Czekając na Buldożer

Procesory Intela, Sandy Bridge, mają mieć premierę na przełomie roku 2010/2011. Ale już teraz wiadomo, że do korzystania z nich będzie potrzebna nowa podstawka (Socket 1155 zamiast Socket 1156), a więc chętni do ich zakupu będą musieli wymienić płytę główną na nowszy model. Użytkownicy układów Intela, którzy niedawno zainwestowali np. 800 zł w dobrą płytę główną, by w przyszłości móc w niej zainstalować jeszcze szybsze procesory, mogą czuć się oszukani. To nie koniec niespodzianek. Krążą pogłoski, że nowe procesory będą miały zablokowaną funkcję overclockingu. Tylko w najdroższych modelach pozostanie ona nadal aktywna.

Wszystko to powoduje, że wielu obecnych użytkowników procesorów Intela chętnie przesiądzie się na nowe procesory AMD – jeśli tylko zapewnią porównywalną wydajność. Będą mogli przynajmniej w ten sposób wyrazić swoje niezadowolenie z praktyk Intela. Przyjrzyjmy się, jaka jest na to szansa.

Firma AMD tuż przed wysłaniem PC Formatu do druku, 24 sierpnia, zaprezentowała oficjalnie więcej szczegółów dotyczących opracowywanych procesorów, więc ocenę ich konkurencyjności w stosunku do układów Intela możemy opierać nie tylko na pogłoskach.

Aby dogonić Intela pod względem rozwiązań technologicznych, AMD opracowuje procesory zintegrowane z układem graficznym – pierwszym będzie Liano. Intel oferuje tego typu procesory od pewnego czasu, ale propozycja AMD będzie się od nich znacząco różnić.

Nowe układy, określane mianem APU (Accelerated Processing Unit), będą stanowiły jeden kawałek krzemu. Komunikacja między jednostkami będzie więc efektywniejsza niż w układach Intela, gdzie są to dwa osobne elementy, które komunikują się ze sobą specjalną magistralą. Ponadto układy AMD mają być wytwarzane w procesie technologicznym 32 nm. Dzięki temu będą mogły pracować z wyższymi częstotliwościami zegara niż dotychczas. Pierwszy procesor tego typu, AMD Liano, ma mieć cztery rdzenie, 2 MB pamięci podręcznej cache L2 i zegar powyżej 3 GHz. Niestety, sama konstrukcja procesora centralnego będzie zbliżona do układów AMD Phenom II lub Athlon II (architektura K10).

Oczywiście pojawią się nowości w postaci usprawnionego kontrolera pamięci, obsługującego moduły DDR3 1600. Niestety, zmiany te są za małe, by nowe procesory AMD mogły konkurować z nadchodzącymi układami Intel Sandy Bridge mocą obliczeniową. Ale…

To nie wydajność centralnego procesora będzie decydowała o sile układu AMD. Jego osiągi będą wypadkową mocy obliczeniowej procesora centralnego oraz dużej wydajności zintegrowanego układu graficznego, który – co warto zaznaczyć – w niczym nie przypomina dzisiejszych układów tego typu.

Ten zastosowany w AMD Liano ma się wywodzić z procesorów serii Radeon HD 5670, ale jego architektura będzie się od nich nieco różnić. Procesor Liano będzie wyposażony w 480 procesorów strumieniowych (Radeon HD 5670 ma ich 400) zgrupowanych po 80 w sześć jednostek, tzw. silniki SIMD (Radeon 5670 ma ich pięć). Oznacza to, że zintegrowany układ graficzny będzie wydajniejszy niż wspomniany Radeon i poradzi sobie ze wszystkimi grami, obecnymi i tymi, które mają się lada chwila pojawić. Obsługuje też funkcje bibliotek DirectX 11. Wydaje się, że ten procesor graficzny będzie bezkonkurencyjny w segmencie rozwiązań średnio- i niskobudżetowych i zostawi konkurencję daleko w tyle.

Rolą zintegrowanego procesora graficznego będzie nie tylko generowanie obrazu. Jeśli dana aplikacja będzie potrafiła wykorzystać potencjał takiego układu graficznego, jego zadania zostaną automatycznie przekierowane do procesorów strumieniowych. Będą one postrzegane przez programy jako specjalistyczne układy zmienooprzecinkowe o ogromnej wydajności.

Dobrym przykładem jest dekodowanie filmu Full HD, które przebiega dużo sprawniej, gdy zajmie się nim zintegrowany układ graficzny zamiast czterech rdzeni Liano. Jednak obecnie takich zastosowań jest niewiele.

Warto dodać, że do układu APU możliwe będzie podłączenie zewnętrznej karty graficznej. Wtedy procesory strumieniowe APU będą służyły np. do przeliczania fizyki w grach, natomiast zadaniem karty graficznej będzie generowanie grafiki. Nie wiadomo jednak, czy będzie możliwe łączenie mocy zintegrowanego układu z mocą zewnętrznej karty graficznej, np. do szybszego generowania obrazu w grach.

Oczekiwanie, że nowe układy AMD będą zgodne ze starą podstawką, a więc będzie je można zainstalować w starych płytach głównych, nie ma logicznego uzasadnienia. Przecież nawet w najnowszej podstawce AMD Socket AM3 producent nie przewidział nóżek zapewniających korzystanie ze zintegrowanej karty graficznej. Niezbędny jest więc inny typ gniazdka procesora na płycie. W chwili pisania artykułu nowa podstawka nosiła nazwę Socket FM1.

Znacznie więcej emocji niż dwa układy na jednym kawałku krzemu budzi nowa architektura procesorów AMD o nazwie Buldożer (Bulldozer), przeznaczona do zastosowań serwerowych oraz wydajnych pecetów. Po raz pierwszy od 2003 roku AMD zaprezentuje układy, których architekturę zaprojektowano od nowa, a nie jako rozwinięcie konstrukcji obecnych procesorów. Fani AMD liczą, że będzie to sukces na miarę procesorów Athlon 64. Buldożery są kreowane na bezpośrednich konkurentów układów Intel Core i7, a nawet nadchodzących procesorów Sandy Bridge.

Procesory bazujące na architekturze Buldożer to przede wszystkim układy serwerowe. Najwydajniejsze jednostki, które zastąpią obecne procesory Opteron z serii 6000, będą miały aż 12 i 16 rdzeni (układy Interlagos). Następcy Opteronów z serii 4000 będą wyposażeni w 6 i 8 rdzeni (układy Valencia). Co ciekawe, procesory Interlagos powstaną z połączenia dwóch 6- lub 8-rdzeniowych procesorów Valencia. Właśnie te procesory trafią najwcześniej do sprzedaży – na początku 2011 roku, a przedtem do testów do partnerów AMD. Testy te pozwolą też oszacować, o ile wzrośnie wydajność procesorów „domowych”, które będą budowane na bazie Valencii.

Procesory o nazwie kodowej Zambezi mają mieć 4, 6 lub 8 rdzeni. Pierwszą zmianą w stosunku do współczesnych procesorów jest kontroler pamięci, który już nie obsługuje pamięci DDR2. Za to pozwoli na współpracę z modułami DDR3 o maksymalnym taktowaniu 1833 MHz. Zambezi będzie wykorzystywał pamięć podręczną drugiego i trzeciego poziomu. Ta ostatnia w 8-rdzeniowym procesorze ma mieć pojemność 8 MB.

Procesor zostanie wyposażony w technologię zwiększającą częstotliwość pracy aktywnych rdzeni w momencie, gdy część rdzeni pozostaje bezczynna (odpowiednik intelowskiego Turbo CORE). Dodatkowo w każdym cyklu zegara wykona więcej instrukcji arytmetyczno- -logicznych niż obecne procesory.

Najciekawiej wygląda sama struktura rdzeni. Otóż dwa jądra procesorów będą połączone w jeden moduł. Taki układ będzie miał wspólną pamięć podręczną drugiego poziomu cache L2, a wszystkie moduły będą miały dostęp do wspólnej pamięci cache L3. Dzięki temu wymiana danych między rdzeniami będzie przebiegała sprawniej. Poza tym oba rdzenie będą miały wspólne jednostki pobierania instrukcji oraz dekodowania rozkazów. Takie rozwiązanie może się okazać skuteczniejsze w przypadku zadań jednowątkowych, które będą efektywniej rozdzielane między dwoma rdzeniami każdego modułu.

Na uwagę zasługują także po dwie jednostki obliczeń zmiennoprzecinkowych, przyporządkowane do każdego z modułów. Nie są to jednak takie jednostki, jak w dotychczasowych procesorach, gdyż operują na multimedialnych potokach danych z rozszerzonym pakietem nowych rozkazów i typów danych (SSE4.2). Dzięki temu będą dysponowały jeszcze większą mocą do obsługi programów bogatych w efekty 3D (np. gry). Przyrost mocy będzie można zaobserwować tylko dla odpowiednio napisanych programów. Trzeba dodać, że najnowsze procesory Intela bazują na razie na rozkazach SSE4. Inną ciekawostką będzie możliwość łączenia jednostek zmiennoprzecinkowych w jeden moduł, który będzie zapewniał dwukrotnie większą precyzję.

Procesory mają być produkowane w procesie 32 nm, co pozwoli na obniżenie poboru energii i zwiększenie taktowania. Wraz z ich premierą ma się też pojawić nowa podstawka AM3r2, ale kompatybilna wstecz z obecną podstawką AM3. Zatem nowe procesory można będzie instalować w obecnych płytach z AM3.

Opisana modułowa konstrukcja procesorów ma kilka zalet w stosunku do rozwiązań obecnie stosowanych. Po pierwsze, dwa rdzenie zajmują znacznie mniej miejsca na powierzchni krzemowej niż klasyczna, dwurdzeniowa konstrukcja. Dzięki temu dodatkowo zostanie ograniczony pobór prądu, a zatem także emisja cieplna. Poza tym ze względu na stosunkowo niedużą powierzchnię krzemową producent będzie mógł uzyskać więcej układów z jednego wafla. To z pewnością przełoży się na niższe koszty produkcji. Ale niekoniecznie na cenę.