Arquitectura, Tecnologías y Puntos Destacables

La arquitectura de los nuevos procesadores no ha cambiado desde el lanzamiento de sus primeros Phenom X4, de todos modos no esta demás recordar sus características internas con un poco más de detalles, como así también sus especificaciones y tecnologías incorporadas por AMD dentro del procesador.

La arquitectura de diseño interna de los nuevos procesadores es bastante simple si la graficamos tal como se puede apreciar en la imagen y compromete un silicio con cuatro núcleos de proceso, todos ellos tienen una memoria cache de segundo nivel dedicada para cada uno de ellos, este L2 es de solo 512KB, sin embargo, estos 512KB son complementados mediante un cache L3 de 2MB el cual es compartido por cada uno de los núcleos para intercambiar información entre ellos, información que por cierto no puede intercambiar mediante el cache L2 pues es un cache exclusivo para cada núcleo, a esto debemos sumar dos bloques que cumplen la función de interfaz “Crossbar Switch” y “System Request Interface” entre el controlador de memoria interno y el bus HyperTransport.

Transistores, Area y socket: Respecto al numero de transistores AMD ha incorporado en estos procesadores el conteo llega aproximadamente a los 450 millones, con un área de 285mm2, su empaque esta diseñado para ser montados en placas de socket AM2+ de 940-pines con formato Pin Grid Array (micro-PGA)

Proceso de Fabricación: Cada núcleo de estos procesadores utiliza un proceso de manufactura de 65nm –que debuto con el núcleo Brisbane tiempo atrás- a nivel de transistores se utiliza la tecnología denominada SOI (Silicon On Insulator) una tecnología de fabricación microelectrónica en la que se sustituye el sustrato tradicional compuesto de silicio monocristalino, por otro compuesto por un sandwich de capas de silicio-aislante-silicio. Esta técnica reduce la capacidad parásita y reduce el riesgo de latch-up, mejorando las prestaciones de los circuitos integrados. Por su parte el proceso de manufactura es como ya mencionamos de 65nm, utilizando dicha tecnología. En este punto AMD sigue utilizando SOI en sus procesadores, aunque los avances en “high-k dialectric” de IBM que trabaja con AMD puede que haga que a futuro logre usar esta tecnología a nivel de transistores para mejorar sus capacidades térmicas y electrónicas. Como dato adicional la manufactura de esto procesador proviene desde la fábrica alemana de Dresden.

Diseño monolítico: Desde que se anuncio por primera vez el núcleo Barcelona (Opteron) -del cual descienden los AMD Phenom- que AMD promociono sus procesadores de próxima generación como su primer procesador monolítico, este diseño compromete cuatro núcleos nativos e independientes, a diferencia de cómo había sido la tendencia hasta ahora en donde tanto Intel como AMD para ahorrar costos de diseño y producción para conformar un procesador de cuatro núcleos, utilizaban núcleos dual-core un ejemplo de esto fue Kentsfield. Las ventajas de un diseño monolítico está en el mejor rendimiento en la intercomunicación interna de cada uno de los núcleos, ya que cada uno como ya vimos tiene un cache exclusivo al cual accede sin restricciones a diferencia de un núcleo no monolítico en que cada par de núcleos comparte el acceso a una memoria cache compartida.

AMD Balanced Smart Cache: Otra de las novedades que AMD incorporo en sus procesadores AMD Phenom, respecto a generaciones anteriores es la memoria cache de tercer nivel o L3 cache, esta memoria ausente en los Athlon 64 X2 por ejemplo, es heredada de los procesadores Opteron, y consiste en una memoria del tipo compartida para datos críticos de 2MB (Shared Cache) a la cual comparten acceso cada uno de los cores, este acceso es administrado por el “Crossbar Switch” que se encarga de ordenar y enviar los datos desde cada procesador.

AMD Wide Floating Point Accelerator: o FPU (Floating Point Units), los procesadores AMD Phenom incorporan en su interior cuatro unidades de calculo de punto flotante en total, 1 por cada procesador, estas unidades de calculo cuentan con un bus interno de 128-bit, y están destinadas a mejorar el rendimiento del procesador en operaciones matemáticas como: Adición, sustracción, multiplicación, división y raíces cuadradas como así también como operaciones exponenciales y trigonométricas.

HyperTransport™ 3.0 technology: Es el bus de intercomunicación entre el procesador con los demás componentes del sistema, el HyperTransport 3.0, es la última revisión de esta tecnología de intercomunicación bi-direccional de baja latencia que puede funcionar tanto en modo serial o paralelo, su principal características es otorgar un gran ancho de banda para intercomunicación al procesador y a los núcleos que lo componen, en el caso del Phenom X4, el ancho de banda de este bus alcanza los 16GB/s con una velocidad de 4.0 GHz(2.0GHz x2) en modo Full Duplex o bidireccional para el modelo Phenom X4 9550 Black Edition, 3.6Ghz (1.8GHz x2) para el modelo Phenom X4 9350e y 3.2Ghz (1.6GHz x2) para el modelo Phenom X4 9150e. Estos 16GB/s de ancho de banda superan los 8GB/s del bus HyperTransport 1.1 de los Athlon 64 X2.

Controlador de memoria interno: El controlador de memoria incorporado dentro del procesador no es algo nuevo en AMD, ya que la compañía lo implemento desde el lanzamiento de sus procesadores Athlon 64 en el 2003, sin embargo, el controlador se ha ido actualizando para soportar los nuevos estándares de memoria. Así los Phenom X3 9350e y 9150e soportan memorias del tipo DDR2 no registradas de 1066Mhz (PC2 8500) com tope, soportando doble canal con un acho de 128-bit (64 + 64-bits) y un ancho de banda total de 17.1GB/s, el controlador de memoria a su vez tiene una velocidad de 1.8GHz para el modelo X4 9350e y 1.6Ghz para el modelo X4 9150e con tecnología “Dual Dynamic Power Management” para uso eficiente del consumo de energía, dichas velocidades se igualan por asuntos de estabilidad con la velocidad del bus HyperTransport 3.0 detalladas en el punto anterior.

Otras tecnologías que incorporan estos procesadores son:

AMD Virtualizacion (AMD-V™) para simular ambientes operativos, generalmente muy útil en el mercado de los servidores.

AMD Cool’n’Quiet™ 2.0 para ajustar dinámicamente las velocidades del procesador según la carga.

AMD Direct Connect tecnología encargada de mejorar el rendimiento entre el controlador I/O y el procesador, permitir computo de 32 y 64bit simultáneamente, administrar el controlador de memoria, entre otros asuntos.

Dual Dynamic Power Management™ tecnología encargada de administrar los recursos de energia tanto para el procesador y controlador de memoria para un uso optimo de esta en virtud del consumo, una de las características destacables de estos dos modelos (9350e y 9150e).