羿龙来袭——解析AMD Phenom处理器

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轻松学技术:从目前已经推出的Phenom(中文名:羿龙)处理器来看,分为Phenom 8000系列和9000系列,其中8000系列是三核处理器,9000系列是四核处理器。Phenom处理器的特点是:1.共享L3缓存;2.支持DDR2 1066(以后会有支持DDR3的处理器出现);3.Cool'n'Quiet 2.0技术(凉又静2.0技术);4.HyperTransport 3.0。

经过了近两年的平静,AMD在处理器领域终于又掀起了波澜,推出了Spider(蜘蛛)平台,而其中的K10处理器自然是Spider平台的重要组成部分。这次,展现在我们眼前的是Phenom 9000系列和Phenom 8000系列处理器。其中Phenom 9000系列是四核处理器,Phenom 8000系列是三核处理器。在明年AMD也会推出Phenom的双核处理器。而这些放弃了一直以“Athlon”命名的处理器也预示着AMD产品线开始改朝换代。

双核、三核、四核:Phenom家族产品布局

在K10全新架构下,AMD将拥有三大系列的Phenom产品,Phenom双核版本定位于主流市场,主要竞争对手为酷睿2双核系列。在2008年第一季度,AMD将推出Phenom x2 GE系列产品,也就是AMD公布的速龙6000系列,其热设计功耗仅为45W,内建512KB二级缓存和2MB三级缓存,支持HpyerTransport 3.0总线技术。这将是明年的主流产品。

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Phenom 8000系列是一个比较“另类”的系列产品,拥有AMD K10架构的所有特性,其最大的特点是集成了三个核心,相比当前的双核处理器,Phenom 8000的性能要高出20%~40%,而零售价格估计在1500元左右。显然,AMD认为在周边设备和软件环境还没有达到一定水平的情况下,四核处理器有时反而会造成浪费,双核心又有些力不从心,此时三核心是最好的选择,而Phenom 8000解决了价格与性能上的平衡。

根据以往的发展规律,我们可以预见四核处理器肯定是2008年以后的主角,Intel与AMD将围绕此问题进入新一轮竞争,而高端处理器往往是厂家的颜面所在,为此,AMD发布了Phenom四核处理器(即Phenom 9000系列),其中包括Phenom 9500、Phenom 9600、Phenom 9700等型号,它们都有一个共同的特点:采用Socket AM2+接口,支持HpyerTransport 3.0总线技术,L2缓存为2MB(512KB×4),共享2MB L3缓存,集成DDR2内存控制器,支持DDR2 1066内存,其中Phenom 9500、Phenom 9600的热设计功耗为95W,而Phenom 9700的热设计功耗则为125W。

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Phenom三核处理器设计架构
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Phenom四核处理器

特色:共享L3缓存

目前主流处理器都具备了一级缓存和二级缓存,而Phenom处理器进行了大胆的创新设计,它具备了2MB共享三级缓存,配合每个核心独立的512KB二级缓存使用,让Phenom处理器的性能大大提升。我们知道,二级缓存是一级缓存的缓冲器,二级缓存的作用是存储CPU处理时需要用到、一级缓存又无法存储的数据。同样的道理,三级缓存可以看作是二级缓存的缓冲器,三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存,Phenom处理器在拥有三级缓存后,进一步提高了Phenom处理器的运行效率。

在此之前,三级缓存一般在高端服务器的CPU中被采用,然而随着图形处理、高清视频和3D游戏版本的提升,仅依靠二级缓存已经难以满足需求,特别是高端多核处理器,过多的提升二级缓存容量不仅增加了生产成本,同时缓存的利用效率也不够高。据测试数据显示,三级缓存对高端双核或四核处理器的帮助非常大,在Phenom处理器中,由于采用了2MB三级缓存构架设计,不再需要对每个CPU核心共用的数据进行同步,而是共同在三级缓存中直接调用,再加上拥有了AMD平衡智能缓存技术,这样就可以大幅减少延迟,进一步提升每个核心利用率,在进行繁重的多任务应用中,整体性能提升比较显著。

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Phenom的三级缓存构架设计

技术小贴士:128bit浮点运算优势

Phenom处理器采用了128bit浮点运算单位,与64bit浮点运算相比,128bit浮点运算最大的优势是一次执行的指令级更多。因为在Phenom处理器中,浮点加法和乘法运算部分都被扩展为128bit,由此可以极大地加强双精度浮点运算的性能,可以提升工作效率和减少产生宏指令的个数。

HT 3.0:解决总线传输瓶颈

Phenom处理器采用了HyperTransport 3.0技术,HyperTransport是AMD推出的快速数据传输技术,它可以在内存控制器、磁盘控制器以及PCI总线控制器之间提供更高的数据传输带宽。HyperTransport的工作方式和DDR类似,它采用了双向传输管道设计,使得在同一个总线中模拟出两个独立数据链进行点对点数据双向传输,理论上最大数据传输带宽提升了一倍,HyperTransport 1.0版本具备800MHz及1GHz频率,数据传输带宽为6.4GB/s及8GB/s。由于HyperTransport 2.0版本采用了Dual-data技术,因而数据传输频率提升到1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz。

HyperTransport 1.0和2.0版本的速度是固定不变的,无论处理器频率多高,HyperTransport带宽始终相同,这在很大程度上制约了高频率CPU的性能发挥,采用了HyperTransport 3.0技术后,其运行速度将与处理器频率直接挂钩,这使得Phenom处理器的性能得到了充分发挥。在常规16bit通道模式下,HyperTransport 3.0最高频率可达2.6GHz,双向传输带宽提升至20.8GB/s。而32bit位宽的HyperTransport 3.0总线在高频率运行模式下,则可以提供高达41.6GB/s的总带宽,能够解决大型程序的带宽需求,比如播放1080p高清视频或运行高分辨率3D游戏,Phenom处理器将会更加流畅。

延续经典:内存控制器

AMD K8处理器最大的特色就是集成了内存控制器,Phenom处理器也不例外,它将内存控制器集成到了CPU核心中,CPU可直接与内存进行数据交换,直接对内存进行访问操作,传输延迟大大降低,有效地提高了处理效率。Phenom处理器内建的内存控制器,可以支持DDR2 1066内存规格,大大降低了因内存带来的延迟。更高的带宽速度配合更低延迟的内存,将有利于让Phenom处理器的处理效率更出色。同时,Phenom处理器的内存控制器支持48位硬件寻址能力,让它可以对256TB容量的物理内存进行寻址,并让理论性能提升25%以上。

因为目前DDR3内存并不普及,所以现在的Phenom处理器并不支持DDR3内存。但在2008年年底,AMD将推出45nm版本的Phenom处理器,由于HyperTransport 3.0可向下兼容,使得45nm版本的Phenom处理器可应用在AM2、AM2+及AM3平台上,兼容性相当出色。老用户可购买Phenom四核处理器,可直接插在AM2主板上使用,此时系统将以HyperTransport 2.0模式运行,尽管性能上有一些损失,但降低了升级成本,对于升级用户非常实惠。

Cool'n'Quiet 2.0:功耗调节更合理

每一次CPU构架的变革,都要围绕功耗行,在新一代Phenom处理器中,AMD将采用多项节能新技术,其中包括Dual Dynamic Power Management双重动态电源管理技术、CoolCore独立动态核心技术、Cool'n'Quiet 2.0节能技术,据AMD官方称,在开启以上节能技术后,Phenom处理器的功耗可大大降低,消费级应用平均功耗32W,办公级应用平均功耗29W,以满足不同应用平台的使用需要。

Phenom处理器的每个核心都可利用Cool'n'Quiet 2.0节能技术,它们可以根据负载情况运行在不同的频率下,可以更有效地利用资源,同时还达到了节能的目的。Cool'n'Quiet 2.0还加了独立的动态核心管理,四个核心都可以独立调整频率,这使得节能效率更高。该技术支持分离电源层的主板设计和设置独立核心频率的能力,可根据个别核心使用调整频率和释放更多内存存取空间,用户可以选择性地将CPU某一部分暂时关闭,让其温度降低下来,等到需要使用的时候再打开。

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双重动态电源管理技术

双重动态电源管理技术则应用在新一代主板的设计上,允许处理器和内存控制器拥有独立的电压,任何一方电压的降低,完全不影响另外一方的正常使用,在性能和节能上取得了比较好的平衡。Phenom处理器还支持多点热量监控功能,CPU会自动侦测每个核心的温度,一旦核心温度过高,多点热量监控可以让CPU侦测到这种情况后自动关掉,使得CPU安全性得以保障。该功能对超频爱好者非常实用。

写在最后

Phenom发展趋势

随着Intel 45nm处理器的发布,AMD需要依靠Phenom处理器来挽回局面,在2008年的处理器市场中,AMD将会形成高端Phenom四核处理器、中端Phenom三核处理器与Phenom双核心理器、中低端Athlon双核处理器与Sempron单核处理器的完整产品线。AMD此次对处理器产品线进行了全面革新,并且定位非常清晰而准确,这足以证明AMD对Phenom处理器抱有很大希望,并且为了实现Spider平台的普及,AMD正在积极推动Phenom四核处理器的上市,并希望以此对抗Intel刚刚发布Penryn四核处理器。

从Phenom处理器的特点来看,Phenom三核处理器可能成为市场中的一个热点,尽管四核处理器拥有性能上的优势,但Phenom三核处理器不但拥有超越双核处理器的性能,而且与四核心处理器相比,价格也要实惠得多,这种三核心处理器设计方案,将为用户提供一种高性价比的PC娱乐解决方案。