K10

K10 — x86-совместимая микроархитектура центрального процессора, разработанная корпорацией AMD. Впервые представлена в 2007 году с выпуском процессоров Phenom и Opteron второго поколения, предназначенных как для серверного, так и для потребительского рынка. Микроархитектура K10 является дальнейшим развитием K8 и содержит множество улучшений, таких как увеличение количества ядер, улучшенная система управления энергопотреблением, поддержка новой шины HyperTransport 3.0 и встроенный контроллер памяти DDR3.

История

Первое упоминание о микроархитектуре следующего поколения появилось в 2003 году, на форуме Microprocessor Forum 2003. На нём отмечалось, что в новую микроархитектуру будет положена многоядерность процессоров, которые будут работать на тактовых частотах до 10 ГГц. Позднее тактовые частоты были в несколько раз занижены. Первые официальные упоминания AMD о разработке четырёхъядерных процессорах появились в мае 2006 в стратегическом плане, опубликованном на срок до 2009 года.

Правда, тогда новая микроархитектура значилась под кодовым наименованием AMD K8L, и только в феврале 2007 года было утверждено окончательное наименование AMD K10.

Процессоры, основанные на улучшенной архитектуре AMD K8, должны были стать первыми четырёхъядерными процессорами AMD, а также первыми процессорами на рынке, в котором все 4 ядра расположены на одном кристалле (ранее ходили слухи о появлении четырёхъядерного процессора AMD, представляющего собой два двухъядерных кристалла Opteron).^[1]

Особенности архитектуры

Основным отличием процессоров поколения K10 от своих предшественников на базе AMD K8 является объединение четырёх ядер на одном кристалле, обновления протокола Hyper-Transport до версии 3.0, общий для всех ядер кэш L3, а также перспективная поддержка контроллером памяти DDR3. Сами ядра также были модернизированы по сравнению с ядрами AMD K8.

Direct Connect Architecture

Позволяет увеличить производительность и эффективность путём прямого соединения контроллера памяти и канала ввода-вывода с ядром.
Разработана для одновременного выполнения как 32-битных, так и 64-битных вычислений.
Интеграция контроллера памяти стандарта DDR2 (вплоть до режима 533 (1066) МГц, а также с перспективной поддержкой DDR3)

Преимущества:

Увеличение производительности приложений путём сокращения задержек при обращении к памяти
Распределяет полосу пропускания памяти в зависимости от запросов
Технология Hyper-Transport обеспечивает соединение на пиковой скорости до 16,0 ГБ/с для предотвращения задержек
До 33,1 ГБ/с суммарной пропускной способности между процессором и системой (с учетом шины Hyper-Transport и контроллера памяти)

AMD Balanced Smart Cache

Общий для всех ядер кэш L3 объёмом 2 МБ в дополнение к 512 КБ кэша L2 для каждого ядра. Преимущество — сокращение задержек при обращении к часто используемым данным для увеличения производительности.

AMD Wide Floating Point Accelerator

128-битный FPU для каждого ядра. Преимущество — ускорение выборки и обработки данных в вычислениях с плавающей запятой.

HyperTransport

Один 16-битный канал со скоростью 4000 MT/s
Соединение Hyper-Transport с пиковой скоростью до 8,0 ГБ/с и до 16,0 ГБ/с при работе в режиме Hyper-Transport 3.0
До 33,1 ГБ/с суммарной пропускной способности между процессором и системой (с учетом шины Hyper-Transport и контроллера памяти)

Преимущество — быстрый доступ к системным ресурсам для увеличения производительности.

Интегрированный контроллер памяти

Интегрированный контроллер памяти с высокой пропускной способностью и низкими задержками
Поддержка PC2-8500 (DDR2-1066); PC2-6400 (DDR2-800), PC2-5300 (DDR2-667), PC2-4200 (DDR2-533) и PC2-3200 (DDR2-400) небуферизованных модулей памяти
Поддержка DDR3-1333, DDR3L-1066^[2]
Поддержка 64-битной DDR2 SDRAM
Пропускная способность до 17.1 Гб/с.

Преимущество — быстрый доступ к системным ресурсам для увеличения производительности.

AMD-V

Аппаратный набор функций разработанных для увеличения производительности, надёжности и безопасности в существующих и будущих средах виртуализации, позволяющий виртуальным машинам напрямую обращаться к выделенной памяти

Cool’n’Quiet 2.0

Усовершенствованная система управления питанием, автоматически регулирующая производительность процессора в зависимости от нагрузки
Снижение потребления энергии и скорости вращения кулера в режиме простоя

CoolCore

Позволяет снижать энергопотребление путём отключения неиспользуемых частей процессора.
Раздельная система для контроллера памяти и логики процессора позволяет управлять напряжением и отключать их независимо друг от друга
Работает автоматически без необходимости поддержки со стороны драйвера или BIOS
Позволяет независимо управлять частотами каждого ядра
Скорость переключения режимов работы равна одному такту процессорного ядра

TLB bug

В связи с процессорами Agena и Barcelona (AMD) часто упоминается так называемая TLB bug, или ошибка TLB. Данная ошибка встречается во всех четырёхъядерных процессорах AMD ревизии B2 и может привести в очень редких случаях к непредсказуемому поведению системы при высоких нагрузках. Данная ошибка критична в серверном сегменте, что явилось причиной приостановки всех поставок процессоров Barcelona (AMD) ревизии В2. Для настольных процессоров Phenom был предложен TLB patch который предотвращает возникновение ошибки путём отключения части логики TLB. Данный патч, хоть и спасает от TLB bug но также негативно влияет на производительность. Ошибка исправлена в ревизии B3.

TDP и ACP

С выходом процессоров Opteron 3G на ядре Barcelona компания AMD ввела новую энергетическую характеристику под названием ACP (Average CPU Power) — средний уровень энергопотребления новых процессоров при нагрузке. AMD также продолжит указывать и максимальный уровень энергопотребления — TDP.

Технические характеристики

техпроцесс: 65нм SOI
площадь ядра: 283 мм²
количество транзисторов: 450 млн
напряжение: 1,05—1,38 В
Socket: AM2+ (940 pin) / Socket F (1207 pin)

Варианты

Для настольных компьютеров

Процессор Phenom для настольных систем, а также Opteron серий 13хх для сокета Socket AM2+. Все процессоры серии Phenom построены на Socket AM2+ обратно совместимом с Socket AM2. При использовании процессоров Phenom на материнских платах с поддержкой Socket AM2 он лишается поддержки шины Hyper-Transport 3.0, раздельного тактования контроллера памяти (северного моста), кэша L3 и ядер, а также некоторых энергосберегающих функций.

Для серверов

Opteron серий 83хх и 23хх для серверов.^[3]

Процессоры серии Opteron так же получат возможность работы в старых материнских платах, основанных на Socket F. В обоих случаях потребуется лишь обновление BIOS материнской платы. Все данные процессоры построены на архитектуре AMD64, они способны работать с 32-битным x86, 16-битным и AMD64 кодом.

Оригинальное ядро K10 имеет кодовое имя «Barcelona» для сопроцессоров, предназначенных для серверов. Позже были выпущены процессоры для настольных компьютеров, там ядро K10 получило название «Agena».

Процессоры с ядром K10

С появлением процессоров поколения К10 в ассортименте AMD изменились также их обозначения — под новыми обозначениями скрываются как модели, основанные на К10, так и на AMD K8.

Система обозначений процессоров AMD^[4]
Серия процессоров	Обозначение
Phenom X4 quad-core (Agena)	X4 9хх0
Phenom X3 triple-core (Toliman)	X3 8хх0
Athlon dual-core (Kuma)	7хх0
Athlon single-core (Lima)	1хх0
Sempron single-core (Sparta)	1хх0

Ядро Barcelona

10 сентября 2007 года:

83xx

AMD Opteron 3G 8350, 4 ядра, 2,0 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 8347, 4 ядра, 1,9 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 8347 HE, 4 ядра, 1,9 ГГц, 55 Вт
AMD Opteron 3G 8346 HE, 4 ядра, 1,8 ГГц, 55 Вт

23xx

AMD Opteron 3G 2350, 4 ядра, 2,0 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 2347, 4 ядра, 1,9 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 2347 HE, 4 ядра, 1,9 ГГц, 55 Вт
AMD Opteron 3G 2346 HE, 4 ядра, 1,8 ГГц, 55 Вт
AMD Opteron 3G 2344 HE, 4 ядра, 1,7 ГГц, 55 Вт

9 апреля 2008 года:

83xx

AMD Opteron 3G 8356, 4 ядра, 2,3 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 8354, 4 ядра, 2,2 ГГц, 75 Вт

23xx

AMD Opteron 3G 2356, 4 ядра, 2,3 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 2354, 4 ядра, 2,2 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 2352, 4 ядра, 2,1 ГГц, 75 Вт

13xx

AMD Opteron 3G 1356, 4 ядра, 2,3 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 1354, 4 ядра, 2,2 ГГц, 75 Вт
AMD Opteron 3G 1352, 4 ядра, 2,1 ГГц, 75 Вт

13 мая 2008 года:

83xx

AMD Opteron 3G 8347 HE, 4 ядра, 1,9 ГГц, 55 Вт
AMD Opteron 3G 8346 HE, 4 ядра, 1,8 ГГц, 55 Вт

23хх

AMD Opteron 3G 2347 HE, 4 ядра, 1,9 ГГц, 55 Вт
AMD Opteron 3G 2346 HE, 4 ядра, 1,8 ГГц, 55 Вт
AMD Opteron 3G 2344 HE, 4 ядра, 1,7 ГГц, 55 Вт

9 июня 2008 года:

83хх

AMD Opteron 3G 8360 SE, 4 ядра, 2,5 ГГц, 95 Вт
AMD Opteron 3G 8358 SE, 4 ядра, 2,4 ГГц, 95 Вт

23хх

AMD Opteron 3G 2360 SE, 4 ядра, 2,5 ГГц, 95 Вт
AMD Opteron 3G 2358 SE, 4 ядра, 2,4 ГГц, 95 Вт

Процессоры с ядром K10h

K10h — ядра K10, переведённые на новый, 45-нм, техпроцесс. Основная цель перехода на новый техпроцесс — повышение частот процессорной линейки Phenom, снижение TDP, а также себестоимости производства. По словам AMD, процессоры Deneb/Shanghai обходят равночастотные Agena/Barcelona на 35 %, обладая энергопотреблением на 30 % ниже.

Deneb (Shanghai)

Ядро Deneb (Shanghai) состоит из 758 млн транзисторов и имеет площадь в 243 мм² (против 463 млн и 283 мм² соответственно у 65-нм Barcelona и 731 млн и 246 мм² у Intel Nehalem). Отличается увеличенным кэшем L3 (с 2 до 6 МБ), а также незначительными оптимизациями архитектуры.

Анонс процессоров Opteron на ядре Shanghai состоялся 13 ноября 2008. Первые процессоры на ядре Deneb выпущены AMD 8 января 2009 года под именем Phenom II X4 (модели 920 и 940 Black Edition).

Propus

Представляет собой аналог процессора Deneb, но без кэша L3. Анонс 45-нм Phenom на ядре Propus запланирован на начало 2009 года.

Дальнейшее развитие

Turion X2 Ultra 11h

Fusion (Llano) 12h

См. также

Примечания

↑ CDL systems. Компания AMD анонсирует четырёхъядерные процессоры Opteron (рус.). CDLS. CDL systems. (16 августа 2006). Дата обращения: 7 апреля 2008. Архивировано из оригинала 15 декабря 2008 года.
↑ CPU-World: Microprocessor news, benchmarks, information and pictures (неопр.). www.cpu-world.com. Дата обращения: 18 июля 2016. Архивировано 5 февраля 2010 года.
↑ Lexagon. От сокет АМ2 к АМ3 (рус.). Lexagon. Overclockers.ru (19 марта 2007). Дата обращения: 7 апреля 2008. Архивировано 24 февраля 2012 года.
↑ VR-Zone report Архивная копия от 11 октября 2007 на Wayback Machine, retrieved October 9, 2007

Ссылки

Микроархитектура К10 (рус.)

[1] CDL systems. Компания AMD анонсирует четырёхъядерные процессоры Opteron (рус.). CDLS. CDL systems. (16 августа 2006). Дата обращения: 7 апреля 2008. Архивировано из оригинала 15 декабря 2008 года.

[2] CPU-World: Microprocessor news, benchmarks, information and pictures (неопр.). www.cpu-world.com. Дата обращения: 18 июля 2016. Архивировано 5 февраля 2010 года.

[3] Lexagon. От сокет АМ2 к АМ3 (рус.). Lexagon. Overclockers.ru (19 марта 2007). Дата обращения: 7 апреля 2008. Архивировано 24 февраля 2012 года.

[4] VR-Zone report Архивная копия от 11 октября 2007 на Wayback Machine, retrieved October 9, 2007

[1]

[2]

[3]

[4]