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Titolo: K8 e la famiglia Hammer: rilasciate le specifiche di x86-64

Sono generalmente pigro e odio aprire una discussione ex-novo sui vari
niusgruppi che frequento: tuttavia, visto che nessuno l'ha ancora fatto al
posto mio, mi tocca scrivere questo messaggio annunciando che AMD ha
finalmente rilasciato le specifiche dell'architettura x86-64, che и la prima
estensione veramente grande del set di istruzioni x86 fatta da un'azienda
che non sia intel.
Perchй 64 bit?
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E' pur vero che non bisogna dare retta a chi ancora crede che incrementare
le dimensioni delle word gestite da un processore sia sufficiente a
migliorare le prestazioni: sia perchй la maggior parte delle applicazioni
utilizzate a tutt'oggi nel mondo dei personal computer, almeno in casa e in
ufficio, non и cosм complessa da ricevere vantaggi sostanziali dai 64 bit,
sia perchй l'architettura x86 и vecchia e non commisurata, specialmente nel
ridotto numero di registri disponibili, alle applicazioni di oggigiorno. Ciт
che i 64 bit offrono, dunque, и soprattutto la possibilitа di indirizzare
ben 16 esabyte di memoria RAM (*) (gli attuali sistemi a 32 bit possono
indirizzare "solo" 4 Gbyte di memoria (**), che ad alcuni server stanno giа
stretti, ma presto saranno un limite anche per i computer di casa), ma anche
il pretesto di una grande evoluzione dell'architettura che giustifichi
l'incremento dei registri a disposizione del processore. Ovviamente
applicazioni complesse come CAD, grandi database e server di grosse
dimensioni potranno beneficiare anche di piщ dell'architettura a 64 bit.
Cosa ci aspettavamo da Sledgehammer
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Paradossalmente, giа giorni fa sapevamo molto piщ di Sledgehammer, che non
raggiungerа gli scaffali dei negozi prima della fine del 2001, che non di
Mustang, il cui rilascio и oramai imminente. Oltre ai 64 bit, le
caratteristiche attese erano.
CMP: on-Chip MultiProcessing - nel singolo chip vengono inclusi due core,
nei fatti due processori diversi che possono effettuare operazioni diverse
contemporaneamente, aumentando notevolmente le prestazioni, specialmente in
ambiente multitasking.
Northbridge integrato: parte del chipset viene integrata nel processore;
tuttavia io mi aspetto che questa sia piщ un'azione resa necessaria dal CMP
e non credo che in SH ci sarа un controller della RAM integrato, ciт che
limiterebbe enormemente la flessibilitа delle configurazioni per velocizzare
non di molto l'accesso alla RAM; credo piuttosto che la gestione della RAM
sarа assegnata a uno o piщ data path esterni, connessi via LDT.
Technical Floating Point (TFP): ovvero istruzioni per l'unitа di calcolo in
virgola mobile simili a quelle giа utilizzate da tempo su processori RISC,
incluse istruzioni a tre operandi (due di origine e uno di destinazione),
che dovrebbero essere in grado di far raggiungere o quasi a Sledgehammer le
prestazioni di sistemi ben piщ costosi come gli Alpha.
Processo costruttivo a 0.13u e accorgimenti di vario genere per raggiungere
la frequenza di 2 GHz.
Ma nell'annuncio ufficiale dei giorni scorsi qualcosa и cambiato...
Cosa NON ci aspettavamo da Sledgehammer
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Ma le istruzioni TFP sono magicamente sparite: la guida PDF fornita da AMD
dice espressamente che la sezione FPU dei processori della famiglia Hammer
non cambierа rispetto a quella dei processori precedenti: quindi ancora x87,
ancora basato sullo stack, ancora prestazioni scadenti. Una bella batosta.
Eppure le TFP non ce le eravamo sognate, ma era stata proprio AMD a
nominarle!
Ma ancor piщ incredibile e sconvolgente и l'introduzione del set di
istruzioni SSE a doppia precisione: sм, stiamo parlando proprio delle SSE
usate da intel; non solo: le SSE a doppia precisione sono le stesse che
saranno implementate da Willamette. Forse con questa rivelazione dobbiamo
aspettarci (finalmente!) la fine della guerra delle SIMD? Non lo so, ma in
questo momento mi vengono in mente due considerazioni sicure: la prima и
che, per l'infelicitа di tutti gli utenti di K6-2/III (me compreso), le
3dNow! sono in declino sicuro; la seconda и che intel deve aver offerto ad
AMD condizioni veramente molto vantaggiose per evitare di fare con
Willamette l'ennesima figuraccia di una serie che, ormai, sta diventando
molto lunga.
Voglio aggiungere che a questo punto pare possibile che lo stesso set di
istruzioni venga implementato anche in Mustang (sarebbe questa la grossa
sorpresa che AMD ci ha piщ volte annunciato). Sarт a questo punto veramente
curioso di vedere se le possenti unitа di esecuzione FPU dell'Athlon saranno
in grado di tener testa o addirittura superare l'efficienza di Willy
nell'esecuzione delle SSE2, per le quali - non ne dubito - и stato
ottimizzato a dovere.
Modalitа di esecuzione
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Ma come ha deciso AMD di ampliare l'architettura x86? Ovviamente ha
introdotto nuove modalitа di esecuzione, e mentre ha mantenuto nelle
modalitа "legacy" piena compatibilitа con le applicazioni esistenti, nelle
nuove modalitа, sempre mantenendo una grande compatibilitа con il vecchio
software, ha "sfoltito" l'ereditа lasciata dall'architettura x86 eliminando
il supporto per alcuni tipi di applicazioni o per tecniche di programmazione
che, in ogni caso, erano usate assai raramente: un approccio che da alcuni и
stato definito "elegante", da me "inevitabile". Ma vediamo le modalitа di
esecuzione in dettaglio:
Modalitа legacy: и la modalitа che supporta tutto il software a 16 o 32 bit
attualmente esistente, e non supporta nessuna delle caratteristiche estese,
a 64 bit, di Sledgehammer. In pratica tutti i nostri processori girano giа
in questa modalitа (pur non essendone consapevoli). Sono supportate come
sotto-modalitа Reale, Protetta 16 bit, Protetta 32 bit e Virtuale 86.
Modalitа long: и suddivisa in due sottomodalitа: 64 bit e modalitа di
Compatibilitа; la prima и quella utilizzata quando abbiamo SO e applicazioni
entrambi a 64 bit (probabilmente i CD sono ancora caldi del processo di
scrittura!), la seconda quando a un sistema operativo a 64  bit e programmi
legacy a 32 o 16 bit; in ogni caso devono girare in modalitа protetta, perch
й modalitа reale e virtuale 86 non sono supportate in modalitа long, nй 64
bit nй di compatibilitа. Il passaggio da modalitа 64 bit a modalitа di
compatibilitа avviene al volo, quando da un applicativo a 64 bit passiamo a
uno a 32 o 16 bit e viceversa.
In modalitа a 64 bit i registri general purpose EAX, EBX, ECX, EDX, ESP,
EBP, ESI, EDI (tutti a 32 bit) risultano estesi nei registri RAX, RBX, RCX,
RDX, RSP, RBP, RSI e RDI; sono inoltre disponibili ulteriori 8 registri
general purpose, contrassegnati con nomi da R8 a R15.
Anche gli 8 registri SSE a 128 bit in modalitа a 64 bit raddoppiano di
numero.
Il testo di riferimento completo sull'architettura x86-64 lo trovate su
http://www.amd.com/products/cpg/64bit/pdf/x86-64_overview.pdf
 .
--
Note:
(*) K8 Sledgehammer sarа perт limitato a indirizzi di memoria a 40 bit,
equivalenti a un "misero" Terabyte.
(**) Tramite vari artifici, gli ultimi processori Intel e AMD sono in grado
di gestire indirizzi fino a 36 bit, equivalenti a 64 Gb.
Saluti
--
Wilmer Ricciotti
wi...@bigfoot.com

 (*) K8 Sledgehammer sarà però limitato a indirizzi di memoria a 40 bit,
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Raggiungerà mai AMD ?
In questo caso le cose si ribaltano e, paradossalmente, la situazione
si fa piu' rosea (meno brutta) per Intel.
L'introduzione delle SSE2 nei nuovi AMD salverà il P4 da una morte
certa velocizzando l'introduzione di massa delle nuove istruzioni.
Contemporaneamente il "martello" sarà meno appetibile (dubito che chi
ne deve fare un uso "serio" sfrutti software che si appoggia alle
SSE2).
Senza contare che, alla fine, la scarsezza dello Willamette nella
virgola mobile avrebbe portato finalmente ad una supremazia totale di
AMD nel mercato consumer.
Parliamo di ipotesi: quali sarebbero le ragioni di AMD per buttare a
mare le "favolose" 3Dnow! tanto decantate per anni?
Come giustifichera' (giustificherebbe) un cambiamento di rotta atnto
radicale?
Ultima domanda: quando ne sapremo di piu'?
Ciao
Lorenzo Baldi
E-Mail: 
lorn...@mv.ats.it
ICQ UIN: 4165096
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              BALDI DO IT!
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 Ultima domanda: quando ne sapremo di piu'?
Entro 12 mesi esatti suppongo che sapremo tutto.
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