion): interfaces con la memoria caché de la CPU y la memoria coherente del sistema (consulte coherencia de caché )
Radeon Memory Bus (Garlic): interfaz no coherente dedicada conectada directamente a la memoria
Discusiones en los medios
Nota : Estas discusiones en los medios se enumeran en orden ascendente de fecha de publicación.
"El director técnico de AMD habla sobre las futuras tecnologías de AMD". AnandTech. 14 de octubre de 2005.
"AMD describe sus objetivos futuros (en su mayoría no específicos por el momento)". TechReport. 17 de octubre de 2005. Archivado desde el original el 30 de diciembre de 2006. Consultado el 19 de agosto de 2006 .
"AMD tiene en la mira a Z-RAM para cachés densos". CNet News. 20 de enero de 2006.
"AMD otorga licencias para Z-RAM". SlashDot. 21 de enero de 2006.
"El procesador K8L de AMD duplicará la cantidad de unidades FPU en 2007". Geek.com. 24 de febrero de 2006. Archivado desde el original el 12 de enero de 2016. Consultado el 7 de junio de 2015 .
"Información preliminar sobre los chips AMD64 Rev G y H". The Inquirer. 3 de marzo de 2006. Archivado desde el original el 12 de marzo de 2006.{{cite news}}: CS1 maint: unfit URL (link)
"Entrevista con Henri Richard (Parte 2)". DigiTimes. 14 de marzo de 2006.
"AMD demuestra la descarga del coprocesador de hardware". LinuxElectrons. 20 de marzo de 2006. Archivado desde el original el 21 de octubre de 2006.
"Implementación de FPGA mediante HTT coherente". The Inquirer. 26 de marzo de 2006. Archivado desde el original el 12 de enero de 2016.{{cite news}}: CS1 maint: unfit URL (link)
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Enlaces externos
Sitio web oficial de AMD
Introducción a los procesadores AMD de cuatro núcleos
DarkVision Hardware: AMD habla sobre las futuras innovaciones del K9 y K10
Se presentan los procesadores AMD Opteron de próxima generación con diseños OEM récord y una ruta de actualización nativa de cuatro núcleos (comunicado de prensa oficial de AMD del 15 de agosto de 2006)
Informe de PC Watch sobre el K10 basado en el AMD Technology Analyst Day de 2004 y 2005 (en japonés)
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Guía de optimización de software para procesadores AMD de la familia 10h y 12h