Opteron 144 - nový král mainstreamu

Opteron a socket 940

Opteron byl první procesor architektury K8, který AMD uvedla. Stalo se tak již na jaře 2003 (mimochodem těsně vedle 114. narozenin Adolfa Hitlera). První série nebyly nikterak úžasné a to zejména z toho důvodu, že tehdejší revize B3 nebyla právě úplně doladěná (podporovala například pouze DDR333, zatímco novější C0 už umí DDR400).

Opteron si odbyl začátek na socketu 940. Tento serverový socket podporuje dual-channel paměti DDR SDRAM, nicméně tyto paměti musí být registrované. Registrované paměti jsou takové, které kromě standardních paměťových čipů obsahují také další čip - registr - který pomáhá paměťovému řadiči obsluhovat jednotlivé moduly. Díky tomu je možné zdvojnásobit počet použitých modulů. Opteron tak umí obsloužit až osm DDR333 registrovaných DIMMů. To žádný jiný procesor architektury K8 neumí a ostatní neumí to ani žádný normální Intelův čipset - klasických pamětí bez registru (tzv. unbuffered) jednoduše není možné obsloužit takové množství. Nevýhodou použití registrovaných modulů je pak především jejich cena - protože se jedná o zboží, kterého se neprodají tuny, je to jakási exkluzivní záležitost. Jinými slovy cena je často o hodně vyšší. Další nevýhodou pak je, že registr vnáší o jeden cyklus delší prodlevu v přístupu k datům - registrované paměti jsou tak pomalejší.
Společně s registrem se pak často moduly obohacují o ECC. To je zkratka pro Error Checking & Correction. Standardní modul DIMM má na jedné straně osm paměťových čipů po osmi bitech datové šířky. Moduly ECC mají čipů devět. Modul tak namísto datové šířky 64bitů má šířku 72bitů (pokud jsou dva moduly zapojeny v dvoukanálovém uspořádání, pak se šířka zvyšuje ze 128 na 144 bitů). Dodatečný čip slouží pro vyšší spolehlivost - nese v sobě kontrolní součty pro obsah v ostatních čipech. Klasické paměťové moduly DIMM bez ECC totiž nejsou zcela spolehlivé. Téměř s pravidelností se stává, že po delší době se vlivem elektromagnetického rušení uvnitř počítače (především ze zdroje a případně ze základní desky) samovolně mění data v paměti. Takže když necháte zapnutý počítač třeba týden a ten nebude vůbec nic dělat, za onen týden nebude obsah pamětí zcela stejný - nějaké bity se budou lišit. Takovéto výchylky v běžném provozu prakticky nezaznamenáte, a proto u běžných počítačů to není problémem. Existují ale i počítače, kde chceme maximální spolehlivost - to jsou například servery či pracovní stanice. Do těchto počítačů se proto dávají moduly s ECC, které mají spolehlivost o několik řádů lepší. Když paměťový řadič u takového modulu načte data, vypočítává kontrolní součet. Pokud se neshoduje, na základě původního součtu dopočítá ony nesprávné bity. Tímto způsobem se v drtivé většině případů podaří obnovovat správný obsah modulů a tím předcházet ztrátě dat.

ECC, jak je zde popsané, se úplně běžně používá pro cache paměti uvnitř procesoru, kde tak koriguje případné chyby. Mohlo by se zdá, že ECC je jasný přínos ve všech ohledech. Bohužel nikoli. Ono dodatečné počítání kontrolních součtů totiž stojí nějaký ten výkon. A tak zapnutí ECC, ať už u cache procesoru či u pamětí RAM, mírně snižuje rychlost. Navíc onen dodatečný čip také něco stojí, čili moduly s ECC jsou dražší.

Procesor Opteron samozřejmě má cache chráněnou ECC. A jeho integrovaný paměťový řadič podporuje ECC také. Je pochopitelně možné použít pouze registrované moduly bez ECC, s takovými se ale příliš často nesetkáte. A tak typickou konfigurací jsou registrované moduly s ECC.

V budoucnu nás namísto registrovaných modulů čeká technologie Fully Buffered DIMM. U ní je registr nahrazen malým procesorem, který také obsluhuje paměti, ale funguje na trochu jiném principu. Především komunikuje s řadičem pamětí vysokorychlostní point-to-point sběrnicí, silně bufferuje přenosy a navíc slouží jako jakýsi můstek pro připojení dalších modulů. Fully buffered DIMMy tak umožňují dosáhnout ještě mnohem vyšších rychlostí při obrovském množství modulů a zjednodušeném návrhu základní desky.

Poznámka: Často se můžete setkat s tvrzením, že Opterony pro socket 940 vyžadují ECC. Toto je zapříčiněno tím, že redaktoři neví, co to je registrovaný modul, takže automaticky zaměňují registr s ECC. Samozřejmě se jedná o chybu.

AMD Opteron pro socket 940 je dostupný ve třech typech - řada 100 umožňuje provoz pouze jediného procesoru, řada 200 pak dvou procesorů a řada 800 až osmi procesorů. Zatímco model 100 má pouze jeden 16bit HyperTransport kanál, model 200 má již dva a model 800 pak tři. Za více kanálů se samozřejmě platí, a tak je řada 800 zdaleka nejdražší v nabídce AMD.

Opteron pro socket 939

Novinkou, která byla uvedena prvního srpna letošního roku, jsou Opterony pro socket 939. Tento socket je známý z oblasti stolních počítačů a mnoho z vás ho používá jako základ pro Athlon 64. Socket 939 také podporuje dual-channel DDR SDRAM, narozdíl od socketu 940 ale nepotřebuje registrované moduly. To také znamená, že počet DIMMů je omezen na maximálně čtyři a ještě ke všemu při osazení čtyřmi oboustrannými moduly musí být zpomaleno časování pamětí, jinak dochází k chybám.

Opterony pro socket 939 jsou v podstatě serverové čipy. Protože socket 939 neumožňuje víceprocesorovou konfiguraci, je pro něj nabízen pouze Opteron řady 100 (včetně dvoujádrových modelů). Celá myšlenka přesunout základní model Opteronu do platformy pro Athlon 64 vycházela z předpokladu, že klasické unbuffered paměti jsou mnohem levnější. AMD chce zvýšit povědomí o svém serverovém produktu, a tak ho chce víc tlačit do cenově přijatelné sféry. A zatímco Intelovy Xeony mají k sobě čipset, který funguje s unbuffered moduly (... a je tak relativně levný), AMD taková volba chyběla. Přesunutím do socketu 939 se tak Opteron stává cenově přijatelným serverovým produktem. Protože tento socket zvládá ECC paměti, je nyní možné pořídit si unbuffered ECC moduly a dosáhnout skvělé stability - jediné, čím je tato konfigurace omezena, je maximální počet modulů. Pro menší servery je to ale skvělá volba. Připomeňme také, že AMD nabízí do socketu 939 i dvoujádrové Opterony 165, 170 a 175. S těmi je teď možné postavit jakoby dvouprocesorovou sestavu na typické základní desce za pár tisíc korun a s odpovídající spolehlivostí.

Opteron vs. Athlon 64

Nás samozřejmě servery až tak moc nezajímají. Co nás zajímá mnohem víc, jsou procesory střední třídy. Tam nyní dominovaly Athlony 64, které mají skvělé parametry a jsou obstojně rychlé (a navíc jdou dobře přetaktovat).

Nejprodávanější Athlony 64 s ratingem 3000+ a 3200+ mají ale jednu podstatnou nevýhodu - mají pouze 512kB L2 cache. Konkurenční Pentia 4 přitom mají běžně 1MB, některé modely dokonce 2MB (byť tato cache je v obou případech pomalejší). Cache je důležitá, pokud chceme dosahovat plynulého chodu. Například v některých hrách snadno zaznamenáme rozdíl mezi procesory různou velikostí cache. Jakmile se třeba rapidně změní scéna, také se rychle změní požadovaná data. Procesory s větší cache mají v takovém případě výhodu a pracují plynuleji - pro hráče se to projeví v menším poklesu počtu snímků za vteřinu. Proto například nejrychlejší herní procesory Athlon 64 FX vždy mají 1 MB cache.
Nevýhodu levných verzí Athlonů 64 je nyní možné odstranit pořízením Opteronu pro socket 939. Ten má vždy 1MB cache. Srovnejme parametry:

Frekvence	Opteron / cache	Athlon 64 / cache	TDP
1.8 GHz	144 / 1MB	3000+ / 512kB	67W
2.0 GHz	146 / 1MB	3200+ / 512kB	67W
2.2 GHz	-	3500+ / 512kB	67W
2.2 GHz	148 / 1MB	3700+ / 1MB	85W
2.4 GHz	-	3800+ / 512kB	85W
2.4 GHz	150 / 1MB	4000+ a FX53 / 1MB	85W
2.6 GHz	152 / 1MB	FX55 / 1MB	104W
2.8 GHz	154 / 1MB	FX57 / 1MB	104W

Jak vidíte, Opteron má za všech okolností 1MB L2 cache. Kdybyste chtěli Athlon 64 s tímto množstvím, budete muset koupit minimálně 3700+, který momentálně v obchodě stojí lehce pod 9 tisíc Kč s DPH. Na Opteronech je pak zajímavé především to, že nejlevnější model 144 dnes seženete za čtyři a půl tisíce s daní. Tedy asi za poloviční cenu modelu 3700+ a zároveň někde v cenové relaci modelu 3000+. Jinými slovy za stejnou cenu nyní s Opteronem dostanete dvojnásobek L2 cache.

Příjemná je zároveň další věc - protože Opteron je serverový produkt, jsou na něj kladeny vyšší nároky na spolehlivost. AMD po vyrobení jednotlivých jader tyto testuje a třídí podle kvality. Z méně kvalitních se pak stávají procesory s nižším ratingem. Protože však Opteron má laťku spolehlivosti o dost výš než Athlony 64, je u něj testování na kvalitu intenzivnější, a tudíž pro něj vybraná jádra jsou potenciálně lepší. Za vše hovoří například to, že mnou testovaný kus měl hodnotu TCaseMax nastavenou na poměrně vysokých 65 stupňů:

To je asi tak o deset stupňů víc, než je typické pro Athlony 64. Jak již víte, hodnota TCaseMax je jakýmsi ukazatelem přetaktovatelnosti. Co je dále zajímavé, další dva kusy dodané v první várce měly hodnotu TCaseMax úplně stejnou - také 65 stupňů.

Nebudeme chodit kolem horké kaše, a rovnou si tedy řekneme, jakou že to vlastně mají Opterony nevýhodu. Tou hlavní je, že mají jinou hodnotu BrandID. Ta u Athlonů 64 činí 4, zatímco Opteron má 12. Přestože tak používá z Athlonů 64 staré známé jádro SH8-E4 (San Diego), tento malý rozdíl může způsobit, že si s ním některé základní desky neporadí. Přesněji jejich BIOSy. Pro to, aby procesor vůbec fungoval, ho musí BIOS základní desky poznat a správně nastavit. Některé BIOSy jsou bohužel naprogramovány tak, že při neznámém procesoru se zaseknou. V jiných může dojít k nesprávnému nastavení, které pak může vyústit v zatuhávání či resety. Prostě a jednoduše na to, abyste mohli Opteron používat, musíte mít základní desku, která ho podporuje. A to nyní, měsíc po uvedení, není jen tak. S testovaným ASUSem A8N-SLI to nebyl žádný problém - poslední verze BIOSu procesor poznala a vše chodilo zcela bez problémů (tedy vyjma PowerNow!). S jinými deskami to nemusí být zdaleka tak jednoduché a, protože se jedná o pro stolní počítače atypický procesor, nemusí se podpora objevit nikdy. Závažnost tohoto problému je naprosto stejná jako u nových 64bit procesorů Sempron - ty mají také namísto BrandID 34 starších 32bit modelů nově BrandID 38. A tak i když jsou jinak identické (vyjma nové revize, tudíž změněného stepping z hodnoty 0 na 2), nemusí fungovat všude. Jenže narozdíl od 64bit Sempronů nelze očekávat, že podpora pro Opteron bude ve všech deskách, natož že jí výrobci implementují nějak závratně rychle.

Zároveň je nutné zmínit, že aby fungovalo PowerNow! (alias Cool'n'Quiet), je nutné, aby BIOS nahrál do paměti odpovídající tabulku PStates. To nemůže udělat, pokud procesor nezná. Takže suma sumárum se můžete setkat v zásadě s čtyřmi případy (ne)kompatibility:

1. BIOS procesor nezná,. deska se s ním vůbec nespustí nebo bude fungovat s chybami.
2. BIOS procesor nezná, v systému se objeví jako Hammer Unknown Model, ale vše jinak funguje, vyjma PowerNow!.
3. BIOS procesor pozná a správně nastaví, přesto PowerNow! nebude fungovat, protože podpora je pouze částečná a BIOS nenahraje do paměti tabulku PStates.
4. BIOS procesor zná, vše funguje, včetně PowerNow!.

Pokud si tedy nejste jisti, zda vaše deska Opteron podporuje, bude jeho pořízení riskem. Doufejme však, že do budoucna se situace zlepší, pro výrobce základních desek je přizpůsobení BIOSů opravdu triviální záležitostí. Mnou použitá základní deska ASUS A8N SLI s nejnovějším BIOSem sice procesor poznala a bez problémů s ním fungovala, avšak PowerNow! nechodilo. Ovladač AMDK8.sys byl správně nainstalován a v nejnovější verzi, přesto se nic nedělo. Domnívám se, že BIOS má podporu pouze částečnou a nenahrál PStates tabulku.

V souvislosti s Opterony se můžete setkat také s názorem, že je optimalizován pro běh serverových aplikací, a tudíž například ve hrách je méně výkonný. Někteří pak tvrdí, že úprava chování je prováděna pomocí microcode update. Takováto tvrzení jsou více než úsměvná. Jelikož má čip úplně identické jádro jako Athlony 64 a microcode update vůbec neslouží k takto absurdním účelům, nemusíte se takovýmito "žvásty" vůbec zatěžovat - nezakládají se totiž na pravdě. Výkon Opteronu je při stejné frekvenci zcela identický s výkonem Athlonu 64 s 1MB cache.