科技史:做為AMD全盛時期象征的Opteron處理器:全盛期2003-2007
摘要: Intel有支撐其獲利的服務(wù)器產(chǎn)品線Xeon,從2003年到2017年,AMD也曾經(jīng)擁有過名稱很像的Opteron,更曾在2003年到2007年這段期間,在服務(wù)器市場極盛一時,象征著AMD最輝煌的黃金歲月,而K8微架構(gòu)更曾讓Intel看不到AMD的車尾燈。
Intel有支撐其獲利的服務(wù)器產(chǎn)品線Xeon,從2003年到2017年,AMD也曾經(jīng)擁有過名稱很像的Opteron,更曾在2003年到2007年這段期間,在服務(wù)器市場極盛一時,象征著AMD最輝煌的黃金歲月,而K8微架構(gòu)更曾讓Intel看不到AMD的車尾燈。既然前面有Xeon十連發(fā),筆者也不得不補上個Opteron三連發(fā),讓各位科科了解到服務(wù)器對于Intel和AMD,究竟有多么的重要。
AMD Opteron的產(chǎn)品編號也極度的清晰易懂。
·1開頭:單處理器。
·2開頭:雙處理器。
·3開頭:多處理器。
·從Santa Ana邁進(jìn)DDR2時進(jìn)入第二世代,編碼變成x200,以此類推。
天底下任何的奇跡與慘劇,都須「天時」、「地利」和「人和」 (科科們:你又來玩這套了),Intel跟HP合作的IA-64指令集與Itanium處理器,其策略失當(dāng)與出師不利,送給了AMD攻入服務(wù)器市場的大好機(jī)會。
加上當(dāng)時正是入門級服務(wù)器也需要直接尋址超過4GB主內(nèi)存的臨界點 (Intel的PAE/PSE-36只算是應(yīng)急方案),讓AMD發(fā)布于1999年的x86-64指令集,因具備x86回溯兼容性,又增加更多的資料暫存器,變成很具有吸引力的64位升級方案。在2002年4月24日,AMD公布Opteron品牌,同一天微軟也「很巧合的」宣布將發(fā)行x86-64版本的Windows,讓Intel欽定的「真命天子」Itanium處理器的未來,蒙上了一層不祥的陰霾。
同場加映AMD其他品牌的發(fā)布日期,這也代表著64位逐步推廣到其他應(yīng)用領(lǐng)域的時程。
·Athlon 64 (臺式機(jī)):2002年11月19日。
·Sempron (低價產(chǎn)品):2004年6月7日。Sempron在BBS連線硬件版被戲稱為「散步龍」,和Intel的「洗地龍」相互輝映,唯一的共同點就是散步和洗地都代表「跑不快」的意思。
·Turion 64 (筆記本電腦):2005年1月10日。
除了64位,Opteron之所以能夠在短短2年內(nèi)就席卷服務(wù)器市場,還有很多重要的因素,由外到內(nèi),依序如下。
服務(wù)器等級的偵錯容錯機(jī)制:從受到ECC單位糾錯的L1資料快取與L2快取、防止內(nèi)存多位錯誤的內(nèi)存Chipkill技術(shù)、Parity偵錯的L1指令快取和轉(zhuǎn)譯后備緩沖區(qū) (TLB),到回報系統(tǒng)錯誤的MCA (Machine Check Architecture),都是K8的標(biāo)準(zhǔn)武裝,也充分展現(xiàn)了AMD進(jìn)攻服務(wù)器市場的決心。
HyperTransport總線:這讓Opteron實作多處理器環(huán)境比Xeon方便多了,Opteron直接提供點對點連接處理器的方式,不像Intel的傳統(tǒng)北橋架構(gòu),每個處理器都要共享有限的FSB頻寬外,實作大型系統(tǒng)也需要昂貴復(fù)雜的芯片組、如橋接芯片等等。也因此,大型Opteron多處理器平臺享有較短的研發(fā)時間,成本比較低廉,性能和可靠度上也毫無妥協(xié),這些都是Opteron明顯的技術(shù)優(yōu)勢,Intel是到了2008年的Nehalem微架構(gòu)“Tylersburg”平臺有了QPI才追上AMD。
高效率的快取資料一致性協(xié)定:對多處理器環(huán)境性能有著舉足輕重的影響,而AMD K8的MOESI協(xié)定則有著極為出色的表現(xiàn)。
和處理器核心同頻率的整合型內(nèi)存控制器:讓Opteron整體內(nèi)存性能,遠(yuǎn)勝過Intel的系統(tǒng)前端總線 (FSB) 連接北橋 (North Bridge) 的架構(gòu),讓多處理器環(huán)境變成CC-NUMA (Cache Coherence-Non Unified Memory Architecture) 分布式內(nèi)存架構(gòu),也需要額外的優(yōu)化手段,像ACPI所提供Static Resource Affinity Table (SRAT) 功能,可協(xié)助支持NUMA架構(gòu)的操作系統(tǒng)掌握全局,調(diào)整執(zhí)行緒及內(nèi)存配置,讓處理器核心盡其所能的優(yōu)先使用本地端的內(nèi)存空間。
整合式內(nèi)存控制器還有個重大的好處:處理器數(shù)量越多,可擴(kuò)增的內(nèi)存容量也會更大。在2005年,假若企業(yè)需要1臺128GB主內(nèi)存容量的服務(wù)器,采用Itanium的HP SuperDome起碼要價1500萬元,但1臺8顆Opteron的系統(tǒng) (如Sun X4600和Iwill H8501),每顆安裝16GB,價格僅有其十分之一,其巨大優(yōu)勢不言可喻。
直沖原生雙核心:當(dāng)北橋內(nèi)存控制器都「包」在處理器晶粒之中,自然也不必?fù)?dān)憂雙核心甚至多核心的頻寬問題,這也讓AMD打從一開始,就讓K8直奔原生雙核心的設(shè)計,更在2004年8月31日 (2004年秋季IDF) 就公開雙核心樣品,來年4月后準(zhǔn)時登場,這是AMD x86處理器發(fā)展史上最重大的戰(zhàn)略勝利。
從K7演進(jìn)而來的成熟微架構(gòu):嚴(yán)格說來,K8并非全新的設(shè)計,而是以K7為基礎(chǔ)進(jìn)行改良的產(chǎn)物,經(jīng)過千錘百煉,所以非常的成熟可靠,相較于同時期的Intel Xeon,也享有壓倒性的低功耗表現(xiàn)。AMD在2002年2月26日 (2002年春季IDF) 首次展示單核心K8,來年4月才正式上市,可謂準(zhǔn)備周詳,也屢次用較低的工作頻率,「屠殺」Intel NetBurst體系的產(chǎn)品線。
強(qiáng)大動態(tài)分支預(yù)測和轉(zhuǎn)譯后備緩沖區(qū):足以應(yīng)付分支密集且狂吃內(nèi)存頻寬的服務(wù)器端應(yīng)用軟件,其中因為K8的L1/L2快取資料是「互斥 (Exclusive)」的,AMD還利用「L1指令快取的資料被擠回L2時,L2的ECC形容浪費 (L1指令快取只有Parity)」的特色,將分支選擇器「偷放」在這個欄位,以增強(qiáng)分支預(yù)測的涵蓋范圍,兼顧性能與成本,堪稱非常厲害的特色。
2003年底的Opteron 848,售價高達(dá)「3199美元」,這對過去只能在個人電腦市場跟Intel打泥巴戰(zhàn)的AMD來說,簡直是連想都不敢想的美夢,卻成真了。
2004年6月14日,AMD昭告天下「我們的原生雙核已經(jīng)設(shè)計完畢」,并大方的攤開產(chǎn)品時程表。
2004年7月17日:Cray宣布將采用Opteron構(gòu)建Red Storm超級電腦。
2004年8月23日:AMD與Newisys在IEEE HotChips 16發(fā)布Horus芯片組,這是AMD
2005年4月21日,AMD風(fēng)光發(fā)布雙核心的Opteron 800系列,領(lǐng)先Intel的Merom家族超過1年,堪稱這間公司最意氣風(fēng)發(fā)的時刻。只不過,再多的好運也有用完的一天,當(dāng)時也無人預(yù)料到,AMD不僅將面對Intel即將發(fā)動的帝國大反擊,更將在邁向原生四核心的路上,重重跌了一跤,還幾乎再也不能爬起來。
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