Architektura procesoru Athlon 64 X2 Athlon 64 X2 je prvním dvoujádrovým procesorem od firmy AMD, určeným pro domácí využití. Tento procesor byl „papírově“ oznámen 21.dubna 2005. V tento den byly oficiálně vypuštěny první dvoujádrové procesory Opteron pro serverové stanice. Vzorky procesoru Athlon 64 X2 AMD zatím dodává jen předním OEM výrobcům. Strategie AMD je velice jednoduchá, vychází s předpokladu, že v serverové sféře se dvě jádra zpočátku uživí spíše než na poli desktopů, kde optimalizované aplikací pro více jader stále ještě nejsou běžnou záležitostí. Oficiální prodej Athlon 64 X2 byl zahájen 1.června 2005. Základ Athlon 64 X2 vychází z osmé generace procesorů AMD (K8), známé jako Athlon 64.
Athlon 64 Athlon 64 byl uveden na trh 23. září 2003. Je základem osmé generace procesorů (K8) firmy AMD. Jedná se o první 64-bitový procesor firmy AMD určený pro běžný spotřebitelský trh. Plně realizuje novou architekturu x86-64, známou též pod označením AMD64. Tato architektura zajišťuje zpětnou kompatibilitu 64-bitových procesorů, s 32-bitovou architekturou x86. Tyto procesory existují ve třech variantách a to Athlon 64, Athlon 64 FX, a dvoujádrový Athlon 64 X2. Prvním jádrem bylo jádro SledgeHammer u Athlonu 64 FX pro Socket 940. A jádro Clawhammer u Athlonu 64 pro Socket 754 vyráběné 130nm technologií. Procesory s tímto jádrem byly levnější, ale nepodporovaly dual channel a disponovaly pouze 800MHz HyperTransport sběrnicí(HT800). V červnu 2004 byly představeny první Athlony 64 pro Socket 939 jádra ClawHammer a Newcastle, které již podporovaly dual channel a také 1GHz HyperTransport sběrnicí(HT1000). Nedlouho poté se objevují první Athlony 64 s jádrem Winchester vyráběné 90nm technologií. V dubnu 2005 se objevují jádra Venice a San Diego a také první dvoujádrové Athlony 64 X2 s jádrem Toledo a později s jádrem Manchester. Dále následují jádra Windsor a Orleans pro Socket AM2. Co se týče podporovaných technologií, první Athlony 64 podporovaly vylepšenou technologii 3DNow! a technologie MMX, SSE, SSE2 a AMD64, Cool'n'Quiet a NX Bit. S příchodem jádra Venice (u Athlonů 64) a San Diego (u Athlonů 64 FX) byly přidány i SSE3 instrukce. Poslední technologií, kterou můžeme u architektury K8 nalézt, je AMD Virtualization (jádra Orleans, Windsor, Lima a Brisbane).
Athlon 64 X2 Principiálně se jedná o dvě spojená procesorová jádra v jednom pouzdře. První Athlony 64 X2, jádra Toledo a Manchester, vychází z E-řady Athlonu 64. A stejně jako ony využívají patici Socket 939. Tato patice nabízí dvoukanálový 128bitový řadič RAM paměti a výkonnou sběrnicí HyperTransport / 1000 MHz. Tyto procesory jsou vyráběny 90nm technologií a na ploše 200mm2 mají 232,2 milionů tranzistorů. Podle modelu obsahují 512 nebo 1024 KiB L2 Cache. Dalšími jádry jsou Windsor a Brisbane, které jsou již určeny pro patici Socket AM2, která přináší podporu DDR2 pamětí. Jádro Brisbane je vyráběno 65nm technologií. U Athlon 64 X2 je „novinkou“schopnost dekódovat SSE3 instrukce. To u Athlonu 64 zvládaly, až jádra Venice a San Diego. Podporovanými technologiemi tedy jsou MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit a u jader Windsor a Brisbane navíc i AMD Virtualization.
Athlon 64 X2 E6 3800+
MultiThreading Hlavní výhodou dvoujádrových procesorů je jejich schopnost zpracovávat více výpočetních vláken najednou. Umístěním druhého jádra do jednoho pouzdra je pro některé aplikace možné teoreticky dosáhnout až dvakrát většího výkonu než u stejně taktovaného Athlonu 64. Většina dnešních programy jsou ale psané pouze s jedním výpočetním vláknem a tak nemohou využívat výkonnostní potenciál druhého jádra. Dnešní programy a především hry, s druhým procesorem prostě nepočítají. Systém se pak víceméně chová jako systém vybavený pouze jedním procesorem. Programy využívající současně dva procesory jsou spíše výjimkou než pravidlem - vždy se totiž musí počítat s horší variantou, kdy je procesor jen jeden.
Světlou výjimkou jsou programy pro zpracování multimedii, obrazu a videa, případně animační a renderovací programy tam není problém rozdělit data tak, aby oba procesory pracovaly každý na své várce úkolů, aniž by si navzájem "lezly do zelí". Ale druhého jádra lze také využít např. u programů k rozbíjení šifer, vědeckým výpočtům, šachovým úlohám atd. Většinou se o paralelním vícevláknovém zpracování uvažuje tam, kde jsou výpočty monotónní a časově náročné. Existuje však ještě jedna situace, kdy se dva procesorové jádra náramně hodí. Ta nastává tehdy, kdy se nezpracovává jediný program. Pak není problém každému výpočetnímu procesu přidělit jiný procesor.
Architekrura Athlon 64 X2
Principiálně se jedná o dvě spojená procesorová jádra v jednom pouzdře. Na obrázku můžeme vidět obě jádra, kde každé jádro se skládá z vlastního CPU a k němu náležící L1 a L2 cache.
AMD integraci více jader do jednoho procesoru plánovala už od samého počátku existence platformy AMD64. Na obrázku můžeme vidět obě jádra(CPU, L2 cache), která spolu komunikují na reálné frekvenci procesoru skrze architekturu Direct Connect. K této komunikaci využívají interní sběrnici Crossbar Switch. Obě jádra jsou tedy na sobě nezávislé, ale sdílejí externí zdroje, jimiž jsou sběrnici HyperTransport a dvoukanálový Memory Controller (řadič paměti).
Athlon 64 X2 (Socket AM2)
Socket AM2 se oproti staršímu Socketům 939 a 754 liší v několika vlastnostech. Tou hlavní a nejzásadnější je podpora pamětí DDR2. A ačkoliv má 940 pinů, není kompatibilní se Socketem 940, poněvadž ten nepodporuje dvoukanálové paměti typu DDR2
Athlon 64 X2 - vyzářené teplo Jelikož se v pouzdře procesoru nacházejí dvě jádra, dalo by se čekat proti klasickému Athlonu 64 velký nárůst vyzářeného tepla. A však nejhorším případě by měl Athlon 64 X2 vyzářit maximálně 110W tepla, což je srovnatelný odběr se staršími jednojádrovými Athlony 64 vyráběnými 130nm technologií. Oproti jednojádrovým Athlonům 64 vyráběnými 90nm technologií je pak nárůst spotřeby zhruba o 20-30W větší. Tedy na systém není kladen takový nárok, aby bylo potřeba přepracovávat napájení ani chlazení. S nástupem jader Windsor a Brisbane se objevily procesory s označením EE (Energy Effecient), které jsou upraveny pro nižší spotřebu – do 65W.
Athlon 64 X2 – cena Modelové číslo Frekvence Athlon 64
Athlon 64 X2
L2 cache (jedno jádro)
Cena Athlon 64
Athlon 64 X2
Dražší o
3500+
4200+
2,2 GHz
512 kB
272 $
537 $
97,4 %
3700+
4400+
2,2 GHz
1 MB
329 $
581 $
76,6 %
3800+
4600+
2,4 GHz
512 kB
424 $
803 $
89,4 %
4000+
4800+
2,4 GHz
1 MB
643 $
1 001 $
55,7 %
Zaváděcí ceny Athlonu 64 X2 (duben 2005) V dnešní době sou již v prodeji pouze procesory Athlonu 64 X2 určené pro patici AM2 a jejich cena se pohybuje v rozmezí 1000 až 2500kč.
Athlon 64 X2 – jádra Manchester (90nm SOI) • • • • • • • • •
řada CPU: E4 L1-Cache: 64 + 64 KiB (Data + Instrukce), pro každé jádro L2-Cache: 512 KiB, pro každé jádro MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit Socket 939, HyperTransport (1000 MHz, HT1000) Napětí jádra: 1.35 V - 1.4 V Maximální příkon: (TDP): 89 Watt max (4600+: 110W) Vydán: 1. srpen 2005 Frekvence: 2000 - 2400 MHz o 3800+: 2000 MHz (ADA3800DAA5BV) o 4200+: 2200 MHz (ADA4200DAA5BV) o 4600+: 2400 MHz (ADA4600DAA5BV)
Toledo (90 nm SOI) • • • • • • • • •
řada CPU: E6 L1-Cache: 64 + 64 KiB (Data + Instrukce), pro každé jádro L2-Cache: 512 or 1024 KiB, na jádro MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit Socket 939, HyperTransport (1000 MHz, HT2000) Napětí jádra: 1.35 V - 1.4 V Maximální příkon: (TDP): 110 Watt max (4400+: 110W) Vydán: 21. duben 2005 Frekvence: 2000 - 2400 MHz o 512 KiB L2-Cache: 3800+: 2000 MHz 4200+: 2200 MHz 4600+: 2400 MHz o 1024 KiB L2-Cache: 4400+: 2200 MHz 4800+: 2400 MHz
Windsor (90 nm SOI) • řada CPU: F2, F3 • • •
• • • • •
L1-Cache: 64 + 64 KiB (Data + Instrukce), pro každé jádro L2-Cache: 256, 512 or 1024 KiB, pro každé jádro MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit, AMD Virtualization Socket AM2, HyperTransport (1000 MHz, HT1000) Napětí jádra: 1.07 V - 1.35 V Maximalní příkon: (TDP): 35 Watt (3800+ EE SFF), 65 Watt (3600+ to 4800+ EE) ,89 Watt (5000+ až 5600+) ,125 Watt (5800+ až 6400+) Vydán: 23. květen 2006 Frekvence: 2000 MHz - 2800MHz o 256 KiB L2-Cache: 3600+: 2000 Mhz o 512 KiB L2-Cache: 3800+: 2000 MHz 4200+: 2200 MHz 4600+: 2400 MHz 5000+: 2600 MHz 5400+: 2800 MHz (F3) o 1024 KiB L2-Cache: 4000+: 2000 MHz 4400+: 2200 MHz 4800+: 2400 MHz 5200+: 2600 MHz 5600+: 2800 MHz (F3)
Brisbane (65 nm SOI) • • • •
• • • • •
revize CPU: G1 L1-Cache: 64 + 64 KiB (Data + Instrukce), pro každé jádro L2-Cache: 512 KiB, pro každé jádro MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, Cool'n'Quiet, NX Bit, AMD Virtualization Socket AM2, HyperTransport (1000 MHz, HT1000) Napětí jádra: 1.25 V - 1.35 V Maximální příkon: (TDP): 65 Watt Vydán: 5. prosinec 2006 Frekvence: 1900 MHz - 2600MHz o 3600+: 1900 MHz o 4000+: 2100 MHz o 4400+: 2300 MHz o 4800+: 2500 MHz o 5000+: 2600 MHz
Závěr Klady: • V nejhorším případě by měl vyzářit maximálně 110W tepla • U některých aplikací nárůst výkonu až o +80% • Možnost osadit procesor do patice Socket 939 • Malý nárůst vyzářeného tepla proti běžnému Athlonu 64 Nevýhodou je, že přednosti víceprocesorových systémů se projeví pouze při zpracování MultiTreadingu nebo programů běžících paralelně
• • • • • • •
Použitá literatura: http://pctuning.tyden.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=4619 http://cdr.cz/a/13903/1 http://www.amd.com/gb-uk/Processors/ProductInformation/0,,30_118_9485_13041,00.html http://www.svethardware.cz/ http://cs.wikipedia.org/wiki/Athlon_64_X2 http://cs.wikipedia.org/wiki/Athlon_64 http://en.wikipedia.org/wiki/Athlon_64_X2
