Quo vadis AMD? Plány na rok 2010 a 2011

Nové architektúry CPU – Bulldozer a Bobcat

Meno Bulldozer sme v spojení s firmou AMD počúvali už dlhšiu dobu. AMD s touto novou architektúrou (Bulldozer označuje architektúru CPU, podobne ako u Intelu je označenie najnovšej architektúry Nehalem) procesorov bude zvyšovať výkon predovšetkým v tých oblastiach, kde majú dnešné Phenom-y najväčšie „rezervy“ – viacvláknové aplikácie.
Intel začal už s prvými Core i7 procesormi opäť používať HyperThreading, vďaka čomu sa posielajú do jadra dve vlákna inštrukcií a pre operačný systém sa jedno jadro javí ako jadrá dve. HyperThreading nestojí veľa tranzistorov pri stavbe jadra, možno aj preto je táto technológia prítomná aj v minimalistickom jadre Atom-u.

Prístup AMD bude podobný, no predsa dosť odlišný.

Prosím, zoznámte sa s jedným blokom jadra Bulldozer:



Tento jeden blok, alebo modul, ak chcete, bude najmenším stavebným prvkom budúcich procesorov od AMD. Z dnešných Phenom procesorov ostáva trojúrovňová stavba cache pamäte, L3 cache a NorthBridge (pamäťový radič) bude zdieľaný medzi všetkými Bulldozer blokmi v procesore. Podstatnou zmenou je však dvojica Integer jednotiek v jednom bloku. V každom z dvoch blokov sú štyri pipeline a tiež samostatná L1 inštrukčná a dátová cache. Práve vďaka týmto dvom Integer jednotkám sa bude jeden blok procesora architektúry Bulldozer tváriť pre operačný systém ako dve výpočtové jadrá.

Patrí sa poznamenať, že tento prístup zdvojenia jadier stojí AMD zrejme oveľa viac tranzistorov, ako stojí Intel zavedenie HyperThreadingu (Intel nezdvojuje Integer jednotky, používa po jednom sheduleri pre Floating point aj Integer inštrukcie). V odhade stojí metóda AMD asi 50% plochy jadra navyše, pre porovnanie – HyperThreading stojí niečo menej ako 5%. Aj vysokých 50% je však stále menej, ako pridanie druhého, plného jadra. Navýšenie výkonu sa však očakáva vyššie, ako je to pri HyperThreading-u.

Takéto väčšie zdvojenie jednotiek prinesie AMD podstatné zvýšenie výkonu vo viacvláknových aplikáciách, že sa FP (Floating Point) jednotka zdieľa, nie je vzhľadom na víziu firmy až takým problémom. Vízia o ktorej hovorím je samozrejme Fusion – teda spojenie tradičných x86 CPU jadier s GPU jednotkami na jednom jadre. Väčšina náročných FP výpočtov by sa skôr či neskôr mohla presunúť hlavne na to vhodné GPU jednotky, s akou rýchlosťou sa tento prechod udeje záleží predovšetkým od prispôsobenia trhu a programátorských trendov.



Keďže najmenší stavebný blok Bulldozer architektúry bude mať „dve jadrá“, postavenie „štvorjadrového“ CPU si bude vyžadovať dva takéto moduly. Je to rozdiel oproti dnešným Phenom procesorom, kde každé jadro znamená skutočné jedno jadro – ak sa uzamkne jedno jadro, ostanú tri (v prípade Bulldozer-a by ostali dve). Poskladaním napríklad štyroch Bulldozer blokov dostaneme 8 – jadrový/vláknový procesor.

Bulldozer je naplánovaný niekedy na rok 2011, a to už na 32nm výrobe s použitím high-k materiálov u tranzistorov. Spolu s určitou technológiou power gating-u (takmer úplné odpojenie od napájania nevyužitých častí CPU) to sľubuje oveľa lepšie čísla spotreby, ktoré pre dnešné 45nm Phenom-y stále nie sú hodné pomenovania nízke.

Bobcat

Bobcat je označenie pre x86 procesorové jadro zamerané hlavne pre čo najnižšiu spotrebu. AMD tvrdí, že bude možné vytvoriť procesory so spotrebou na hranici iba 1W. Predpokladáte správne – až toto bude skutočná konkurencia pre Intel Atom.

Ako si ukážeme v ďalšej kapitole, procesory s Bobcat jadrom budú mať namierené hlavne do notebookov typu „ultrathin“ a netbookov. Už dnes má síce AMD procesory Athlon Neo pre ultrathin notebooky, na čistokrvné netbooky si však ešte netrúfa. S Bobcat-om sa to pravdepodobne (konečne) zmení.

O výkone tohto procesora hovorí firma vo svojich prezentáciách iba veľmi zhruba – Bobcat by mal poskytovať 90% výkonu dnešnej strednej triedy na menej ako polovičnej veľkosti plochy jadra. Čo AMD považuje za dnešný mainstream sa dá len špekulovať. S ohľadom na to, že dnešné Intel Atom majú možno polovicu výkonu najlacnejších desktopových Celeronov, a nová generácia veľké zvýšenie neprinesie, vyzerá Bobcat na silného súpera pre Intel. Ak ku tomu bude baliť AMD niektorý zo svojich podarených čipsetov s integrovaným grafickým jadrom, o to lepšie...



V roku 2011 by už mali byť na trhu procesory s jadrom Llano – prvé Fusion procesory s integrovaným grafickým jadrom. Nepôjde ale o žiadnu novú architektúru – x86 jadrá sa prevezmú z dnešných Athlon-ov II X4 (Propus – K10.5) a grafická časť bude 6 upravených SIMD jednotiek (80 stream procesorov v každej jednotke) z Evergreen grafických jadier (Radeon HD5000, DirectX 11). To všetko na novom, 32nm výrobnom procese, integrované do jediného jadra. Je to roziel oproti chystaným procesorom Clarkdale od Intel-u, ktoré síce majú integrované grafické jadro, no na osobitnom 45nm jadre, pričom x86 procesorové jadrá sú zas osobitne na 32nm procese.

Zatiaľ však žiaden Bulldozer s integrovaným GPU.



Čo sa týka výrobných technológií a Globalfoundries, kde si AMD bude nechávať svoje novinky vyrábať, vyzerá situácia nasledovne:



Poznámka pod mapou hovorí o to, že ľavý koniec jednotlivých blokov pre výrobné technológie naznačuje prvé začiatky testovacej výroby, reálne produkty na danom procese sa objavia až ku koncu blokov. 32nm teda až na začiatku 2011, presne rok po Intel-i. 28nm bude možno výrobný proces, ktorý sa použije pre Bobcat procesory – je to ale však iba môj osobný odhad.