AMD 推土機系列CPU構(gòu)架

《AMD推土機系列CPU構(gòu)架》AMD推土機架構(gòu)采用了模塊化設(shè)計，每個模塊內(nèi)有兩個整數(shù)核心和一個浮點核心，各自搭配專用的調(diào)度器，而且浮點核心可為兩個整數(shù)核心所共享使用。因為有自己的調(diào)度器，浮點核心不必依賴整數(shù)調(diào)度器去安排浮點命令，也無需借助整數(shù)資源去執(zhí)行256位命令。相比之下，Intel的架構(gòu)中整數(shù)和浮點核心共用一個調(diào)度器，它必須同時處理整數(shù)和浮點命令。推土機架構(gòu)圖推土機架構(gòu)會在指令集方面做出大幅度的擴展，加入支持SSSE3、SSE4?1/4?2、AVX、AES、FMA4、XOP、PCLMULQDQ等等，其中最關(guān)鍵的就是AVX。AVX指令集可以執(zhí)行256位浮點指令，但需要澄清的是，并沒有什么所謂的“256位命令〃。單精度命令都是32位的，雙精度則是64位。使用今天標(biāo)準(zhǔn)的128位浮點單元，可以在一個時鐘周期內(nèi)并行執(zhí)行四個單精度命令或者兩個雙精度命令。有了AVX效率就可以翻一番，亦即每時鐘周期內(nèi)執(zhí)行八個32位單精度命令，或者兩個64位雙精度命令。當(dāng)然了，這得要應(yīng)用程序支持AVX才行，否則的話256位浮點單元只會運行在128位模式下一一正因為如此，AMD提出了彈性浮點單元。如今的典型數(shù)據(jù)中心負載都以整數(shù)運算為主，浮點運算只占很小一部分，所以絕大多數(shù)情況下一個龐大的256位浮點單元只會白白消耗內(nèi)核面積和功耗，坐視整數(shù)單元忙得要死。推土機通過在兩個整數(shù)核心之間共享一個256位浮點單元，既節(jié)省了內(nèi)核面積和功耗，也能靈活滿足實際負載需求。FlexFP彈性浮點單元由兩個128位FMAC（乘法累加器）組成，每一個都可以在每時鐘周期內(nèi)執(zhí)行FMAC、FADD（浮點加法）、FMUL（浮點乘法），而Intel的架構(gòu)中只能通過單個FADD管線執(zhí)行FADD指令，F(xiàn)MUL亦然。有了FMAC單元，乘法和加法命令不會像標(biāo)準(zhǔn)FADD、FMUL那樣擁堵在一起，兩個單元都可以靈活處理這些計算命令。如果一個程序只使用FADD，那么兩個FMAC單元都可以全力執(zhí)行FADD。這種設(shè)計的其他好處還有：支持FMA4指令而實現(xiàn)非破壞性DEST，降低寄存器的壓力；消除中間反復(fù)步驟，提高精確度。順便再說說AES。如果應(yīng)用程序符合美國商務(wù)部FIPS197加密標(biāo)準(zhǔn)，AES就能為其實現(xiàn)硬件加速。推土機的FlexFP單元也能執(zhí)行這些一次16個字節(jié)的指令，速度為每時鐘周期一個，是現(xiàn)有帶寬的兩倍。FlexFP的設(shè)計理念對降低功耗也大有好處，能讓設(shè)計人員在同樣的功耗指標(biāo)下放入更多繁忙的整數(shù)單元。事實上，F(xiàn)lexFP的設(shè)計目標(biāo)之一就是將其空閑功耗降至峰值功耗的區(qū)區(qū)2%。FlexFP的美妙之處在于它既是單個256位浮點單元，又被兩個整數(shù)核心所共享。每個時鐘周期內(nèi)，每個整數(shù)核心都可以通過兩個128位指令或者一個256位指令來來操作256位并行數(shù)據(jù)，或者每個整數(shù)核心同時執(zhí)行128位命令。這種硬件設(shè)計對BIOS、軟件編程來說也并不復(fù)雜，可以隨著每個處理器時鐘周期兒變化，以滿足特定時刻的需求。以下是每個周期內(nèi)的四種可能場景：1、 核心1：兩個128位AVX或者未編譯SSE命令；核心2：無浮點命令2、 核心1：無浮點命令；核心2:兩個128位AVX或者未編譯SSE命令3、 核心1：128位浮點命令；核心2：128位浮點命令4、 核心1：無浮點命令；核心2：無浮點命令可以看出，浮點單元的彈性設(shè)計使得整個系統(tǒng)都更加靈活，也優(yōu)化了每個周期內(nèi)每個核心的性能。對于應(yīng)用程序來說，256位AVX指令集需要它們重新編譯才能充分利用，這顯然需要時間和反復(fù)測試，因此AVX的普及也不會是一朝一夕的事情，而靈活的FlexFP浮點單元設(shè)計有望加速這一進程。TurboCore新技術(shù)同時AMD“推土機”中引入了一個全新的性能加速技術(shù)，叫做TurboCore,TurboCore技術(shù)主要是指對于一些沒有完全消耗到最大程度的工作負載，去加快時鐘速度。在多種不同工作負載上，使用了TurboCore可以最大增加500兆赫茲的性能。最重要的一點，TurboCore加速指的是所有核的加速，不同以往的核加速技術(shù)可能需要關(guān)閉一些核，只對部分核進行加速。dependingonCPUM^delGamtnggedter"ful 甘ad她twn蚌dependingonCPUM^delGamtnggedter"ful 甘ad她twn蚌AutomaticallyswitchtothreeturbochargedCOREsAMDTurboCOREtechnologyIgnttMPerformanceanDemandCreate,editrrenderandtransferHDvideowithoutskippingabeat1AMDTurboCOREtechnologyDigitalAudio,Internetwhenyouneedrawspeed1采用TurboCore技術(shù)采用TurboCore技術(shù)，最多可以使所有核增速500兆赫茲，如果再關(guān)閉一些核運轉(zhuǎn)的情況下，加速將會超過500兆赫茲。同時AMD對內(nèi)存控制器進行了進一步優(yōu)化，從而提高內(nèi)存的吞吐量。通過該技術(shù)關(guān)鍵是只在有工作負載要求時才加速，這也就意味著整個處理器達到高利用率時，這個技術(shù)才會啟動從而導(dǎo)致能耗提高，一般情況下用戶不會看到能耗提高。此外，所有Bulldozer架構(gòu)處理器產(chǎn)品都會有TurboCore技術(shù)，而不是僅限