Test: AMD Athlon 64 X2 3800+

Produktet er venligst udlånt af: http://www.AMD.com
Produktet distribueres i DK af: http://www.Techdata.dk
Link til producentens website: http://www.AMD.com

Teknologi og arkitektur:

32bit vs. 64bit:

Som nævnt i tidligere tests er den største nyhed ved disse processorer, at de kan afvikle 64bit operationer. Og lad os lige genopfriske hvad det egentlig betyder.



Indtil for nylig havde AMD den eneste Windows kompatible 64bit processor, men med Prescott har Intel fået EMT64, som også kan afvikle 64bit applikationer. Windows XP 64bit er lige blevet færdig, men det betyder ikke, at man skal bruge dette Windows, da både Intels og AMDs 64bit processorer også kan afvikle 32bit applikationer. Fordelen ligger også i at man ikke er afhængig af at software leverandøren bliver færdig med at udvikle 64bit udgaven af en given applikation, da man selvfølgelig bare bruger den "gamle" 32bit udgave på det nye AMD64 system. Noget som sikkert også vil hjælpe lidt på IT budgettet.



Hvor ligger så begrænsningerne i 32 bit systemet? Jo den primære grund, som AMD også skriver i deres materiale til pressen, er muligheden for at bryde 2^32 = 4Gb begrænsningen. Argumentet er, at vi brugere fordobler vores ram kapacitet for hver 18 måneder, alt imens prisen ca. falder 30 % for hver fordobling og at vi derfor inden for den nærmeste fremtid vil få brug for de mængder i den størrelse.


HyperTransport:

En af de ting som den nye serie af AMD processor kunne tilbyde, som der virkelig er revolutionerende, er HyperTransport som tit forkortes HT. Dette har ikke noget at gøre med Intels Hyper Threading. Med HyperTransport er det lykkedes AMD at fjerne en flaskehals i system arkitekturen; FSB kommunikationen mellem processor og Nordbroen. I overclocking sammenhænge kaldes HT dog stadig for FSB af forståelsesmæssige grunde.

I stedet for at bruge den traditionelle FSB til at snakke med Nordbroen på, bruger AMD nu deres HyperTransport port. Modsat tidligere, kan kommunikationen nu køre begge veje samtidigt. Altså, man kan både sende/modtage data samtidigt.

Båndbredden på denne kommunikation skulle, teoretisk, være på 4GB/s for hver vej. Dette vil sige at der, igen teoretisk, er 8GB/s i alt, da den kan køre begge veje samtidigt.


Memory controlleren:

En af de største og vigtigste innovationer ved Athlon 64 i forhold til Athlon XP, er den indbyggede memory controller.

Med Athlon XP og tidligere processorer og samtlige Intel processorer var det chipsæt og bundkortproducenternes opgave at lave en effektiv memory controller. Denne sad i Northbridge chippen, som beskrevet ovenfor, linket sammen med processoreren via FSB'en. Ud over dette indeholdt Northbridgen også en AGP controller. Southbridge chippen blev brugt til diverse controllere til eksterne eller interne enheder (f.eks. harddisk, USB enheder, PCI kort osv.) og var forbundet til Northbridgen via PCI bussen.

På Athlon 64 har AMD valgt at integrere deres egen memory controller og derved eliminere Northbridge chippens vigtigste funktion. Som følge heraf er det reelt kun nødvendigt med en chip til chipsættet, hvilket NVIDIA bruger, mens Via dog stadig holder sig til North- og Southbridge princippet.

Ved at integrere memory controlleren direkte på processoreren kan der opnås lavere latencies og større båndbredde. Effekten udeblev dog heller ikke og RAM båndbredden fik et stort skub i den rigtige retning ved skiftet til Athlon 64.

Ulempen er så, at hvis man ønsker at skifte til en anden type RAM, f.eks. DDR2 vil det ikke kun kræve et byt bundkort og RAM, men også at en ny processor med en anden memory controller og med rimelige sikkerhed også en anden socket.

Venice og San Diego kernerne:

Bynavne siger I? Nej, det er skam bare AMDs navngivning af 2 af deres kerner til Athlon 64 CPU'erne. De første Athlon 64 CPU'er kom med Newcastle og Clawhammer kernerne, som efterhånden er ved at være udfaset til fordel for nyere og bedre kerner som Winchester, Venice og San Diego.
De 3 nye kerner er stort set identiske med Clawhammer og Newcastle kernerne, men hvorfor dog så lancere nye kerner, når de gamle fungerer fint? Svaret er ganske simpelt; ny teknologi = bedre kerner.
Det nye ved Winchester kernen var primært skiftet til 90nm produktionsteknik, men oven i det har AMD selvfølgelig brugt chancen til at forbedre et par småting hist og her, bl.a. den indbyggede RAM controller, så denne er kompatibel med flere RAM. Som følge af 90nm produktionsteknikken udviste Winchester kernen et lavere strømforbrug og temperaturer end Clawhammer og Newcastle, men var begrænset af lave clockfrekvenser. De hurtigste processorer blev derfor stadig lavet på de gamle kerner og det er Venice og San Diegos opgave at skubbe MHz grænsen endnu højere op.

En ny produktionsteknik kaldet Dual Stress Liner (DSL) teknologi har gjort det muligt for AMD at lancere deres hidtil hurtigste desktop CPU FX-57 med en clockfrekvens på 2,8GHz. DSL nedsætter transistorernes responstid og varmeudvikling og tillader op til 24% hurtigere transistorer kontra 15-20% hurtigere ved brug af SOI (Silicon-on-insulator). Jeg vil henvise til X-Bit Labs for mere info (http://www.xbitlabs.com/articles/cpu/display/athlon64-venice_2.html ).

Ud over højere clokfrekvenser har Venice og San Diego selvfølgelig også fået et par forbedringer med oven i hatten. Førnævnte optimering af RAM controlleren er en af dem, mens understøttelse for Intels instruktionssæt SSE3 er en anden. Et problem ved Winchester kernen, er at man ikke kan køre med 1T timing med 4 single sided RAM moduler installeret. Denne fejl skulle være rettet i Venice og San Diego, mens man stadig må nøjes med 2T når der er 4 double sided RAM moduler installeret. Mht. SSE3 instruktionerne så vil de ikke gøre store forskel indtil videre, men kan sikkert bruges i fremtidige applikationer.

Hvad er så forskellen mellem Venice og San Diego? Også her er svaret ganske simpelt; størrelsen på Level2 Cachen. Venice har 512KB og San Diego har 1MB.

Venice er rettet mod de gængse dekstopbrugere og kan derfor findes på alle Athlon 64 processorer under 3700+/4000+, mens San Diego er rettet mod mere seriøse brugere og entusiaster og kan derfor kun findes på Athlon 64 3700+/4000+, FX-55 og FX-57.

Generelt kan man forvente lavere temperaturer, højere clockfrekvenser, bedre overclocking potentiale, bedre ydelse og kompatibilitet med flere RAM med Venice og San Diego kernerne i forhold til Newcastle og Clawhammer og til dels i forhold til Winchester kernene

Dualcore arkitekturen:

AMD havde allerede dual-core i tankerne da man designede K8-kernen og derfor har man også en ganske helstøbt løsning klar. Det mest naturlige at sammenligne med er naturligvis Intel's Smithfield-kerne, der strengt taget er to Prescott-kerner side om side.

Hos Intel er begge kerner fuldstændigt selvstændige og når de skal kommunikere med hinanden sker det ud af processoren og via systembussen. Dette er faktisk præcis det samme man vil se i et dual-setup med to selvstændige CPU'er og det giver naturligvis lidt af en flaskehals. I hvert fald udnytter man ikke de muligheder dual-core lægger op til.

Ved nyere Intel CPU'er tilgangen til dual core ændret fra Smithfield, idet det ikke længere blot er to kerner i en CPU med delt Front Side Bus.

AMD's tilgang til tingene er med mere sammensmeltning for øje. Begge CPU-kerner har godt nok egen execution-del og egen L2 cache, men de deler den indbyggede memory-controller. Ligeldes deler de også tilgangen til Hyper-Transport bussen.



Dette har AMD gjort ved en speciel crossbar-funktion og en System Request Queue, hvilket er en gennemtænkt løsning. Data, der skal beregnes, vil altså i visse tilfælde slet ikke skulle forlade CPU'en, men vil blot blive lagt i kø til behandling. Dette giver en potentiel ydelsesfordel og selvom den er svær at påvise lige nu vil software med tiden kunne drage fordel af denne funktionalitet, hvis softwaren altså er skrevet korrekt. Mange spår i hvert fald at AMD med denne arkitektur har endnu en tilføjelse til den genistreg de lavede, da de med K8 arkitekturen flyttede northbridgen og memorycontrolleren ind i selve CPU'en.

Men der også ulemper ved dette komplekse design. Én af de vigtigste kommer på baggrund af Intel's udmelding om at man vil fortsætte med at tilbyde single-core udgaver af fremtidige processorer, der ellers er udviklet med to kerner. Med den arkitektur Intel har præsenteret vil man uden de store problemer kunne lukke den ene af de to kerner af og sælge eksempelvis en Smithfield som single-core. Man kan herved forestille sig at Intel i fremtiden vil sælge dual-core chips, hvor den ene kerne er defekt, som en single-core CPU. På den måde vil man kunne opretholde rigtigt gode yields på sin produktion. AMD vil med tiden sikkert nok søge en lignende løsning, men den ligger ikke så lige for, som Intel's gør.

Et andet problem vi finder er båndbredde. Da X2 og Opteron XX5 CPU'erne deler memorycontrolleren, deler de også al adgang til RAM. Og det betyder at de 6.4GB/s, der tildeles i båndbredde med DDR400 RAM og en 128-bit bred bus, skal deles imellem de to processorer. AMD vil på langt sigt løse det med hurtigere hukommelse - DDR2-667 nævnes - men lige nu er det faktisk den eneste alvorlige flaskehals man vil se. AMD har dog både nævnt muligheden for at overgå til low latency DDR500 hukommelse og en mere intelligent memory-controller, men for den første udgave af X2-serien er det deling, der må til.

Heldigvis er første udgaver af X2 baseret på den nye E-stepping (henholdsvis Toledo og Manchester-kernerne - afhængig af L2 cache størrelse) og E-steppingen er netop kendt for en forbedret memory-controller. Ligeledes er den kendt for at implementere en række af SSE3-instruktionerne, der altså også er med i X2.

Endnu en ting, E-steppingen bragte, var endnu lavere strømforbrug og her overrasker dual-core igen positivt. Hvor Intel's Smithfield er en radiator uden lige, har AMD formået at få dual-core ned på et meget lavt merforbrug. Omkring 20% mere strøm skal der til med den ekstra processor-kerne og det gør at en 90nm dual-core processor lægger sig forbrugsmæssigt lige imellem en 90nm Athlon 64 og en 130nm Athlon 64, hvis altså clockfrekvensen er ens, naturligvis. Dette er yderst imponerende og vidner om at AMD har godt fat i at begrænse varmeproblemet.

Noget andet AMD gerne vil begrænse, er udgifterne til nyt hardware. Således er det en ren fornøjelse at dual-core CPU'erne blot kræver en opdateret BIOS for at virke i et eksisterende socket 939 bundkort. Hvor Intel måtte havde helt nye chipsets på gaden, er det kærkomment at AMD i så høj grad tilgodeser eksisterende Athlon 64 ejere (på socket 939 forstås).

En anden side af sagen er så at AMD ellers har været ganske gode til at skifte sockets. På bare 18 måneder har Athlon 64 serien kørt på både socket 754, 939 og 940, hvilket ikke har gjort det helt smertefrit at være Athlon 64 køber/ejer. AMD melder også ud nu at man i 2006 vil skifte over til en ny socket M2, der vil have 1207 pins. Det kommercielle navn på denne socket bliver sandsynligvis socket F og med dette skift vil socket 754 - og sandsynligvis også 939 - få dødsstødet.

Her kunne AMD godt lære lidt af Intel, der ikke skifter pin-antal så ofte. AMD gjorde det jo heller ikke med K7-kernen, hvor socket A holdt i flere år, men noget tyder på at dette er prisen man må betale for den indbyggede memorycontroller, der tilføjer en del kompleksitet til design af processorerne.

Og så skal der lyde en stor tak til Klavs S, som har været så venlig at sammenfatte afsnittet om dualcore arkitektur. I kan læse hele hans artikel under HT Exclusive.