Phenom statt Athlon

K10-Architektur für Desktop kommt als Phenom daher. Phenom sollen AMDs neue Quad-Core-Prozessoren auf Basis der K10-Architektur heißen, die bisher unter dem Codenamen "Barcelona" bekannt waren. Zugleich stellte AMD unter dem Namen "FASN8" eine "Plattform für Enthusiasten" vor.

14. Mai 2007 um 09:46 Uhr / Jens Ihlenfeld

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Noch hat AMD seinen Barcelona-Kern der nun in der Desktop-Variante "Phenom" getauft wurde, aber nicht fertig, er soll mit zwei und vier Kernen in der zweiten Jahreshälfte 2007 auf den Markt kommen, heißt es vage. Die High-End-Variante hört dabei auf den Namen "AMD Phenom FX" und unterstützt AMDs Architektur "Dual Socket Direct Connect" (DSDC), um bis zu zwei Quad-Core-Chips auf einem Board unterzubringen.

Diesen Phenom FX werden ebenfalls noch 2007 Desktop-Varianten mit zwei oder vier Kernen zur Seite gestellt, die bisher unter den Codenamen "Cities" und "Stars" liefen, künftig aber Phenom X2 und X4 heißen werden.

Für die Server-Chips auf Basis des Barcelona-Kerns versprach AMD bereits, dass die Quad-Core-Prozessoren auf Basis des Barcelona-Kerns mit der gleichen Strom-Infrastruktur arbeiten wie die aktuellen AMD-Systeme, also für 68, 95 und 120 Watt ausgelegt sind. Neben der Verringerung des Stromverbrauchs galt es für AMD aber auch, die Leistung der Chips zu verbessern. So wird der Chip unter anderem über 2 MByte L3-Cache verfügen. Zudem wurde die Ausführungs-Pipeline für Gleitkomma-Berechnungen (Floating-Point Execution Pipeline) auf 128 Bit erweitert und es gibt Verbesserungen bei AMDs Virtualisierungstechnik AMD-V. Diese unterstützt in den K10-Prozessoren Nested Paging, was zu mehr Leistung bei virtualisierten Applikationen führen soll.

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Alle diese Prozessoren basieren auf der K10-Architektur. Im Wortsinne Dreh- und Angelpunkt ist der in der Mitte des Dies angebrachte Speichercontroller, der für DDR-2-Speicher bis effektiv 667 MHz Geschwindigkeit ausgelegt ist. Er verfügt über einen 32 Byte großen Prefetch-Puffer, der bei der Anforderung von Daten und Instruktionen aktiv wird. Der Controller hat direkten Zugriff auf die 128 KByte großen L1-Caches (je 64 KByte für Befehle und Daten) der Cores sowie auf den für beide Datentypen geeigneten und 512 KByte großen L2-Cache der Kerne. Alle vier Kerne eines Barcelona-Dies haben gemeinsamen Zugriff auf einen 2 MByte großen L3-Cache.

Wenn einer der Cores Informationen anfordert, können diese an vier Orten liegen: in einem der L1-Caches eines anderen Cores, wie es bei Multi-Threading-Anwendungen häufig vorkommt, in einem der L2-Caches, im L3-Cache oder letztendlich im Hauptspeicher. Der Speichercontroller kann die Daten von jedem Ort direkt abholen und in seinen Puffer laden – beispielsweise auch von einem L1-Cache eines anderen Cores – und sie dann durch L3- und L2-Cache in den L1-Cache eines Kerns schieben. Um die kleinen Speicherbereiche der Caches effizient zu nutzen, werden die betroffenen Cache-Lines nur für ungültig erklärt, wenn kein anderer Kern mehr darauf zugreift.

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Im Server-Umfeld und auch bei der Quad-FX-Plattform mit Dual-Core-Duett waren die per schnellen HyperTransport angebundenen Sockel schon ein Vorteil der AMD-Prozessoren. Auch der K10 profitiert davon: AMD hat beim K10 weiterhin drei HyperTransport-Links vorgesehen, dazu kommen noch zwei Speicherkanäle, die 72 Bit breit sind und flexibel konfiguriert werden können. Die Phenom X2 und X4 müssen auf diese drei HT-Links aber verzichten und können nur einzeln eingesetzt werden.

Alle diese insgesamt fünf Ports vor dem L3-Cache werden über einen eigenen Crossbar-Switch verwaltet, der die Verbindungen direkt schalten kann – beispielsweise, um die von einem Kern geänderten Daten aus dem L3-Cache direkt in den Speicher zu schreiben. Der Crossbar ist auch bereits auf kommende – und noch nicht einmal mit Codenamen angekündigte – 8-Core-Prozessoren vorbereitet. AMD hat sich diesen Crossbar mit 100 Patenten schützen lassen – wovon vielleicht später auch Intel profitieren kann, haben die beiden Unternehmen doch ein seit Jahren bestehendes Patentaustausch-Abkommen.

Da, wie bereits berichtet, zumindest die Opterons mit vier Kernen nur die auch bisher üblichen 68, 95 und 120 Watt elektrischer Leistung aufnehmen sollen, hat sich AMD für das bereits bekannte Konzept der Abschaltung ganzer Kerne und eine weitere Verfeinerung der Variation aus Takt und Spannung entschieden. Dafür sind jedoch neue Mainboards mit zwei Versorgungsspannungen ("split power planes") nötig – auf dem Desktop heißt der passende Sockel dann "AM2+". Da AMD von Privatanwendern wegen angeblich zu schneller Sockelwechsel (939 und 940 lebten immerhin drei Jahre) oft gescholten wird, passen die neuen K10-Prozessoren für den Desktop aber auch in den bisherigen AM2-Sockel. Sie nehmen dort laut AMD-Direktor Guiseppe Amato aber rund 10 Prozent mehr elektrischer Leistung auf, sind dann also nicht so sparsam, wie sie im AM2+ sein könnten.

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Einzelne Kerne können sich abschalten, experimentierfreudige Anwender können die neuen Stromsparfunktionen aber auch zweckentfremden. Über Änderungen im BIOS – was AMD dann aber den Mainboard-Herstellern überlässt und nicht ausdrücklich empfiehlt – kann ein Kern bei Single-Thread-Anwendungen auch deutlich über den nominalen Takt getrieben werden, wenn die anderen Kerne gerade abgeschaltet wurden. Wie hoch diese automatische Übertaktung über dem Nennwert liegen kann, ist noch nicht bekannt.

Zusammen mit "Phenom" und dem neuen Grafikchip ATI Radeon HD 2900 XT stellte AMD auch eine neue High-End-Plattform unter dem Namen "FASN8" vor – sprich "Fascinate". Mit dabei ist ein neuer Chipsatz gepaart mit zwei Quad-Core-CPUs, so dass insgesamt acht Kerne zur Verfügung stehen.

Entsprechende Mainboards sollen von Asus, Gigabyte und MSI kommen und Grafik-Konkurrent Nvidia soll ebenfalls Chipsätze für die neuen Phenom-Chips anbieten.