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美國加州帕洛阿爾托�**|行的第22屆Hot Chips高性能芯片大會上，AMD如約公佈了「推土機」(Bulldozer)、「山貓」(Bobcat)兩款全新處理器架構的更多技術細節。AMD院士兼推土機總設計師Mike Butler、AMD院士兼山貓總設計師Brad Burgess均出席會議並分別發表了相關演講。


推土機架構主攻性能和擴展性，面向主流客戶端和服務器領域，山貓架構的重點則是靈活性、低功耗和小尺寸，將用於低功耗設備、小型設備、雲客戶端。


推土機將採用新的模塊化設計，每個模塊擁有兩個四管線核心，彼此共享一個浮點調度器和兩個128位乘法累加單元(FMAC)。兩個核心都擁有自己的整數調度器、一級數據緩存，並預取、解碼單元和二級緩存。 新架構還將有全新的x86指令集支持，包括SSE4.1、SSE4.2、AVX、XOP。

推土機微架構示意圖
K10 Phenom II微架構示意圖

因為除了高性能計算領域之外浮點運算量並不多，這種浮點調度器共享設計能大大節省晶體管、核心面積、功耗，降低成本；兩個FMAC單元既可以被每個核心單獨使用，也可以合併組成一個256位FMAC單元，當然這需要程序代碼做相應改變。為了獲得最大程度的性能功耗比，推土機架構還會在共享、專用單元之間動態切換。

AMD宣稱，這種共享模塊化設計的多線程執行效率要大大優於同步多線程(SMT)和芯片多處理(CMP)。SMT最典型的實例就是Intel的超線程技術，它強制兩個線程進入一個核心，線程之間會爭奪資源，影響效率；CMP則是一個線程對應多個專用核心，浪費資源。



推土機的模塊可以通過HyperTransport高速點對點總線多個累加在一起，組成更多核心產品，比如代號英特拉格斯的Opteron 6200系列服務器處理器就有6-8個模塊、12-16個核心，代號巴倫西亞的Opteron 4200系列則有3-4個模塊、6-8個核心，它們會分別取代現有的8-12核心Opteron 6100系列、4-6核心的Opteron 4100系列，均採用GlobalFoundries 32nm SOI工藝製造。

AMD表示，模塊化設計能夠加速芯片開發、提高產品靈活性，同時對硬件、操作系統、應用軟件來說都是透明的。


此外推土機還是一個非常強調效能的架構，支持更先進的電源管理技術。因為浮點單元上的共享，每個模塊內第二個整數核心所需要的電路只佔總核心面積的12％，從芯片級別上講這只會給整個內核增加5％的電路。更多的核心、更少的空間，這顯然有利於提高單位功耗、單位成本的性能。


簡單地說，推土機是AMD徹底重新設計的核心，將成為AMD下一代高性能處理器技術，用於客戶端和服務器領域，相比於Opteron 6100系列會增加33％的核心、大約50％的性能。


再來看山貓，這是一種小尺寸、高效能、低功耗的x86核心，同時具有出色的性能，可在不同設計、製造工藝上輕鬆移植。


山貓核心使用的是亂序執行引擎(Atom是順序執行)，集成兩個x86解碼器、高級分支預測期、完整亂序指令執行、完整亂序載入與存儲引擎、高性能浮點單元、32KB一級緩存、512KB二級緩存，完整支持ISA、SSE1/2/3、SSSE3指令集和虛擬化技術，單個核心功耗可降至1W以下，估計能以不到一半的核心面積達到當今主流性能的90％。



山貓微架構示意圖

Atom微架構示意圖

山貓架構管線

Atom架構管線

山貓架構的首款產品是即將於今年底明年初發佈、面向輕薄本和上網本的第一款Fusion APU加速處理器「安大略湖」(Ontario)，確切地說是其中的CPU部分。Ontario APU之內除了山貓CPU引擎之外，還有SIMD引擎陣列(GPU圖形核心)、UVD解碼單元、高性能總線和內存控制器、系統接口，將採用台積電40nm工藝製造。