Athlon 64. di dicembre sono ufficialmente disponibili a listino i primi processori Athlon 64 X2 realizzati

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1 I nuovi Athlon 64 AMD vara il nuovo processo produttivo che nel corso del 2007 sarà utilizzato per la produzione dei primi Athlon 64 a quattro core. Intanto prende forma il progetto Fusion che vedrà la luce in chiusura del Di Michele Braga a 65 nm Dall inizio dello scorso mese di dicembre sono ufficialmente disponibili a listino i primi processori Athlon 64 X2 realizzati con tecnologia a 65 nanometri. AMD ha avviato la produzione in volumi con le nuove linee della Fab36 (Dresda) che, oltre alla nuova tecnologia di fabbricazione del silicio, utilizzano wafer da 300 mm. Le immediate conseguenze di questa migrazione sono l incremento dei vo- NEL DVD I GRAFICI DELLE PRESTAZIONI E IL CONFRONTO CON LA VERSIONE A 90 NM lumi produttivi e al tempo stesso la riduzione del costo di ogni singolo pezzo, grazie alla maggiore superficie disponibile sui wafer e alle minori dimensioni dei die prodotti. La tabella di marcia prevede che entro il secondo trimestre di quest anno sarà ultimato il passaggio di tutta la produzione dai 90 ai 65 nanometri (nm). Il primo core prodotto è Brisbane, ovvero uno shrink del core Windsor utilizzato per gli attuali Athlon 112

2 64 X2 (dual core) su socket AM2 con tecnologia a 90 nm. Brisbane integra lo stesso numero di transistor di Windsor ed è disponibile nella sola versione con doppia cache L2 da 512 KByte (1 MByte complessivo). Il fatto che non sia stata ridisegnata da subito anche la versione di Windsor con 1 MByte di cache L2 per ogni core, indica che il primo obiettivo di AMD è quello di ridurre i costi dei propri processori così da poter competere in modo più efficace con le soluzioni Core 2 Duo di Intel. Poiché il nuovo processo produttivo non ha introdotto alcuna modifica a livello architetturale, le differenze tra le due generazioni di processori sono da ricercare nelle dimensioni del die, nella proprietà termiche e elettriche, così come in alcuni particolari svincolati dall architettura vera e propria. Il passaggio dai 90 ai 65 nm ha portato una riduzione di oltre il 30% della superficie del die, mentre il parametro Tdp (Thermal Design Power) è pari a 65 W, ovvero lo stesso dei modelli della famiglia Energy Efficient con core Windsor. In questo caso però il controllo dell emissione termica deriva in modo diretto dal processo produttivo e non è ottenuto attraverso la selezione dei die in grado di operare con tensioni di alimentazione inferiori a quelle dei modelli con Tdp da 89 W. Detto ciò passiamo in rassegna le novità tecniche che caratterizzano Brisbane. Con quest ultimo AMD ha modificato il passo dei moltiplicatori che governano il legame tra la frequenza base e quella finale del processore: dal moltiplicatore intero si è passati a quello frazio- Brisbane Come i modelli Energy Efficient caratterizzati da Tdp pari a 65 W, anche il nuovo Athlon 64 X2 con core Brisbane è distinguibile attraverso la dicitura ADO all inizio del nome serigrafato sul processore. nato così che ora la frequenza effettiva può essere incrementata di 100 MHz alla volta. Questo accorgimento permetterà di allargare l assortimento delle frequenze disponibili e fornirà una maggiore flessibilità all intera offerta di Athlon 64 X2. Al momento sono disponibili quattro versioni di processori con core Brisbane: (2,6 GHz), (2,5 GHz), (2,3 GHz) e (2,1 GHz). Entro la metà dell anno è previsto il rilascio dei modelli (2,7 GHz) e (2,8 GHz), ai quali dovrebbero aggiungersi versioni con frequenze operative inferiori e caratterizzate da un Tdp di 35 W. L utilizzo di moltiplicatori frazionati ha un impatto non solo sulle possibili frequenze operative del core, ma anche su quelle delle memorie; come abbiamo analizzato più volte, infatti, la frequenza di queste ultime è determinata in base a quella teorica del processore, ovvero in base al suo moltiplicatore, attraverso una tabella di corrispondenza contenente divisori interi non modificabili. Sono quindi pochi i casi in cui è possibile sfruttare le memorie Ddr 800 alla loro frequenza di specifica; nella maggior parte dei casi la frequenza sarà inferiore e nel caso delle nuove Cpu con moltiplicatori frazionati la situazione non è cambiata. Al pari di Windsor anche Brisbane implementa la tecnologia di virtualizzazione identificata da AMD con il nome in codice Pacifica Virtualization Technology. Il supporto in hardware alla virtualizzazione, sebbene non vi siano ancora in commercio software in grado di sfruttarlo in modo completo ed efficiente, fornisce un accesso ottimizzato alle risorse del processore e al controller di memoria. I processori AMD dotati di questa tecnologia utilizzano infatti tag specifici sulle informazioni in transito in modo che i dati che provengono o che sono destinati alla macchina reale o a quella virtuale possano essere identificati in modo più efficiente già a livello hardware del processore. Alla luce di quanto abbiamo appena analizzato è chiaro che l obiettivo primario di Brisbane non è di incrementare le prestazioni Uno scorcio della cleanroom della Fab36 di Dresda dove si produce a 65 nm. 113

3 Come cambiano i nomi dei prodotti ATI dopo l acquisizione da parte di AMD Tra i vari argomenti toccati nel corso dell Analyst Day dello scorso 14 dicembre, AMD ha mostrato come è stata portata a termine la propria riorganizzazione interna a seguito dell acquisizione di ATI. Ora sono presenti tre divisioni, ciascuna delle quali dispone di risorse dedicate per la ricerca e lo sviluppo, ma al tempo stesso in grado di lavorare in modo sinergico per lo sviluppo di prodotti che coprono diverse aree di competenza. Le tre divisioni sono quella relativa alle Cpu, quella per le Gpu e quella dedicata allo sviluppo di soluzioni per l elettronica di consumo (CE). L azienda di Sunnyvale è intervenuta da subito in modo pesante anche sull immagine esterna del nuovo gruppo: il giorno successivo all acquisizione dal sito di ATI è scomparso il classico colore rosso che ha lasciato il posto al verde AMD. Anche molti prodotti della società canadese hanno visto sparire il marchio ATI a favore di quello AMD. Ecco quindi come sono cambiate le cose nel corso di poche settimane. Tutti i prodotti relativi alla grafica per Pc e per il mondo delle console mantengono il brand e il logo ATI; la stessa politica è stata adottata anche per le soluzioni chipset indirizzate alle piattaforme per processori Intel. I chipset per i processori Athlon 64 sono invece già stati rinominati e ora sono commercializzati con il brand e il logo AMD. Per quanto riguarda le soluzioni Soc (System on a chip) per dispositivi portatili, dove ATI aveva una ampia fetta di mercato, troveremo solo il brand e il logo AMD. Infine rimangono i processori per i quali ovviamente nulla è cambiato. della linea Athlon 64 X2, ma piuttosto di permettere a AMD di acquisire competenza sul processo produttivo e di fornire processori a basso costo per contrastare i Core 2 Duo sia sul fronte del prezzo sia su quello delle prestazioni per watt. L esperienza accumulata permetterà all azienda di essere pronta quando arriverà il momento per il rilascio della nuova architettura K8L. I nuovi modelli Athlon 64 X2 a 65 nm Il 2007 di AMD Famiglia Athlon 64 X2 Athlon 64 X2 Athlon 64 X2 Athlon 64 X2 Modello Core (MHz) Bus (MHz) Cache L1/L2 2x128KB/ 2x128KB/ 2x128KB/ 2x128KB/ 2x512KB 2x512KB 2x512KB 2x512KB Core Brisbane Brisbane Brisbane Brisbane Numero Core Tecnologia (nm) 65 SOI 65 SOI 65 SOI 65 SOI Transistor (milioni) Die (mmq) TDP (W) Tecnologie A/B/C/D/E A/B/C/D/E A/B/C/D/E A/B/C/D/E Package OPGA OPGA OPGA OPGA Socket AM2 AM2 AM2 AM2 Prezzo ($ x pezzi) Legenda: A = AMD64 Technology. B = Enhanced Virus Protection. C = Cool n Quiet. D = Controller di memoria Ddr a doppio canale 128 bit. E = Pacifica Virtualization Technology L avvio delle linee di produzione a 65 nanometri rappresenta per AMD un traguardo importante perché sarà proprio con questa tecnologia che vedrà la luce il prossimo progetto K8L. I processori Opteron saranno i primi ad avvalersi della nuova architettura che dovrebbe poi trovare una rapida diffusione in tutta la linea Athlon 64 sia in versione quad core sia dual core. I processori della generazione K8L saranno di tipo monolitico, ovvero ospiteranno più core su un singolo pezzo di silicio; come per gli attuali core saranno presenti cache L1 (128 KByte) e L2 (512 KByte) di tipo esclusivo, mentre l aggiunta di una cache L3 (inizialmente si tratterà di 2 MByte) di tipo condiviso permetterà la condivisione delle informazioni tra i diversi core. Questi comunicheranno tra loro in modo diretto grazie alla progettazione di tipo monolitico. Le innovazioni più importanti saranno a carico della gestione della memoria in quanto il controller integrato sarà ripartito in due elementi separati, ciascuno dei quali con un ampiezza di 72 bit (64 bit per i dati e 8 bit per il controllo della parità) a differenza dell unico canale a 144 bit (128 bit per i dati e 16 bit per il controllo della parità) utilizzato nelle attuali architetture K8. La maggiore granularità del controller dovrebbe permettere una gestione migliore degli accessi in cui sono richieste poche informazioni, mentre non ci saranno differenze sostanziali durante le fasi di accesso in cui vengono trasferite 114

4 Fusion (s) Buffer Crossbar Memory (s) Cache Memory controller HT Links Fusion dovrebbe essere il primo a integrare su un singolo pezzo di silicio il core di una Cpu, quello di una Gpu e il controller per la memoria di sistema. grosse moli di dati. Poiché l aumento del numero di unità di elaborazione integrate in un singolo package determina un incremento del calore dissipato che non può essere fronteggiato con il semplice passaggio a un processo produttivo più raffinato, il K8L si avvarrà di un nuovo sistema di gestione delle tensioni di alimentazione e del risparmio energetico. La nuova architettura implementerà una gestione indipendente per i core e per il controller di memoria delle tensioni di alimentazione e delle frequenze operative. Per quanto riguarda i core questo significa che il processore lavorerà internamente a frequenze diverse a seconda del carico di lavoro di ogni singolo core; la gestione indipendente del controller di memorie permetterà di mantenere inalterate le prestazioni di quest ultimo anche quando il processore sarà in stato di idle. A livello della microarchitettura le modifiche vedranno l aggiunta delle istruzioni SSE4 e la capacità Le evoluzioni modulari dell architettura Fusion General Purpose Data Centric Gaphics Centric Video Media Centric Uno sguardo al futuro Video L approccio modulare delle soluzioni derivate da Fusion darà vita a una vasta gamma di processori da dedicare a compiti generici o specifici. di gestire le istruzioni SSE in modalità dual 128 bit, senza che ogni istruzione debba essere scomposta in due da 64 bit come avviene nell attuale generazione di processori Athlon 64. I progettisti AMD hanno lavorato sullo scheduler in virgola mobile che nel K8L dispone di 36 vie con un ampiezza di banda raddoppiata da 64 a 128 bit; è stata inoltre raddoppiata l ampiezza della banda a disposizione per il fatch delle istruzioni portandola da 16 a 32 bit, così come è stata incrementata l ampiezza del bus di comunicazione tra la cache L1 e quella L2 che passa da 128 a 256 bit (due bus indipendenti). I primi processori desktop derivati dal K8L dovrebbero vedere la luce entro la metà di quest anno e dovrebbero permettere ad AMD di colmare il divario che sussiste ora tra l architettura K8 e quella Core di Intel. Per il momento l industria dei processori ha come obiettivo quello di incrementare il numero dei core all interno di ogni processore; si tratta di core tutti uguali organizzati a seconda dei casi in strutture a silicio monolitico con una complessa gestione delle risorse in comune, oppure di più core affiancati in un solo package e comunicanti attraverso un bus come se fossero su due socket distinti. Come abbiamo scritto più volte le architetture a struttura parallela hanno dimostrato di essere un modo efficace per incrementare le prestazioni, anche se è necessaria la riscrittura della maggior parte del software in circolazione. Per il prossimo futuro AMD ritiene che la specializzazione dei core presenti in ogni processore sia la strada da seguire per ottenere un ulteriore incremento delle prestazioni. A fianco del progetto K8L, AMD ha in cantiere lo sviluppo di diverse architetture basate su questa idea e la prima che vedrà la luce sarà Fusion, ovvero una generazione di processori all interno dei quali saranno presenti il core di una Cpu e La piattaforma utilizzata per le prova è una Asus M2R32-MVP che utilizza il chipset Crossfire Xpress 3200, rinominato AMD 580X Crossfire dopo l acquisizione dell azienda canadese da parte di AMD. 115

5 quello di una Gpu in solo package. Fusion, che sarà il primo prodotto realizzato sfruttando in modo sinergico il know-how di AMD e quello proveniente da ATI, mira a sfruttare al meglio l integrazione del controller di memoria sul silicio del processore e allo stesso tempo la flessibilità garantita dalla tecnologia HyperTransport. Lo spostamento della Gpu all interno del package del processore, e più nello specifico sullo stesso silicio della Cpu, permette di ottenere latenze inferiori nell accesso alla memoria (Cpu, Gpu e controller di memoria risiederanno sullo stesso pezzo di silicio) così come un miglior rapporto prestazioni per watt; queste caratteristiche risultano particolarmente interessanti soprattutto nell ottica delle soluzioni per il mercato mobile. Fusion dovrebbe arrivare per la fine del 2008 o all inizio del 2009 e aprire la strada alle successive soluzioni multi core per le quali AMD prevede di utilizzare un approccio di tipo modulare. Il processore sarà quindi realizzato utilizzando, a seconda dello scopo per il quale è indirizzato, più unità di calcolo di tipo generico (Cpu) o un maggior numero di quelle di tipo specializzato (Gpu o altro). Lo sviluppo di queste soluzioni richiederà un grosso sforzo in termini di progettazione, ma anche di sviluppo delle tecnologie di fabbricazione successive a quelle a 65 nm. I risultati della prova Athlon 64 X (Brisbane) (Windsor) SYSmark 2004 SE Overall Internet Content Creation Office Productivity Cinebench 9.5 (CB-) Rendering (singola Cpu) Rendering (multi Cpu) Multiprocessor Speedup 1,87 1,87 Pov-Ray 3.7 Beta (min:sec) Rendering (singola Cpu) Rendering (multi Cpu) Sony Vegas 7 (sec) Audio e Video Test ds max 9 (min:sec) Rendering PC Pro Rendering Dragon Paint.NET (sec) 2 Thread 38,9 38,7 1 Thread 74,7 75,5 La prova Nel nostro laboratorio abbiamo messo a confronto diretto il nuovo Athlon 64 X con core Brisbane a 65 nanometri e quello con core Windsor a 90 nanometri. Per la prova abbiamo utilizzato una scheda madre Asus M2R32-MVP basata sul chipset AMD 580X Crossfire (ex ATI Crossfire Xpress 3200) che abbiamo equipaggiato con un kit di memoria Ddr 2 Cor- sair Twin2X C4D, con una scheda grafica ATI Radeon X1950 Pro e un disco Seagate Barracuda da 500 GByte. Tutti i test che abbiamo eseguito, fatta eccezione per il Sysmark 2004 SE che fornisce un indice di prestazione generale del sistema, sono orientati a mettere sotto stress il processore di sistema e sono sviluppati per avvalersi dell elaborazione parallela su più processori o core. Poiché i due Athlon 64 X2 con core Brisbane e Windsor sono contraddistinti dalle medesime caratteristiche tecniche, non ci aspettavamo differenze significative in termini di prestazioni e i test eseguiti lo hanno confermato: in tutti i benchamark le due Cpu hanno fatto segnare risultati equivalenti. I vantaggi per l utente finale consisteranno in un minor costo del processore e in una minore emissione termica a tutto vantaggio di chi utilizza telai di piccole dimensioni o ricerca soluzioni a bassa emissione rumorosa. Confronto tra core: Brisbane vs. Windsor Roadmap delle tecnologie produttive AMD Processore Athlon 64 X2 Athlon 64 X2 Core Brisbane Windsor Tecnologia produttiva 65 nm Soi 90 nm Soi Stepping G1 F2 Numero di transistor (mil) Dimensioni del die (mmq) Cache L1 2 x 128 KByte 2 x 128 KByte Cache L2 2 x 512 KByte 2 x 512 KByte Frequenza HT MHz 2000 MHz Tensione di alimentazione 1,25 / 1,35 V 1,30 / 1,35 V Temperature operative da 49 a 72 C da 55 a 70 C Thermal Power Design 65 W 89 W Socket AM2 AM nm (300 mm) 90 nm (200 mm) 65 nm 32 nm 45 nm Ricerca Sviluppo Produzione

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