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Neue Architektur mit Modulen statt Kernen

Die Architektur eines Bulldozer ist in jeder Hinsicht ungewöhnlich. AMD teilt die Funktionseinheiten des Prozessors nicht mehr strikt nach Kernen auf, sondern auf ganz andere Weise. Im Zentrum jeder x86-CPU stehen die Rechenwerke für Integer-Befehle, die einzigen Instruktionen, welche die ersten Intel-CPUs verarbeiten konnten. Je zwei dieser Integer-Einheiten fasst AMD zu einem sogenannten "Modul" zusammen. Gegenüber dem Betriebssystem melden sich die Integer-Einheiten wie ein herkömmlicher Kern - die größten Bulldozer verhalten sich also wie eine Achtkern-CPU, die es bisher für Desktop-PCs nicht gab.

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Gemessen an anderen Prozessoren sind die Bulldozer aber keine Octo-Cores. Pro Modul gibt es nur einen Scheduler für Gleitkommaberechnungen, der die Arbeit auf zwei entsprechende Einheiten verteilt - sie bilden gemeinsam die FPU. Diese kann zwar 128 Bit breite Befehle und Daten verarbeiten, ist jedoch in zwei 128-Bit-Teilen ausgeführt. Daher gibt es pro Modul effektiv nur eine 256-Bit-Einheit.

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  • Zwei Integer-Cores pro Module, die sich vieles teilen müssen
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  • Das shared frontend
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Zwei Integer-Cores pro Module, die sich vieles teilen müssen

Zudem existiert für Integer-, FPU- und SSE-Einheiten pro Modul nur ein gemeinsamer Funktionsblock für das Laden und Decodieren von Befehlen (Fetch/Decode). Dieser wird von einem zweistufigen Verzweigungspuffer (BTB) unterstützt, der noch vor dem Befehlscache sitzt. Erst danach kommen vier Befehlsdecoder zum Einsatz. Je einer steuert die Integer-Kerne an, die beiden anderen arbeiten auf zwei 128-Bit-Einheiten der FPU.

Dieses auch als "shared frontend" bezeichnete Konstrukt soll die Arbeit selbsttätig auf die eigentlichen Rechenwerke verteilen. Damit das noch effizienter wird, ist der L1-Cache für Befehle mit 64 KByte pro Modul doppelt so groß wie bei Intels Sandy Bridge - da der Cache aber zwei Integer-Einheiten versorgen muss, relativiert sich dieser Vorteil. Anders als bei Intels Sandy Bridge kann sich das Frontend aber nicht schlafen legen, wenn gerechnet wird - nur das gesamte Modul kann sich abschalten, wenn keines der Rechenwerke etwas zu tun hat.

Obwohl AMD möglichst viele Funktionseinheiten in einer Bulldozer-CPU doppelt verwendet, ist das Die des in 32 Nanometern Strukturbreite gefertigten Prozessors mit 315 Quadratmillimetern recht groß. Zum Vergleich: Intel braucht für die vier Kerne von Sandy Bridge bei gleicher Strukturbreite nur 225 Quadratmillimeter - und zwar inklusive eines Grafikkerns.

Das liegt auch an den anderen recht großen Caches von Bulldozer: Je 2 MByte L2-Cache besitzt ein Module, alle Einheiten teilen sich 8 MByte L3-Cache. Dieser ist in manchen Folien von AMDs Präsentationen falsch beschriftet: Dort sind 2 MByte L3-Cache verzeichnet, es sind aber 8 MByte. Insgesamt kommt Bulldozer so auf 16 MByte L2- und L3-Cache, was schon auf seine ursprüngliche Konzeption als Server-CPU hindeutet.

 AMD FX-CPU im Test: Fast acht Kerne und auch fast schnellerAVX, FMADD - und ein besserer Turbo 
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Anonymer Nutzer 18. Okt 2011

Zwar bin ich begeisterter Linux (Ubuntu) Nutzer, allerdings verwechseln sie da was...

Anonymer Nutzer 16. Okt 2011

Ich habe mir mehrere Test mit Ergebnissen im Netz angeschaut. Vieles ist vom Test selbst...

Lokster2k 16. Okt 2011

Mangelnde Durchsetzungsfähigkeit im PR-Bereich bzw. zu hohe damit verbundene Kosten...

Crass Spektakel 14. Okt 2011

Der i7-870 ist gerademal 3-4% schneller, wen interessiert denn irgendwas unterhalb von...

Crass Spektakel 14. Okt 2011

Ich sehe das Problem nicht weshalb der Bulldozer so unglücklich seine Prozesse unter...


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