Architektura AMD K10 - kam směřuje AMD?

M-SPACE design

AMD již na loňské konferenci AMD Analyst Day 2006 oznámilo, že vývoj procesorů bude směřovat k CPU blokům, které bude možné kombinovat podle přání zákazníka. Tam ostatně míří i Fusion, který bude sdružovat potřebné bloky do jednoho pouzdra a pak zřejmě i na stejný kus křemíku.
Vývoj, kde budou jednotlivá jádra, HT linky, akcelerátory pro HD video, šifrování a podobně jako stavební bloky, se zdá jako dobrý nápad. Změny architektury tak budou moci být častější a cílenější. AMD Fusion a první ovoce spojení CPU i GPU plánuje AMD na rok 2009.
Po ohlášení Intelu a "Tic-Toc" v případě střídání generací procesorů a výrobních technologií AMD samozřejmě nemohlo zůstat pozadu. Podobnou cestou se tedy rozhodlo jít i AMD a tak novou architekturu má vystřídat die-shrink, následovaný vždy opět novým jádrem. I to pak čeká inovace s použitím nových výrobních technologií.
I zde má AMD pomoci modulární design jader a jejich snadná úprava, vzhledem k nasazení. Modularita by měla přinést lehkost a snadnou implementaci při přechodu na nové výrobní technologie a umožnit rychlejší vývoj a uvádění nových produktů na trh.

AMD Torrenza

Jednou z dalších zajímavých technologií od AMD je "Torrenza". K zvyšování výkonu samozřejmě dochází s každým novým jádrem, zlepšením architektury procesoru nebo prostým navýšením frekvence procesoru. Další z možností je koncepce více či méně specializovaných koprocesorů/akcelerátorů. Torrenza tak může být použita pro cokoliv, od akcelerace fyziky u 3D her, přes vědecké výpočty, až po akceleraci XML nebo šifrování. Torrenza v současnosti prakticky zahrnuje vše AMD Stream Computing, CTM technologii až budoucí Fusion, ačkoliv představa akcelerátorů je dnes spojená spíše s další kartou nebo zařízením, od HTX slotu až po akcelerátor v pouzdru procesoru.


Nepochybnou výhodou Torrenzy je každopádně možnost postupného vývoje akcelerátorů, od použití HyperTransport HTX slotu nebo procesorového slotu (jako je tomu například u procesoru Virtex-4 FPGA od firmy Xilinx - ten lze použít ve standardním socketu 940 pro Opterony s DDR pamětí), integraci akcelerátoru do pouzdra procesoru, až po integraci do samotného jádra. Nárůst výkonu se samozřejmě bude lišit podle nasazení a konkrétní úlohy, nicméně například u zmiňovaného Virtexu-4 je zvýšení výkonu řádově 10 až 100-násobné. Ve speciálních případech, jako je například sekvencování genomu, lze výkon zvýšit i 1000x.

Vědecké výpočty ale obvykle nejsou naším denním chlebem, ale na druhou stranu, i jednodušší programovatelný čip nebo specializovaný akcelerátor by mohl značně odlehčit procesoru (a zároveň výrazně snížit spotřebu). Například při akceleraci videa, šifrování, při výpočtech AI ve hrách a podobně. V každém případě bude tendence takové akcelerátory postupně sdružovat do jednoho pouzdra (akceleraci například videa dnes obstarává procesor nebo grafická karta) a směr vývoje je maximální integrace směrem k procesoru. Naprosto stejný trend byl i například v mobilních telefonech nebo kdekoliv jinde ve spotřební elektronice - tisíce součástek nahrazují integrované obvody a s rostoucí integrací vše zajištuje třeba i jediný čip.
Obdobného sloučení, od procesorového pouzdra, až po integraci do jádra procesoru, se dočkají i akcelerátory. Již současná řešení jako zmiňovaný Virtex-4 přináší růst výkonu až o několik řádů, za současného snížení spotřeby. Druhou stranou mince je samozřejmě cena - ta je zatím, u těchto poměrně specializovaných a ne příliš rozšířených procesorů, samozřejmě vysoká. Tu ale kompenzuje jejich výkon. Stačí stlačit cenu a ruku v ruce s integrací budou akcelerátory běžnou součástí počítače, respektive procesoru. Podle dosavadních trendů, ačkoliv akcelerátory jsou spíše výsadou HPC, se jedná o velice rychle rostoucí trh a pomalu ale jistě směřuje do komerční sféry a časem bude nevyhnutelně směřovat i k běžným uživatelům. Stejně tak se tomu stalo například s FPU koprocesorem. Mimochodem, svou koncepci akcelerátorů a "otevřené" platformy má dnes například i Intel.

Další informace o technologii Torrenza získáte například na stránkách AMD, Torrenza Initiative.

AMD Fusion

Poslední dobou často diskutované téma, AMD Fusion. Jedná se zatím o kódové označení pro čip, který kombinuje několik komponent (jako například procesor a grafické jádro) do jednoho pouzdra nebo čipu. To má přinést nižší spotřebu a cenu, zejména pro mobilní segment a běžné počítače. Prvním procesorem bude výše uvedený procesor Falcon. AMD chce integrovat Fusion procesor i do malých UMPC počítačů, jako je Samsung Q1 Ultra nebo notebooků, ale mířený je i do běžných počítačů. Vývoj, kde budou jednotlivá jádra, HT linky, akcelerátory pro HD video, šifrování a podobně jako stavební bloky, se zdá jako dobrý nápad. Změny architektury tak budou moci být častější a cílenější. AMD Fusion a první ovoce spojení CPU i GPU plánuje AMD na rok 2009. Fusion nevyhnutelně přinese i řadu nových socketů - ty jsou zatím označovány jako FM1, FM2 a FM3. Můžeme zřejmě počítat s nástupcem pro všechny typy socketů a podobným rozložením jako je dnes. Od mobilních počítačů (kde dnes vládne socket S1), až po běžné stolní počítače založené na socketu AM2.
Nové sockety mají sdílet některé vlastnosti se současnou sadou socketů, ale jak na tom budou z hlediska kompatibility například sockety a procesory s podporou DDR2 pamětí není ještě zcela zřejmé - jedno je ale jisté již teď, ačkoliv se AMD snaží měnit platformy, respektive sockety co nejméně, některé změny jsou nevyhnutelné a bude jich více (ačkoliv k tomu v případě AMD Fusion dojde až téměř za dva roky). Zajímavé každopádně bude sledovat vývoj v této oblasti - MCM Falcon přinese prakticky kompletní integraci, takže mobilní počítače a platformy se dostanou opět o kus dále, směrem k systémům, jako jsou SoC (System On Chip).
První generace AMD Fusion bude řešena jako MCM, viz například podobně řešený Xenos z XBOXu 360. Dohoda pro produkci Fusionu a MCM se dotkne zejména dosavadních partnerů AMD, TSCM (bude obstarávat výrobu GPU části) a Chartered Semi (ta bude soustředěna na výrobu CPU). Až dojde k přesunu Fusionu na jediný kus křemíku, situace se zřejmě změní, ale vzhledem k dosavadním rozdílným postupům a technologii produkce čipů pro CPU a GPU, kdo nakonec bude takový čip produkovat (kromě AMD), není zatím zřejmé.


Kromě rozšíření a postupné evoluce jádra a změnách ve výrobních technologiích, můžeme očekávat postupné slučování jednotlivých bloků, od HT, více jader, koprocesorů nebo části GPU. Další přídávání jader již nebude zdaleka tak efektivní. Prvním ovocem konceptu Fusion bude rodina "Falcon" Fusion. Ta bude obsahovat "Bulldozer" jádro, již tradičně IMC a cache, GPU jádro s plnou podporou DirectX. Je zřejmé, že to je přesně cesta, kterou se chce AMD vydat, ale tento přerod směrem k integraci na jediný kus křemíku jistou dobu potrvá.
AMD chce využít i další trhy, od elektroniky, přes mobilní telefony, až po mobilní počítače a desktopy - což je v počítačovém průmyslu samozřejmě nejsledovanější trh, na druhou stranu, jakákoliv promarněná příležitost pro generování zisku je nepřijatelná a AMD bude na další vývoj potřebovat doslova "každý dolar", který může vydělat nebo ušetřit. Jedno je zřejmé ale již teď. AMD přestává být pouhým výrobcem procesorů pro osobní počítače, jako tomu bylo v letech dávno minulých.
Co čas a AMD skutečně přinese, a jak se tyto smělé plány podaří naplnit v příštích letech, můžeme zatím pouze hádat. Plány jsou to skutečně nemalé. Bulldozer jako nové jádro, modulární design jader, i Fusion a více zaměřené platformy jsou uživatelsky velice zajímavé. Přinesou tak výrazně efektivější, ale také neporovnatelně úspornější platformy. Nelze než AMD popřát další úspěšná léta, aby bylo Intelu více něž dobrým konkurentem. Těžit z tohoto konkurenčního prostředí a boje budeme především my, zákazníci...


Zdroje: amd.com, tgdaily.com, techarp.com, theinquirer.net