AMD Bulldozer, obiettivo 3,5 GHz per sfidare Intel

AMD ha rivelato durante l'International Solid-State Circuits Conference di San Francisco nuovi dettagli sull'architettura Bulldozer, che sarà alla base delle future CPU desktop e di quelle del comparto workstation/server. Bulldozer, come sappiamo, è realizzato con processo produttivo a 32 nanometri SOI (high-k metal gate a 11 strati metallici). 

Ogni chip sarà basato su moduli, ciascuno dei quali con due core (formati da un'unità integer e da una a virgola mobile). Ogni modulo Bulldozer ha 2 MB di cache L2, 213 milioni di transistor e occupa un'area di 30,9 millimetri quadrati. È progettato per lavorare tra 0,8 e 1,3 volt. Ogni core è dotato del proprio scheduler integer e ha una cache dati L1, mentre i core condividono le unità fetch, di decodifica, lo scheduler in virgola mobile e la cache L2.

Modulo Bulldozer, parti principali

Ciascuna unità integer all'interno di ogni core ha 4 pipeline capaci di eseguire un'istruzione per ciclo di clock. Il modulo Bulldozer ha due unità in virgola mobile a 128 bit che possono eseguire due operazioni a doppia precisione a 64 bit per ciclo o quattro operazioni a singola precisione a 32 bit. 

Dato che entrambi i core nel modulo possono vedere se un core è impegnato in operazioni matematiche in virgola mobile, è possibile che uno dei due si appropri di tutti i 256 bit per eseguire quattro operazioni a doppia precisione oppure otto a singola precisione in un unico ciclo di clock.

Lo scheduler può ospitare fino a 40 input ed emettere quattro istruzioni per ciclo. L'unità a virgola mobile supporta istruzioni, come le estensioni AVX, SSE3, SSE4.1, e SSE4.2, la codifica/decodifica on-chip AES, XOP e PCLMULQDQ, usate per realizzare moltiplicazioni senza riporto dei due integer a 64 bit. Il tutto dovrebbe consentire prestazioni elevate e consumi inferiori rispetto ai progetti attuali.

Il modulo Bulldozer ha 64 KB di cache L1 per le istruzioni condivisa tra entrambi i core, mentre ognuno è dotato di 16 KB di cache L1 per i dati e un'unità di carico/immagazzinamento. Il modulo ha una ROM microcode condivisa e i core hanno in comune l'unità di branch prediction, quella di istruction fetch e le unità per la decodifica delle istruzioni.

Dettaglio del modulo Bulldozer

Per quanto riguarda i consumi, AMD ha mostrato alcuni grafici, e in uno in particolare ha evidenziato come la dispersione di corrente per modulo sotto massimo carico impatti per il 23 percento sui consumi. Un altro 10 percento è usato dalla frequenza globale del modulo, che serve per sincronizzare i componenti.

AMD ha quindi margine per ridurre la dispersione di corrente, ottimizzando il processo produttivo. Tra le tecniche usate dall'azienda per contenere i consumi c'è anche quella - ormai nota - del power gating, che consente di spegnere ogni singola unità in assenza di carico.

Per quanto riguarda i prodotti in arrivo in ambito server, avremo sul mercato due soluzioni: Valencia e Interlagos. Il primo è un processore dotato di quattro moduli, per un totale di otto core. Interlagos è una soluzione a 16 core, ottenuta dall'unione di due chip Valencia in un singolo package. Entrambi useranno il socket G34 dei processori Opteron della serie 6000. Per quanto riguarda l'ambito consumer, Bulldozer significherà Zambezi (otto core).

E le frequenze? AMD punta a 3,5 GHz e oltre per le soluzioni Bulldozer, il tutto all'interno del TDP degli Opteron 4100 e 6100. Questo può bastarvi per capire quanto sia ambizioso il progetto dell'azienda.

I consumi, per parti di chip, di Bulldozer

Al momento non è chiaro se i 3,5 GHz saranno un traguardo raggiungibile fin da subito oppure in futuro con il miglioramento del processo produttivo. Non bisogna inoltre dimenticare che AMD implementerà anche una versione tutta nuova del Turbo CORE (AMD Bulldozer, oltre 500 MHz di Turbo per i server).

Il quadro sembra quindi promettente. Chi ha un server con socket G34 potrebbe avere la fortuna di passare tra alcuni mesi dagli attuali Opteron ai nuovi Bulldozer, ottenendo maggiori prestazioni senza incrementare i consumi. Sulla carta sembrerebbe un buon affare, ma l'ultima parola è come sempre dei test e il confronto, inevitabile, con le soluzioni Xeon di Intel.