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AMD八核推土机架构处理器设计特点探秘
八核心处理器竞争开始        AMD计划在今年年中的时候正式推出新的处理器架构「Bulldozer」（"推土机"），实际的芯片设计目前已经很清楚了。在上周于美国圣弗兰西斯科召开的「ISSCC(IEEE  International  Solid-State  Circuits  Conference)」大会上，AMD宣布了其CPU内核心组件的Bulldozer  Module的概况。
        每个Bulldozer  Module内置有2个CPU核心，基于的是32nm工艺。同时在ISSCC上，我们还得知每个Bulldozer  Module将会集成2M  L2缓存，核心面积为30.9平方毫米。AMD计划在今年年中面向高端桌面及服务器市场推出内置4个Bulldozer  Module，核心数量总计8个的CPU核心「Orochi」。
Bulldozer的组件
Bulldozer的组件和单元
Bulldozer核心
        Intel同样也计划在今年下半年推出基于Sandy  Bridge架构的8核心处理器，包括桌面和移动版产品。这次Intel和AMD在高端桌面处理器市场均没有推出异构(Heterogeneous:异种混合)处理器(CPU+GPU)，而是继续走同构(Homogeneous)CPU路线，两家公司所做的都是继续增加处理器的核心数量。
        不过虽然都叫八核心处理器，AMD的Bulldozer系列和Intel的Sandy  Bridge系列还是有几处较大的差异，其象征就是核心尺寸。如果通过Bulldozer  Module倒过来推算的话，基于Bulldozer架构的Orochi处理器的核心面积大约为300平方毫米，而AMD当前的六核心处理器「Istanbul/Thuban」的核心面积为346平方毫米，因此在生产成本方面，Bulldozer架构的八核心处理器要低于六核心处理器，而这也表示Bulldozer  Module的尺寸会更小。
Bulldozer与Sandy  Bridge  八核心对比
CPU路线图
        如果拿Intel的八核心Sandy  Bridge处理器与Bulldozer相比，差异就更明显了。此次在ISSCC上Intel也公开了八核心Sandy  Bridge的概要。Intel表示将会面向高端桌端高面及服务器市场推出Sandy  Bridge-EN，Sandy  Bridge-EP和EX系列处理器。这些全都是八核心产品。不过由于PCI  Express  3.0推出变更的原因，产品推出计划出现了一定延迟。
处理器架构差异分析


        此次在ISSCC上发布的八核心Sandy  Bridge处理器核心的面积约400平方毫米，比AMD的八核心Orochi大了约30％。由于高端处理器往往都伴随着高价格，因此核心尺寸上的成本可以很容易消化掉。同时Intel架构可以通过SMT实现16线程，因此在多线程服务器应用领域有其优点。因此在这里核心尺寸的差别并不是关键，而在于两个架构之间的差异。
        Bulldozer和Sandy  Bridge的差异除了CPU核心尺寸以外，Sandy  Bridge  八核心的DRAM通道数量更多，PCI  Express  lane数量也比Orochi多。如果粗略得说，Sandy  Bridge单个CPU核心的尺寸非常靠近1个Bulldozer  Module的尺寸。相比而言，八核心Sandy  Bridge要大一些。
        当然大也有大的理由，Sandy  Bridge核心可以实现2线程SMT(Simultaneous  Multithreading)的Hyper-Threading。并且每个核心均支持AVX，可实现256-bit  SIMD(Single  Instruction,  Multiple  Data)等。
  Bulldozer架构  
          从CPU资源的分区来看的话理解起来会更容易一些。当前CPU设计的一个关注点就是多线程性能，以及如何提升每个核心的多线程性能。目前在X86处理器设计上，主要采用3种方法。
  多线程对比
Bulldozer架构线程
        如果想要提升CMP单线程的性能，就需要更多的资源；相对的SMT多线程化的资源则最小。而Bulldozer则同时具备了CMP和SMT的优点，能够有效率得增加实际的线程数量。由于可以像SMT相同的实现资源竞争，因此其预期的性能下降也会少很多。对此AMD表示，采用簇架构可以增加50％的CPU核心资源，容许量会提升80％。因此估计AMD  内置4个Bulldozer  Module的8核心Orochi处理器可以获得出色的性能。
        因此Bulldozer的优点就是能够有效得增加CPU核心数量。而Orochi核心也确实表现出了这一优点。
  Bulldozer的优点  
        实际上如果拿Sandy  Bridge  8核心与Orochi相比的话，Sandy  Bridge核心面积使用效率会更出色。比如它连接核心的环形总线与缓存设置在了上部，因此不太占面积。而Orochi则占据了中间位置，从总体来看，其核心的CPU核心面积比率要比Sandy  Bridge大。
K10与Bulldozer  Module核心比较


        Bulldozer  Module在设计上的变化很大，与AMD以前的K10核心有很大的不同，比较Bulldozer  Module和K10核心就可以看到明显差异。而AMD低成本低功耗处理器架构「Bobcat」的核心布置也有很大不同。
Bulldozer与Llano/Bobcat对比
        在Bulldozer  Module的布置上