O Athlonech 64 / Opteronech toho bylo napsáno spoustu. Jen já jsem na toto téma napsal několik desítek stran textu. Nová generace procesorů s jádrem Hammer nebo chcete-li K8 na sebe strhává velkou pozornost. Procesory by se měly co nevidět prodávat a oficiální uvedení bychom si měli odbýt někdy v dubnu.

Nebudu popisovat architekturu Athlonu 64/Opteronu dopodrobna, ale shrnu některá důležitá fakta:

• Objeví se tři verze procesorů - serverový Opteron (dvoukanálová paměťová sběrnice, 1 MB L2 cache), high-end desktop Athlon 64 (jednokanálová paměťová sběrnice, 1 MB L2 cache) a v druhé polovině roku se objeví low-endový Athlon 64 "Paris" (jednokanálová paměťová sběrnice, 256 KB L2 cache),
• procesory budou vyráběny 0,13 mikron + SOI technologií, verze s 1 MB cache budou složeny z 100 miliónu tranzistorů a jádro bude mít rozměr zhruba 180 mm^2,
• startovní frekvence se bude pohybovat někde kolem 1,6 - 2 GHz a ke konci roku bychom se mohli dočkat i modelů, které se budou blížit frekvenci 3 GHz.,
• Hammery jsou velmi komplexní procesory, které mají 9 metalických vrstev (propojky jsou samozřejmě měděné)

Logická architekutra K8 je hodně podobná K7 - stejný počet výkonných jednotek (ALU a FPU), podobný počet pipeline (12 místo 10):

• Nejvíce se AMD chlubí technologií x86-64. AMD přidalo 64 bitové registry a osm 128 bit registrů (SSE/SSE2). Opterony/Athlony 64 mohou adresovat fyzciky až 256 GB paměti,
• v jádru procesoru je integrovaný paměťový řadič - rapidně se snižují latence, ale snižuje to flexibilitu přechodu na nové paměťové standardy (jako je DDRII),
• integrovaný řadič HyperTransportu - procesor téměř nahrazuje funkci Northbridge a je přímo napojen na unifikovanou komunikační sběrnici, která spojuje procesor s celým počítačem. Mezi AGP a procesorem je propustnost 6,4 GB/s (3,2 GB/s v jednom směru) a 800 MB/s mezi AGP bridgem a Sothbridgem. Kuriózní je, že procesor může být připojen přímo na Southbridge,
• vylepšená práce s L2 cache - kromě toho, že špičkové K8 budou mít 1 MB L2 cache, tak AMD optimalizovala práci s ní. Zvýšila počet počet TLB bufferů a zlepšila Branch Predicition,
• SSE 2 instrukce - přidáním nových instrukcí bude výkon procesoru v programech optimalizovaných na Pentium 4 citelně vyšší,
• modularita multiprocesoringu - Opterony mají revolučně řešený multiprocessoring. Modularita zapojení je obrovská (vše pomocí HyperTransportu). Teoreticky by šlo udělat počítač s nekonečným počtem procesorů nebo pomocí HyperTransportu propojit procesory odlišných firem.

Hammery měly být uvedeny už na konci minulého roku. Technická stránka věci tomu nebránila, protože tyto procesory se samplují 1,5 roku (první silikon opustil továrnu v červenci 2001). AMD má ale několik problémů, zejména spojené s výrobou - jádra procesorů s 1 MB L2 cache jsou obrovská (čím větší jádro, tím menší výtěžnost), SOI technologie pravděpodobně také sebou přinesla určité problémy, bezproblémovou výrobu na 0,13 mikron AMD zvládla až ke konci minulého roku. Dalším problémem mohou být nízké frekvence vyrobených procesorů - AMD pravděpodobně nebyla schopná vyrobit Hammer nad 2 GHz.

Athlony 64 budou mít heatspreader a budou se usazovat do patice 754. V tomto testu byl použit Athlon 64 "Paris" s 256 KB L2 cache na frekvenci 1,4 GHz, který se objeví až na podzim, ale díky větší výtěžnosti bylo uděláno poměrně hodně samplů tohoto procesoru. V dubnu se objeví jen Athlon 64 s 1 MB L2 cache.

procesor zepředů

procesor zezadu

V případě tohoto testu se použili desky ASUS K8M (čipset AMD 8000) a MSI K7V (čipset K8T400). Všechny desky mají Beta či dokonce Alpha BIOS, proto také mají problém s detekci procesoru.

BIOS (v tomto případě ASUS K8M), ale detekuje frekvenci procesoru správně. Problém dělá pouze označení.

Takto vypadá u  ASUS K8M nastavení frekvence.

Máme tyto možnosti:

• Multiplikátor lze nastavit 4x (800 MHz), 5x (1000 MHz), 6x (1200 MHz) a 7x (1400 MHz)

• Frekvence HyperTransportu: 200 MHz, 400 MHz, 600 MHz, 800 MHz

• Frekvence pamětí: 100 MHz, 133 MHz, 150 MHz, 166 MHz

Jak si můžete všimnou, tak základní frekvencí, od které se všechny násobí je 200 MHz. Odvíjí se od ní takt procesoru i HyperTransportu. A díky tomu se dostáváme k

Přetaktování

Konečně vám mohu zodpovědět tuto otázku. jako obvykle jsou dva způsoby - pomocí multiplikátoru a "FSB".

V případě Hammerů se bojím, že procesory budou mít multiplikátor zamknutý a nebude existovat způsob jak je otevřít. Podobně je tomu v případě Pentia 4. Jedině kdybyste dostali od výroby otevřený procesor (tzv. Engineering Sample).

Druhou možností je zvedání "FSB" frekvence - 200 MHz (frekvence od které se násobí tak procesoru a HyperTransportu). Tato frekvence pravděpodobně nepůjde zvedat neomezeně. Brzdou bude LDT neboli HyperTransport sběrnice, které má také určitě svá omezení. První desky, které budou podporovat overclocking Hammerů budou Gigabyty.

Většina operačních systému už novou generaci procesorů od AMD zná.

Windows .NET Server 2003

Windows Longhorn

WCPUID

CPU-Z

Sandra 2003

Technologii x86-64 v dnešní době podporuje jen Linux. Do budoucna by se měly objevit 64-bitové Windows XP. Přesto si ale myslím, že reálné využití 64-bitů je daleko.

Platforma K8 má širokou podporu výrobců jak základních desek, tak čipsetů. Firmy připravují zhruba 15 čipsetů a nespočet desek. Bude z čeho vybírat a hlavně - budou velmi příjemné ceny. Odhaduje se, že první desky pro Hammery půjde sehnat za cenu kolem 3000 - 4000 Kč bez DPH.

Jako první se setkáte s čipsetem AMD 8000 a VIA K8T400. OBa dva budou hojně zastoupeny v deskách. Viz obrázky níže. Tyto desky budou velmi běžné.

ASUS K8M (AMD 8000)

MSI K8H GEM (VIA K8T400)

Desky budou podporovat všechny dnešní featurky jako je Serial ATA, RAID, FireWire, ale také Wireless LAN nebo Bluetooth.

Jediný větší rozdíl, který nalezneme na deskách výjma struktury platformy K8 je v napájení - to odpovídá standardu ATX 2.03 a to znamená, že dseky mají přídavné napájení pomocí 12V konektoru.

Po příchodu Hammeru už nikdo nebude moct říkat o AMD, že jejich procesory jsou horké či mají problémy s teplem. Athlon 64 vyprodukují o 20 % méně tepla než Athlony XP s jádrem Thoroughbred (v testu byl Athlon XP 2200+ podtaktován) na stejné frekvenci. Proč je Athlon 64 "studený" procesor? Vděčí za to technologii SOI (křemík na izolantu), která snižuje odpor v tranzistorových branách, díky tomu se procesor méně zahřívá a také dosahuje vyšších taktů.

Nové Athlony 64 si vystačí s běžným 250 W zdrojem oproti dnešním energickým žroutům v podobě vysokofrekvenčních Pentií 4

Hammery mají v jádru integrovanou ochranu proti přehřátí na způsob Pentia 4. To znamená, že při zvýšení tepla se začíná zpomalovat a používat tzv. duté cykly. Při dosažení určité kritické teploty se procesor automaticky vypne. Takže už žádný spálený procesor (pozn. autora: za svou kariéru v PCtuningu jsem spálil 4 Athlony).

Monitoring teploty čipu by měl probíhat pomocí interního tepelného čidla, které bude přesně měřit teplotu uvnitř procesoru.

Všechny neduhy kolem teploty AMD vyřešilo na jedničku, za to si určitě zaslouží pochvalu.

Testovací konfigurace

Procesory:

• Athlon 64 1,4 GHz, 256 KB L2 cache, otevřený multiplikátor
• Athlon XP 2200+, 256 KB L2 cache, otevřený multiplikátor

• Pentium 4 2,4 GHz, 533 MHz FSB, 512 KB L2 cache, otevřený multiplikátor

Základní desky:

• AMD Athlon 64 - ASUS K8M s čipsetem AMD 8000
• AMD Athlon XP - Shuttle AK39N čipsetem VIA KT400

• Intel Pentium 4 -  ASUS P4PE čipset i845PE

Paměti:

• 2x Kingmax DDR3200, 256 MB

Grafická karta:

• ASUS GeForce 4 Ti 4200-AGP8X

V testech se zaměříme zejména na porovnání výkonu Athlonu 64 s 256 KB L2 cache a Athlona XP s jádrem Palomino/Thoroughbred s 256 KB L2 cache. K8 navazuje na jádro K7 a je velmi zajímavé sledovat, ve kterých testech si K8 značně polepšila a ve jakých naopak zůstala na stejné úrovni.

SiSoft Sandra 2003

V syntetických testech ALU poráží Athlon 64 svého "bratříčka" Athlona XP o 10 %. V FPU je výsledek totožný. V syntetických ALU a FPU testech nelze od Athlona 64 čekat velký výkonnostní nárůst, protože K8 je 7 architektonicky velmi podobný. Má stejný počet FPU a ALU jednotek.

Propustnost paměťového řadiče je asi na úrovni Athlona XP s FSB 333 MHz a DDR 333. Od integrovaného paměťového řadiče v jádru jste určitě čekali více. Upozorňuji, že procesor byl testován s pamětmi DDR333. Přesto ve finále můžou být hodnoty vyšší, protože AMD může řadič doladit a přidat podporu DDR400. také je tady fakt, že se výkon řadič zvyšuje s paměťovým taktem. Achylovou patou tohoto testu je také ignorace testů latence pamětí, které jsou v případě Athlonů 64 špičkové (viz dále).

PCMark 2002

V PCMarku, CPU test, lehce vede Athlon 64 nad Athlonem XP. Rozdíl je zhruba 8 %. Naproti Sandře je zde výkon pamětí znatelnější, avšak není nijak zdrcující.

mBench

Co se táče čekacích dob, tzv. latencí, nemá Athlon 64 konkurenci. Zde je integrovaný paměťový řadič opravdu znatelný. Čekací doby jsou u Athlonu 64 o polovinu lepší než u Athlonu XP. To je co říct!

SuperPI

Další překvapení se můžeme dočkat v SuperPI. Zde Athlon 64 exceluje a dostává se na úroveň P4 2,2 GHz a Athlona XP 2200+. Oproti Athlonu XP na stejné frekvenci je o 20 % lepší. Zde se pravděpodobně projevili velmi nízké latence, kterými bude Athlon 64 pověstný.

CPUMark 99

Ve své době velmi používaný benchmark. Zde se opět projevují skvělé latence Athlonu 64 a procesor se dostává až na úroveň Athlonu XP 2200+. Athlon 64 je oproti XPčku na stejné frekvenci o 25 % lepší. Tento test je také závislý na velikosti L2 cache a proto si dovolím tvrdit, že Athlon 64 s 1 MB cache bude mít v CPU Marku skvělé výsledky.

ScienceMark

ScienceMark je na hranici syntetických a reálných benchmarků, protože matematicky simuluje pohyb molekul atp.

Výkon Athlonů 64 a Athlonů XP je na stejné frekvenci téměř srovnatelný. Rozdíl je zhruba 4 %.

GoGoMP3

Práce s MP3 formátem Athlonu 64 jde, ale náskok před Athlonem XP není značný. Pouze 9 %.

KribiBench

KribiBench se zaměřuje na práci v CAD/CAM programech. Výkonnostní rozdíl náskok nad Athlonem 64 je slušný, ale nijak závratný: 10 - 12 %.

CineBench 2000

Raytracing Athlonu 64 jde skvěle. Výkonnostní nárůst o 15 % oproti Athlonu XP je už opravdu znatelný. Dokonce K8 1,4 GHz dotahuje na Pentium 4 2,2 GHz. Z benchmarku jasně vyplývá, že procesor bude dělán právě na takové programy jako je 3DStudio Max nebo Maya. Dvouprocesorový stroj s Opteronem bude mít ve světě 3D jen malou konkurenci (pokud nesrovnáváme s SGI).

Klasická práce s 3D mesh jde Athlonu 64 také dobře. Opět zhruba 15 % nárůst oproti Athlonu XP na stejné frekvenci.

Měli jsme možnost porovnat Athlon 64 s Athlonem XP na stejné frekvenci a se stejnou cache. To nám umožňuje posoudit kvality nového jádra. I když stále nejsou tyto výsledky konečné. AMD ještě může přidat podporu pamětí DDR400, zrychlit některé části procesoru atp. Hammer je ještě stále ve vývoji, i když uvedení klepe na dveře.

Cíl AMD je prostý udělat špičkový procesor. Výsledky hovoří jasně - kladem jsou bezkonkurenčně nízké latence při práci s paměti a vhod přijde i obrovská cache. Samotné jádro K8 je zhruba o 10 % rychlejší než jádro K7 (ve variantě Palomino/Thoroughbred), do toho se nepočítá ani technologie x86-64 či SSE2. Tyto možnosti využije procesor později. Nejvíce procesor zazářil v renderovacích programech.

Teď zbývá jediná otázka a myslím, že to je také největší problém se kterým si lidé v AMD lámou hlavu - jak vysoké frekvenci se jim povede dosáhnout?

Minimem je 2 GHz, tato frekvence je nutná, aby se Hammery staly konkurenčně schopné vůči P4kám, které stále AMD frekvenčně utíkají. Cílem AMD je určitě se dostat s frekvencí na 3 GHz, aby mohla v závěru roku konkurovat 4 GHz Prescottu.

Úspěch AMD stojí a padá na dvou věcech - kolik procesorů vyrobí a na jaké frekvenci. Zde je začátek a konec Hammerů.

Zdroj: X86-Secret.com

Další články v kategorii

• AMD Threadripper 3970X a ASUS ROG Zenith II Extreme
• Jak moderní procesory obešly svoje výkonové limity
• Intel Core i9-10900X: Deset jader na taktu 4,9 GHz
• Jak jsme pokročili s procesory a jak moc málo si toho všímáme
• AMD Ryzen 5 3500X: superlevné šestijádro z Číny