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推土機
(美國AMD公司研發的微處理器架構)
鎖定
- 中文名
- 推土機
- 外文名
- AMD FX
- 公 司
- AMD
- 面 向
- 高端發燒級用户
- 取 代
- 羿龍II
推土機架構簡介
AMD於2011年10月正式推出全新處理器微架構“推土機”。
按照AMD的設計理念,推土機架構要在多線程應用中提供性能、成本和功耗的平衡,並專注於高頻率、資源共享,以實現在下一代應用環境中的最佳吞吐、最快速度。為達此目的,推土機採用了其它任何處理器都沒有過的模塊化設計,整數核心、浮點核心按照2:1的比例組成一個個模塊,每個模塊既可以相當於傳統的兩個物理核心,又可協作運行。
從產品家族序列上看,推土機屬於AMD Family 15h。這是K8架構之後開始使用的新型序列。在此之前,Family 10h、11h、12h、14h分別代表服務器和桌面版K10、筆記本移動版K10、Llano APU、Bobcat APU,13h則被很自然地跳過去了。
推土機架構分析
推土機多核心技術
模塊
雙核心一模塊(3張)
最終結果就是能夠高效優化資源的雙核心模塊化。整數管線、一級數據緩存等頻繁使用的功能在每個核心裏都有單獨的功能單元,預取、解碼、浮點管線、二級緩存等功能單元則在兩個核心裏共享使用。這種設計可以讓每個核心都能在需要的時候使用更大的、更高性能的功能單元,比每個核心都擁有自己獨立的小型功能單元更節省核心面積。
這種設計理念的一個直接體現就是核心面積。八核心推土機是AMD公司歷史上製造的最大規模芯片,集成了大約12億個晶體管,但通過功能單元的合理分配,以及32nm SOI新工藝的應用,核心面積被控制在僅僅為315平方毫米,比六核心、45nm工藝的Phenom II X6還要小9%,比四核心、32nm HKMG工藝的Sandy Bridge也只大了46%。
推土機浮點單元
推土機中的浮點單元也經過了完全重新設計,可以在不同核心之間共享資源。每個推土機模塊內都有共享的兩個128位乘法累加單元(FMAC),可以每個核心執行128位指令,或者每個模塊執行256位指令。
全新的浮點單元(3張)
那麼指令集都有什麼用呢?下邊簡單列舉幾個:
SSSE3/SSE4.1/SSE4.2(Intel、AMD共有):視頻編碼與轉碼、生物統計算法、文字密集型應用。
AVX(Intel、AMD共有):浮點密集型應用,諸如信號處理與地震、多媒體、科學計算、金融分析、3D建模。
FMA4/XOP(AMD獨有):高性能計算應用,諸如數字應用、多媒體應用、音頻算法。
指令集的變化自然需要軟件的支持才能發揮效力,尤其是FMA、XOP兩大獨家指令。如果軟件還在使用老的浮點指令,推土機的特點顯然就發揮不出來。在操作系統和軟件程序完善之前,可以運行一下AMD提供的兩個XOP、AVX補丁程序,再跑分就會有明顯的不同。
其實,這兩個小程序正是網上傳聞的所謂“雞血補丁”,而且有時候確實能“雞血”一下,比如讓FX-8150 wPrime32M運算時間從15秒鐘縮短到10秒鐘。
推土機共享前端
共享前端設計(2張)
預測管線會生成一個拾取地址隊列。拾取管線則在每個時鐘週期內從指令緩存里拉取32個字節加入拾取隊列,再送往解碼器。
推土機和Sandy Bridge一樣使用了物理寄存器文件(PRF)。這是一個單獨的位置,用於保持執行指令的寄存器結果。這種設計可以消除不必要的數據移動和複製,只保留一個拷貝而不用對數據進行廣播。
推土機緩存設計
推土機的每個核心都有64KB一級數據緩存、64KB一級指令緩存、32-entry全關聯數據頁表緩存(DATA TLB)、完整亂序載入/保存單元,後者可以在每個時鐘週期內載入兩個128位或載入一個128位指令。
每個模塊配備2MB 16路關聯二級緩存、124-entry二級頁表緩存,可同時處理指令和數據請求。推土機支持最多23個二級緩存不命中,用於保持內存系統一致性。
Turbo Core 2.0智能超頻技術
智能超頻(動態加速)這種技術最早是Intel在45nm Lynnfield上搞出來的,叫做Turbo Boost(中文名睿頻),Sandy Bridge上進化為第二代,可根據應用負載升降不同核心的頻率,從而兼顧對頻率、線程明暗度不同的應用與整體性能、功耗。AMD Phenom II X6六核心首次引入自己的智能超頻技術Turbo Core,但還不是很完善。Llano APU也部分加入了這種技術,並且支持CPU、GPU兩個核心的加速。現推土機迎來了真正的第二代。
推土機大大改進了電源管理技術,在核心級別上支持CC6電源狀態,在模塊級別上可通過CC6支持二級緩存的電源門控(Power Gating)。有了電源門控,空閒核心就可以幾乎完全斷電,從而給其它核心留出更大的加速空間。
推土機有三種運行模式:原始預設的基準頻率、全部核心開啓的加速頻率、半數核心開啓的加速頻率。
全部核心加速:如果多餘的熱設計功耗(TDP)空間允許,推土機可以對所有的核心進行加速,適合那些需要儘可能高頻率的線程密集型應用,最高能超500MHz。
AMD宣稱,Turbo Core技術在這種情況下可以帶來4-7%的性能提升。
AMD宣稱,Turbo Core技術在這種情況下可以帶來5-12%的性能提升。
雖然AMD沒有就此技術發佈專用的監控工具,但事實上已經有很多硬件類工具提供了支持,既有AMD自家出品的監控超頻軟件OverDrive,也有第三方的TMonitor、HWiNFO32/64、SIV等等。利用它們可以隨時查看每個核心的實時工作頻率,而且加速核心的頻率會以紅色顯示。
需要特別強調的是,推土機並不是簡單的全部或者半數核心以同樣的幅度加速,而是實現了真正的異步頻率,每個核心都可以有自己獨立的運行速度,利用任何監視工具都可以清楚地看出來。這一方面得益於推土機本身架構的改進(切換速度比K10快得多),另一方面也得益於Windows 7操作系統在線程分配上的優化。
推土機架構特點
2、2-4個模塊
3、每個模塊包含兩顆核心、一個浮點單元、兩個整數單元
4、每模塊獨享2MB二級緩存
5、AVX、XOP指令集
6、Turbo Core 2.0技術
7、全新32nm製造工藝
8、全新Socket AM3+接口
9、雙通道DDR3-1866MHz內存支持
10、不鎖倍頻
推土機超頻潛力
藉助液氮散熱,玩家成功將一顆還未發佈的FX-8150超頻到8.429GHz,這一紀錄已經打破了Intel單核賽揚創建的主頻紀錄,並且還獲得了吉尼斯世界紀錄。從CPU-Z的認證頁面我們可以看到,用户採用了AMD頂級的八核FX-8150 CPU進行超頻,主板選擇了華碩的Crossshair V Fomula,基於AMD 890FX芯片組,並沒有採用最新的990FX芯片組主板,看來AMD 890FX也是推土機的最好搭檔之一。內存選取了海盜船的DDR3 1333內存,畢竟CPU超頻對內存要求都不會太高。
推土機技術參數
"Zambezi" (32 nm)
CPU支持:MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, SSE4a, AMD64, AMD-V, AES, CLMUL, AVX, XOP, FMA4, CVT16.
全型號通用參數
晶體管數量:12億
核心面積:315平方毫米
步進:B2
接口:Socket AM3+
HT 3.1總線:5.2GT/s
型號 | 模塊核心 | 主頻 | 加速頻率 | 二級緩存 | 三級緩存 | TDP |
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FX-4100 | 雙模塊四核心 | 3.6GHz | 3.8GHz | 2×2MB | 8MB | 95W |
FX-4170 | 雙模塊四核心 | 4.2GHz | 5.0Ghz | 2×2MB | 8MB | 125W |
FX-6100 | 三模塊六核心 | 3.3GHz | 3.9GHz | 3×2MB | 8MB | 95W |
FX-6200 | 三模塊六核心 | 3.8GHz | 4.1GHz | 3×2MB | 8MB | 125W |
FX-8100 | 四模塊八核心 | 3.1GHz | 3.7GHz | 4×2MB | 8MB | 95W |
FX-8120 | 四模塊八核心 | 3.1GHz | 4.0GHz | 4×2MB | 8MB | 125W |
FX-8150 | 四模塊八核心 | 3.6GHz | 4.2GHz | 4×2MB | 8MB | 125W |
- 參考資料
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- 1. 輕鬆到5GHz!AMD 推土機FX-8150創新 .網易.2012-10-18[引用日期2017-01-17]