新征程新起点 AMD未来发展之路详细解析

mike521zx

　　

前言：

　　一个安静的AMD就不能算作是一个好的AMD，不过不幸的是AMD的死对头INTEL公司正在变得越来越强大。实际上，现在的INTEL公司只变得越多就会得越来越好，而AMD公司却正在变得越来越糟糕。现在INTEL公司推出的产品是越来越好，并且更经常谈起未来的发展计划，而且还从不言过其实。与此同时，AMD公司却显得有些举步维艰，从AMD公司那里我们既无法了解其将要推出的产品，又无从获得该公司的发展方向。

　　在经过长时间的等待之后，AMD公司终于在去年对外透露了Barcelona架构，而对于AMD公司透露出的有关Barcelona的信息让我们非常欣赏，不过到目前为止掐指算来从听到Barcelona开始已经过去超过一年了。但是当AMD公司开始了新一轮的价格战之后，我们开始担心了，不过我们担心的并不是Barcelona，而是在Barcelona之后AMD会推出什么样的产品。难道Barcelona会在今后的三年里一直陪伴着我们吗?AMD公司该如何在移动以及超便携市场上与INTEL竞争呢?AMD公司在收购了ATI公司之后是否会对其微处理器设计理念产生长久的影响，而现在AMD处理器的设计理念又是什么呢?

　　如果这个问题是要问INTEL公司的话，那么我们不需要INTEL公司的回答就能够获得答案。现在INTEL公司在每一年都会在 California召集上千名亲密的合作伙伴召开Intel Developer Forum，并且对外公布未来的产品推出计划。其实我们也希望AMD也能为我们带来这样的信息，但是却一直没有得成。

　　当INTEL公司在 Pentium 4的竞争中失败之后，究其原因是处理器管线原因。而当INTEL公司在推出新品前几个透露出产品的性能指数之后，所有的人在猜测INTEL会在新一代微处理器架构采用什么样的设计。而在面对市场份额、信心以及销售不畅的时候AMD公司的策略却是始终保持守势。而结果大家都已经看到了，INTEL公司变得越来越强大。

合并之路：

　　有关于CPU与GPU的合并已经讨论了很长时间，尽管我们一直都认为CPU为一般目的处理器而GPU是图形处理器，但是实际上CPU和GPU的都是普通目的。GPU实际上是高并行一般目的处理器，因此非常适合于特殊应用处理器比如3D游戏。由于GPU已经变得更加可编程化，因此已经开始进行一些新的领域，比如科学计算将会很有可能通过GPU来进行。

　　就3D游戏、视频处理以及其它HPC应用而言，今天的GPU早已超越了台式处理器。不过问题是GPU在连续任务处理器依然起不到什么作用，因此这就需要依靠CPU来继续处理其所擅长的任务处理。

　　ATI公司一直以来就发现GPU的性能虽然一直在发展，但是最后却要受困于高速连续处理这个瓶颈。而与此同时，CPU也最终受困于并行处理器的能力。换一句话说如果为了能够满足未来的处理任务，那么未来GPU就需要CPU，而CPU也会需要GPU。由于无论哪一个单独发展都无法解决问题，因此将两者结合起来就非常有必要。

　　ATI公司最初的打算是看看是否能够使用GPU进行一般目的计算(GPGPU)，而在正式收购ATI公司之前AMD就有了这个想法。ATI公司高层Bob Drebin表示AMD公司收购ATI公司的一个主要原因就是他感觉ATI公司需要一个强劲的连续处理器。

　　我们很想知道AMD公司将如何解决这个问题，因为AMD公司需要提出一个解决方案，而不仅仅只是收购ATI公司就可以了事。Bob并没有回答这个问题，不过他表示ATI曾经努力过将两个低连续处理器合并在一起，但是却仍然遇到了相同的连续处理器的瓶颈问题。不过在最后，Bob表示他相信AMD成功收购ATI公司将会非常有意义，因为新公司将会有可能将一个强劲的连续处理与一个强劲的并行处理器集成进一个核心内。

　　如果想要更好的理解将高连续处理器与高并行处理器融合在一起的关键点，那么你需要将目光从游戏市场移开而转向AMD称之为的流计算(stream computing)。AMD认为有很大部分的潜在应用需要一个GPU架构的产品去解决，而这种情况我们也已经看到了不少。比如就拿观看HD-DVD来说，现在就连一些速度最快的双核心处理器在进行HD DVD播放时其CPU的占用率都会达到100%，而如果使用GPU来进行同样的解码操作，其效果却要更好一些，功耗也低许多。 H.264编解码就非常适合高并行处理器。当然除了视频处理以外，一般的生产操作也同样重要，而这也是我们为什么一直要发展CPU的原因。因此一个联合的架构将能够同时轻松处理这两种应用，而这也是未来桌面处理器发展的方向。

　　未来的应用将会是简单的流计算的联合以及更多的连续任务，这我们已经可以在网络浏览时看到许多。比如在浏览YouTube网站时，由于里面全是高质量内容，因此需要更多的CPU或者GPU去处理。这时你需要一个高性能的连续处理器去处理所有的内容而不是视频播放，然后需要一个强劲的GPU去处理视频。使用这个例子也许是过于简单，考虑到现在处理器强悍的性能，我们现在很难预测未来软件的发展方向，关键一点在于CPU将会无可避免得与GPU进行联合以处理这种类型的应用。

将 CPUs 和 GPUs合并：

　　AMD其实已经在一款名为Fusion的小产品上开始了CPU/GPU的融合战略，不过到目前为止AMD公司还并没有向我们展示出Fusion的重要性。Fusion是AMD首款 CPU/GPU单芯片产品，预计将会于2008-2009年的某个时候推出。将两个独立的核心封装在一起这是相当令人期待的，不过第一代Fusion将很有可能会集成的是功耗更合理的集成显示芯片。虽然集成显示芯片并不能让人太激动，但是这却可以让厂商们能够为我们带来更有趣的产品。

　　现在CPU以及GPU通过BUS分离了开来，这两样东西是非常独立的。在运行时，CPU是全力运行而GPU则是全力辅助。第一步，就是AMD所说的综合，这就是将会在2008-2009年推出的Fusion。这时CPU与GPU只是简单得封装在一起，这个产品只能起到一个杠杆作用，而且其出发点还是从成本以及功耗。

　　第二步，AMD称其为最优化，这个开始有意思了。部分CPU将会被GPU共享，反之亦然。这时就不再是深度的综合，而这只是向更重要的一个阶段往前迈出的一步。最后一步也是Fusion最终的进化，这时CPU 和 GPU将会实现真正的综合，此时GPU可以象使用CPU那样被使用。这时你甚至可以开始讨论如何通过 x86 ISA对GPU进行扩展，同时GPU还将会拥有自己的register file。该架构的部分会被共享，特别是缓存层次，这在运行程序会有益于CPU和GPU进行数据处理。

　　GPU可以非常方便得集成单一的核心内，比如在三级缓存之后。举个例子来说，你如果你看一下当前Barcelona架构你会发现四个相同的核心、三级缓存以及内存控制器，这时只要简单更换其中的一个核心就可以想像出这样的处理器会是什么样子。这时指令可以只被特殊的核心处理并且将会直接传送给该核心，当指令更适合于其它核心处理时，也将会被传送过去。这时就会需要一个前端逻辑芯片去管理，而这实施起来也是很简单的。



　　AMD公司表示x86处理器下一步的发展将会是异类处理器( heterogeneous processing)时代。对此AMD公司的Phil Hester表示在十年之后，同类多核心处理器将会越来越少，而异类处理器的发展基础将会在今后的2-4年里形成，而真正的异类处理时代将会在2010年后到来。

　　这里将不只是简单得把CPU与GPU联合起来，这还包括加入其它类型的处理器以及特别的硬件。你也许还记得在IDF大会上INTEL公司曾经做出过相似的宣言，不过与AMD公司大胆做法不同的是INTEL甚至没有打算在处理器加入图形显示芯片。

　　从某种意义上来说AMD的尝试与CELL处理器非常相似，不过所不同的是AMD的发展方向所带来的结果是强劲的连续核心与真正的图形显示芯片的联合。CELL处理器在这方面提前了许多，但是当AMD与INTEL公司可以向市场上提供相类似产品的时候，市场的接收度绝对要好于CELL处理器。

　　那么Torrenza又是什么情况呢?相信你还记得Torrenza是AMD公司面向不同类型处理器推出的平台。该平台的理念就是使用外置加速器通过Hyper Transport与系统的其它部分进行互联。Torrenza目前在AMD Fusion的战略中表现非常出色，这是因为Torrenza可以将其它加速器并入AMD系统而无需将其功能集成进AMD处理器的核心。如果市场对这一需求不热烈的话，那么AMD在最后还可以将相关功能集成进处理器核心，不过Torrenza却可以提供一个介于中间的低成本解决方案。

K10: 将会采用什么命名?

　　这里还有一个疑问那就是我们该如何称呼AMD公司新一代的微处理器架构，起初媒体的报道都将其称为K8L，不过最近AMD却表示K10才会是其新一代微处理器架构的真正代号。以后我们将会把这一架构称为Barcelona，因为这个名称与AMD新一代微处理器架构十分贴切，并且还可以明显与服务器产品区分开来。桌面版产品的名称分别为Agena (quad-core), Kuma (dual core) 以及 Agena FX ( Socket-1207 quad-core)。

　　不过当我们谈到微架构时，Barcelona 是会采用 K8L, K10或者是其它我们没有听过的名字呢?为了搞清这一点我们特意咨询了AMD公司的CTO Phil Hester。据 Phil Hester介绍AMD公司内部从来都没有使用K10这个代号，虽然一些AMD公司的代表在提到有关Barcelona的消息时都使用这个代号。基于同样的理由，K8L也将不会用于Barcelona之后的微架构。因此听起来K8L 或者 K10没有哪个能确定会作为AMD新一代微处理器架构的代号，因此我们只能继续使用Agena / Kuma / Barcelona来表示。

　　K8之后将会有什么?

　　既然谈到了产品的命名，自然就会想到K8之后的产品，出于种种原因，K9肯定是不会使用的。可以肯定的是新的产品将会拥有一个内部名称，不过现在我们还只能称其为K8的继承者。据Phil Hester介绍，K8之后的研发项目目前仍处于概念阶段，但是在研发进行了约6个月之后却被取消了。

　　那么为什么会被取消呢?很显然该产品采用的是大规模并行设计，是专为繁重的多线程应用设计的。AMD过估了向多线程应用的转换，并且设计在很大程度上牺牲了单线程应用的性能，正如INTEL在频率之争上一头撞上了功耗问题，而AMD的大规模并行设计方案也遇到了同样的问题。

　　看起来AMD这次决定应该是正确的，但是却已经浪费了将近半年的时候在这个项目上。不过考虑到K8是2003年推出的，但是一个项目的取消似乎不应该成为K8到现在为什么没有出现重大的升级的理由。虽然我们还没有从AMD公司那里了解到为什么Barcelona 不能够早点推出，不过这里我们需要考虑到其它各种可能的因素。Barcelona是AMD公司的首款原生四核心处理器，因此在结构上要更加复杂。而且对于处理器的每一个核心都会带来极大的改变。

　　INTEL公司的Mooly Eden，也就是Centrino之父曾经指出。当重新设计一款处理器时，你可以改变处理器架构，或者改变制程，但是却不要同时进行。但是现在AMD公司已经开始转向65nm制程，并且新的架构也正在开发中，因此考虑到Mooly Eden的意见：不要同时做很多事情，否则会碰到问题，那么Barcelona 的延迟也就是意料之中了。

　　Barcelona更多细节展现：

　　如果你最近了解过AMD公司最新的路线图，就会知道在路线图上可以看到两个新的socket插槽。而AMD公司下一代处理器将会工作于当前的Socket-AM2 和 Socket-1207主板，而新的主板推出之后将会支持 Socket-AM2+和Socket-1207+。看到这里你肯定会问，后面的+号代表的是什么意思呢?

　　其实Socket-AM2与Socket-AM2+是一样的，那么Socket-1207 和 1207+也同样如此，因此Agena或者 Barcelona都将能够支持这两种插槽。这也是AMD公司在最大程度上保证AM2 和 1207主板的兼容性。不过如果你购买的是新款Socket-AM2+或者1207+主板，那么你将会获得一些额外的功能。

　　当前的平台还只能支持HyperTransport 2.0，而新的+平台却能够支持HT3.0从而可以带来更快的传输速度以及数据带宽。对于台式机来说，更快的HT连接也许并没有什么影响，但是对于多插槽的工作站产品来说其带来的好处却是巨大的。

　　新增加的额外功能就是能够支持异步电压功能，这在我们之前给大家介绍Barcelona架构的文章里有给大家提到，CPU与北桥芯片可以运行在不同的电压以及频率上。为了能够实现这个功能，你的主板需要支持这一功能，因此如果你想要获得这个功能的话就需要购买AM2+或者1207+主板。

　　使用异步电压除了可以节能以外，还会给性能带来好处。当背桥运行在自己的电压状态下时，主板就可以为处理器核心提供更高的电压，这样将可以带来200-400MHZ的频率提升。由于北桥的电压远低于处理器核心，因此处理器增加的电压以及频率只会带来少量的TDP的增加，但是却带来不成例的性能的提升。

　　在AM2+/1207+系统上，当北桥运行在较高的频率上时，内存控制器的延迟将会更低，而共享三级缓存的延迟也会降低。对此AMD估计AM2+/1207+ 的性能将会有3%-10%的性能提升。

　　Barcelona处理器及主板展示：




主板



　　所有四个核心都在运行中


Socket-AM2+

　　The Wahoo主板为 AMD QuadFX Socket-1207+ 公版产品，使用的处理器为8核心Agena FX系统:





Wahoo主板


Socket-1207+



　　生产路线图：

　　根据介绍在今年年中时，AMD Fab 36工厂将全面转向65nm，而这个时间也是Barcelona进行量产的时候。至2008年年中，AMD计划开始转入45nm制程，这个大约要落后INTEL6个月。 Fab 36仍将会是AMD公司最先进的工厂，而2008年开始，45nm处理器将会开始生产，而到了2010年的时候，AMD将可能使用32nm制程。

总结：

　　不用多说，今天这些内容还仅仅只是冰山一角，同时这也仅仅只是一个开始。但是这些内容的透露却给我们带来了极大的震撼，相信你也是这样。在最近这一年里，我们几乎所有有关CPU的文章都是关于AMD如何让我们失望以及INTEL的新产品又如何让我们激动。但是现在，AMD变了，不管AMD的变是否会让你喜欢，但是至少现在AMD已经开始发生转变。

　　曾有一段时间我们已经对AMD公司失去了信心，相信大部人的也都是这样，虽然现在AMD在市场的地位没有发生任何改变，但是我们有理由相信AMD一定会杀回来的。INTEL公司看起来已经为我们展示了一个非常完美的 Conroe , Penryn 以及 Nehalem的路线图，但是现在我们却已经看到了AMD公司发起反击的机会，至少现在我相信AMD已经拥有了这个机会。在接下来的几个月你将会看到我们为什么会这样认为。

　　AMD公司的Fusion战略看起来将会是其未来计划中最重要的一部分，当然前提就是Phil Hester预测的异类处理器时代真的到来的话。虽然INTEL公司已经向我们展示了性能更加先进的处理器路线图，但是我们还不清楚INTEL会使用什么来应对AMD公司的Fusion。AMD公司在64位以及内置内存控制器上走在了INTEL公司的前面，而在CPU与GPU的融合之路上AMD公司同样是占得了先机。


作者：晨风　
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