AMD Steamroller - třetí generace modulárních CPU

6. 2. 2013 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Jakub Pavlis

Obecně není modulární platforma AMD Bulldozer považována za tu nejpovedenější. Určité úpravy přinesla 2. generace Piledriver a u AMD se začalo mluvit o o dalších vylepšení ve 3. generaci. Co a také kdy vývoj přinese?

V roce 2011 začalo AMD dodávat modulární procesory pod názvem Bulldozer. Šlo o zcela nový design postavený na „procesorovém modulu“, který sice obsahoval dvě výpočetní jádra x86 s technologií výpočtů out-of-order, ale obě jádra sdílela instrukční l1 cache paměť, dekodér, matematický koprocesor nebo paměť L2. Šlo tedy o jakýsi kompromis mezi čistým dvoujádrem a dvou(multi)threadovým řešením. Jednotlivé moduly se pak skládají do vícejádrových řešení. Intel, jak vidno, jde trošku jinou cestou.

Bulldozer sklidil relativně velkou kritiku a i velcí příznivci AMD připouští, že náskok Intelu tahle generace nedokázala dotáhnout, ba ani zmenšit. Jako hlavní chyba byla označována malá šířka instrukčních dekodérů (poloviční oproti Intelu Sandy Bridge), která neumožňovala plně využít rychlosti návazných částí CPU. V souboji s Intelem ale AMD trpí celou řadou dalších problémů, asi tím úplně nejvýraznějším je neschopnost konkurovat ve výrobním procesu. AMD bude teprve letos vydávat procesory založené na 28nm technologii, zatímco Intel už více než rok používá 22nm výrobní proces, navíc tento odstup se bude patrně zvětšovat. Intel starších procesů využívá jen minimálně pro svá low-endová řešení, zatímco AMD má i 28nm výrobních kapacit nedostatek a během roku 2013 je využije pouze pro výrobu APU pro mobilní zařízení. Procesory Kaveri s jádry Jaguar, které jsou postaveny na architektuře Steamroller, se nečekají dříve než v závěru letošního roku, pravděpodobněji až v roce 2014. Jenže to už Intel bude přecházet na platformu Broadwell a výrobní proces o 14 nm.

Musíme si připustit, že Intel prostě svůj náskok na poli plnohodnotných CPU pro PC a notebooky spíše zvyšuje a toto zvyšování se zrychluje. Ostatně svědčí o tom i vývojové rozpočty, Intel má téměř 6x větší zdroje než AMD, které se pohybuje až na 9. místě mezi výrobci procesorů všech kategorií. V roce 2011 měl Intel větší výzkumný rozpočet než jeho tři nejbližší pronásledovatelé.

A teď už něco bližšího k architektuře Steamroller. AMD stanovilo tři hlavní cíle, kterých je třeba dosáhnout, aby CPU na této architektuře byla konkurenceschopná: zlepšení správy napájení a snížení TDP, zvýšení výkonu při vytížení jediného jádra a konečně zrychlení přísunu dat a instrukcí do výpočetní části jader, což je také nejkritizovanější část Bulldozeru.

Prvním vylepšením je zdvojnásobení počtu instrukčních dekodérů a zajištění jejich paralelizace – nyní bude možné zpracovat 4 instrukce na jádro za takt. Navíc byl přidán ještě buffer na již dekódované instrukce – procesor tak může místo nového dekódování jen sáhnout do paměti, což je výhodné, pokud počítá opakující se úlohy (smyčky) nebo přepočítává špatně predikovanou větev výpočtu. To ostatně také bylo jednou ze slabších článků architektury, takže i predikace větvení došla změn, poprvé už u Piledriveru a následuje další optimalizace pro Steamroller. Dále dojde ke zvýšení fyzického počtu registrů a prý i ke zvětšení instrukční L1 paměti. Celkový nárůst výkonu by tak mohl dosahovat až 30%.

Druhá skupina vylepšení se pak orientuje na zlepšení spotřeby. Například matematický koprocesor (FPU) bude zmenšen a bude sdílet s hlavní výpočetní částí jednotku MMX – prý bez snížení jejího výkonu. Zajímavý je plán rozdělit L2 cache paměť na čtvrtiny se samostatným řízením napájení, takže může být v provozu jen tolik paměti, kolik je aktuálně potřebné – pro typického uživatele je takovou situací například přehrávání videa.

AMD Steamroller vypadá jako promyšlená procesorová architektura, která by měla co nabídnout. Je tu ale jedno ALE. Ale kdyby přišla na trh letos nebo nejlépe závěrem minulého roku. Téměř rok před zahájením produkce se sice předpovídá velice špatně, ale tímto tempem se AMD neustále přibližuje propadlišti křemíkových dějin, nebo se z ní stane firma typu VIA, která přežívá, ale neznamená nic navzdory slavné minulosti.