Платформа AMD Dragon: дебют процессоров Phenom II X4

Авторы: Владимир Романченко, Дмитрий Софронов
Только что в рамках выставки CES 2009 в Лас-Вегасе компания AMD официально анонсировала новую программно-аппаратную платформу для настольных ПК - AMD Dragon, и вместе с этим были представлены первые процессоры для настольных ПК нового поколения - AMD Phenom II X4. Сегодня мы представляем вниманию наших читателей полный обзор платформенной технологии Dragon и процессоров AMD Phenom II X4. Обзор состоит из двух основных частей. В первой части мы ознакомим вас с особенностями новой платформы, архитектурными усовершенствованиями новых процессоров AMD Phenom II X4, сравним сегодняшние инновации с предыдущим поколением технологий AMD и приведём спецификации новинок. Во второй части мы представим вашему вниманию подробные исследования новой платформы, сравнения её возможностей с флагманом предыдущего поколения AMD и с современными платформами Intel.

Платформа AMD Dragon

Представленная сегодня платформа AMD Dragon приходит на смену анонсированной в ноябре 2007 года платформе AMD Spider, подробно описанной в нашей статье AMD Spider: процессоры Phenom, чипсеты 7-Series и не только. Именно тогда впервые был озвучен новый процессорный бренд AMD Phenom, именно тогда мы узнали об актуальной доселе линейке наборов логики Series 7, куда, в том числе, входит флагманский чипсет AMD 790FX. Первым делом стоит подчеркнуть, что в полной аналогии с платформенной технологией AMD Spider, новая платформа AMD Dragon для настольных ПК также позиционируется как система для энтузиастов. Отныне Dragon – это наиболее производительная платформа на компонентах AMD. Чуть позже – во второй половине 2009, бизнес-системы AMD переберутся на новую DDR3/AM3 платформу Kodiak; для бытовых ПК будут предлагаться DDR3/AM3 платформы AMD Maui и AMD Pisces (впрочем и Dragon к тому времени будет заменён на DDR3/AM3 платформу Leo). За время своего существования платформенная технология AMD Spider отнюдь не пребывала в законсервированном виде. Так, последовательно появлялись новые 65-нм многоядерные процессоры AMD Phenom, включая 4-ядерные, под процессорный разъём Socket AM2+; графические чипы семейства ATI Radeon HD 3800 постепенно эволюционировали до современной серии Radeon HD 4800; и только чипсеты семейства AMD 7 Series остаются актуальными до сих пор. Платформа Spider изначально поддерживала такие технологии как CrossFireX, AMD OverDrive, Microsoft DirectX 10.1, ATI PowerPlay, Cool’n’Quiet 2.0, HyperTransport 3.0 и PCI Express 2.0, полноценное HD видео. Платформенная технология AMD Dragon состоит из трёх ключевых элементов – процессоров, наборов логики и графических карт. Ключевым обновлением, разумеется, выступает новое поколение 4-ядерных процессоров AMD Phenom II X4, выполненных с соблюдением норм 45-нм технологического процесса. По этой причине архитектурные особенности этих процессоров будут рассмотрены подробнее в этой статье несколько ниже. Наборы логики - чипсеты семейства AMD 7 Series, полностью унаследованы от платформы Spider. Более того, именно эти чипсеты скорее всего будут фигурировать и в более поздних платформах, когда будут представлены процессоры под разъём AM3 с поддержкой памяти DDR3. Платформа AMD Dragon унаследовала ключевые характеристики предыдущего поколения платформенной технологии Spider в улучшенном виде и обзавелась рядом новых функций. Наконец, современная графика семейства Radeon HD 4800 также в какой-то мере унаследована от платформы Spider и некоторое время будет оставаться наиболее производительным графическим предложением AMD для настольных ПК. Совокупность возможностей всех компонентов платформы позволяет говорить о следующих новшествах, реализованных в AMD Dragon:

• Оптимизация системы с помощью ПО AMD OverDrive 3.0
• Архитектурные усовершенствования процессоров AMD Phenom II X4 и 45-нм техпроцесс позволяют гибко настраивать производительность системы
• The Ultimate Visual Experience для HD развлечений и игр – благодаря поддержке последних графических решений AMD включая Radeon HD 4870 X2 с 1600 потоковыми процессорами, 2 Гб памяти GDDR5 и производительностью до 2,4 teraFLOPS, появляется возможность высококачественного воспроизведения Blu-Ray контента и HD видеоигр
• Улучшенный антиалиазинг и анизотропная фильтрация - до 24x CFAA (Custom Filter AA)
• Поддержка DirectX 10.1
• Технология ATI CrossFireX
• Технология ATI Avivo HD
• Технология PCI Express 2.0

Однако для выяснения ключевых архитектурных особенностей новой платформы AMD Dragon нам будет достаточно подробным образом ознакомиться с характеристиками процессоров семейства AMD Phenom II X4 и их отличиями от предыдущей процессорной архитектуры.

Процессоры AMD Phenom II X4

В отличие от предыдущего поколения 65-нм процессоров AMD Phenom (K10) под кодовым названием Agena, реализованного на базе общей микропроцессорной архитектуры Barcelona, новые процессоры AMD Phenom II X4 (Deneb) базируются на новом поколении микропроцессорной архитектуры Shanghai с расширениями STARS. Сегодня – на момент анонса новой платформы AMD Dragon, представлены два новых процессора AMD Phenom II X4 для настольных систем – с индексами 940 и 920. Ключевые характеристики процессоров AMD Phenom II X4 940/920 – в таблице ниже. Для вашего удобства мы сравнили их с парой типичных процессоров предыдущего поколения AMD Phenom.

Процессор	Phenom II X4 940	Phenom II X4 920	Phenom X4 9950 Black Edition	Athlon X2 7750 Black Edtion
Техпроцесс	45 нм SOI	45 нм SOI	65 нм SOI	65 нм SOI
Ревизия	Rev.RB-C2	Rev.RB-C2	Rev.B3	Rev.B3
Тактовая частота	3,0 ГГц	2,8 ГГц	2,6 ГГц	2,7 ГГц
Кэш данных L1	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x 2
Кэш инструкций L1	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x4	64 Кб x 2
Кэш L2	512 Кб x4	512 Кб x4	512 Кб x4	512 Кб x2
Кэш L3	6 Мб	6 Мб	2 Мб	2 Мб
Напряжение питания ядра	0,875 - 1,5 В	0,875 - 1,5 В	1,05 - 1,30 В	1,2 - 1,25 В
Процессорный разъём	Socket AM2+ (940-контактный органический microPGA)
Максимальная температура	62°C	62°C	64°C	73°C
TDP (max)	125 Вт	125 Вт	140 Вт	95 Вт

Первые впечатления об изменениях архитектуры новых процессоров: новый 45-нм техпроцесс; возросшая тактовая частота при одновременно уменьшившемся TDP; втрое увеличившийся кэш L3. Теперь подробнее познакомимся с инновациями, реализованными в новых процессорах семейства AMD Phenom II X4. Техпроцесс с применением 45-нм норм и технологии "кремний-на-изоляторе" (Silicon on Insulator, SOI). В сравнении с предыдущим поколением процессоров AMD, выполненным с соблюдением норм 65-нм техпроцесса с SOI, новые процессоры изготавливаются с применением 45-нм техпроцесса с SOI, с использованием иммерсионной (с погружением в жидкость) литографии. Благодаря применению более прецизионного техпроцесса и ряда схемотехнических инноваций удалось снизить термопакет процессоров при более высоких тактовых частотах, снизить энергопотребление процессора в ждущем режиме примерно на 35%. Благодаря применению нового 45-нм техпроцесса также удалось улучшить геометрические показатели процессоров. Так, теперь 758 млн. транзисторов, из которых состоят процессоры семейства AMD Phenom II X4, размещаются на площади кристалла всего 258 мм². Увеличение кэша L3 до 6 Мб (Предыдущее поколение - 2 Мб). В новых процессорах кэш L2 составляет 512 Кб х 4 для 4-ядерных и 512 Кб х 3 для 3-ядерных процессоров; кэш L1 (данные + инструкции) - 64 Кб + 64 Кб на каждое ядро. Таким образом, получается комбинация кэшей L1/L2 с увеличенной втрое распределённой кэш-памятью L3. Такая организация кэш-памяти позволяет значительно уменьшить латентность при доступе к кэш-памяти L2 при сохранении быстрого доступа к кэшу L3. Нововведение должно сказаться на общем росте производительности процессора за счёт заметном улучшенной работы с многопоточными и многозадачными приложениями, поскольку каждое ядро имеет собственный кэш L2 и может обращаться к большому распределённому кэшу L3. Встроенный двухканальный контроллер памяти DDR2 с пропускной способностью до 17,1 Гб/с поддерживает модули памяти: PC2 8500 (DDR2-1066), PC2 6400 (DDR2-800), PC2 5300 (DDR2-667), PC2 4200 (DDR2-533), PC2 3200 (DDR2-400) unbuffered. "Разлоченный" множитель процессора AMD Phenom II X4 940 Black Edition при работе совместно с соответствующими системными платами позволяет изменять множитель и экспериментировать со скоростными и нагрузочными характеристиками системы в широких пределах. Технология Cool'n'Quiet 3.0 в сочетании с энергоэффективным 45-нм дизайном процессоров AMD Phenom II X4 предоставляет значительные возможности экономии расхода энергии. Согласно официальным заявлениям AMD, новая версия технологии энергосбережения на 50% эффективнее нежели предыдущая версия Cool'n'Quiet 2.0. Совместимость. Процессоры AMD Phenom II X4 используют ту же инфраструктуру, что и предыдущее поколение процессоров AMD Phenom X4, тот же 940-контактный процессорный разъём micro Pin Grid Array (microPGA) Socket AM2+. Это позволяет легко произвести апгрейд уже имеющийся системы: для работы с чипами AMD Phenom II X4 скорее всего придётся всего лишь скачать новую прошивку BIOS для имеющейся системной платы и сверится, поддерживает ли эта плата процессоры с TDP 125 Вт. Технология Smart Fetch за счёт интеллектуальной регулировки объёма загрузки кэшей позволяет в некоторых режимах снизить суммарное энергопотребление кэшей L1/L2/L3 до 21%. Технология HyperTransport 3.0, знакомая нам по предыдущей архитектуре, также трудится в новых процессорах AMD Phenom II X4. Также в этой архитектуре реализована хорошо известная по прежним дизайнам Архитектура AMD64 with Direct Connect. С точки зрения внутренней схемотехники новой микроархитектуры, следует отметить, что 4-ядрные процессоры Phenom II X4 полностью и почти без изменений (без радикальных изменений) унаследовали весь список архитектурных улучшений STARS, впервые реализованных в архитектуре Barcelona (Agena). Это относится к 128-битному контроллеру памяти с поддержкой до DDR2-1066 с возможностью работы в 2-канальном 64-битном режиме для независимого выполнения операций записи и чтения памяти; физическое адресное пространство при этом увеличилось до 48 бит, а поддержка памяти до 256 Тб. Это относится к планировщику задач с плавающей запятой Wide Floating Point Accelerator, поддерживающему 36 новых 128-битных операций, и к поддержке 128-битных операций SSE в дополнение к возможностям прежней 64-битной архитектуры. Процессоры также способны обрабатывать до двух операций SSE и одного SSE переноса за такт. Буфер модуля выборки инструкций у процессоров Phenom II X4 имеет 32-байтную структуру, а модуль предсказания ветвлений обладает 512-ходовым предсказанием непрямых ветвлений. Производительность кэша данных увеличена с одной 64-битной загрузки за такт до одной 128-битной загрузки за такт, а производительность кэша данных L2 - контроллера памяти увеличена до 128-битной загрузки за такт. Также в новых процессорах реализована поддержка технологии AMD Virtualization Technology с функцией быстрой индексации Rapid Page Indexing, и поддержка системы динамического управления тактовой частотой по каждому ядру.

---

В заключение, переходя к сугубо прикладным аспектам сегодняшнего анонса, то есть, к тестированию реальной системы на базе процессора Phenom II X4, хотелось бы упомянуть о политике позиционирования компанией AMD новой платформы Dragon. Как и в предыдущем случае Spider, компания AMD делает акцент на доступность своей платформы. К примеру, в официальных документах упоминается оптовая цена процессора Phenom II X4 940 на уровне $275, и этот фактор вкупе с доступной стоимостью остальных компонентов платформы подаётся как значительное преимущество перед конкурентами. Говоря иными словами, даже если в каких-то приложениях процессору процессора Phenom II X4 не хватит производительности для чемпионских лавров, AMD "намекает" на сравнение ценников чипов схожей производительности. Что ж, при подведении итогов мы обязательно учтём эти тактичные намёки.