AMD K10: Características, Desempenho e Revisões
Autor: Marco Vidal | Publicado: 2007-12-05T10:54:00-08:00

Desde o lançamento dos Core 2 Duo e seus derivados que o mercado de processadores e os simpatizantes da empresa do logotipo verde esperavam por uma resposta a altura, sobretudo quando o Core 2 Quad foi lançado, ocasião da qual a AMD não tinha um produto semelhante.Novo logotipo do AMD Opteron: O círculo, formado com quatro secções, simboliza os quatro núcleos interligados e em plena sintonia.Finalmente, para o bem ou mal de todos, a AMD finalmente lançou o sucessor dos bem-sucedidos Athlon 64 X2, a família de processadores Phenom para Desktop e os Opteron para o mercado de Servers. Antes de adentrarmos na questão de desempenho dos novos processadores, ressaltemos as características que o diferenciam dos atuais Athlon 64 X2 e o possível impacto das mesmas nas aplicações:Controladora de Memória Integrada Aprimorada: Uma das maiores virtudes dos processadores derivados da arquitetura K8 é, sem dúvidas, a Controladora de Memória Integrada ao núcleo do processador. Com esse recurso, é possível que o processador acesse a Memória RAM diretamente, sem precisar passar pelo chipset, reduzindo a espera de acesso. O aprimoramento se materializou na divisão de vias de acesso. Se nos K8, a “ida” e a “vinda” eram feitas por um mesmo e grande barramento de 128-bits, nos K10, as vias de “ida” e “vinda” se tornaram dedicadas, de posse de um barramento de 64-bits para cada uma, evitando gargalos e desperdícios de banda;Cache L3 Compartilhado: Para diminuir a dependência da Memória RAM, a AMD integrou 2MB de Cache L3 compartilhado para os quatro núcleos ao núcleo do processador. Entretanto, o Cache L3 (junto com a Controladora de Memória RAM) opera a uma freqüência independente do núcleo de processamento, mais baixa (1.7GHz ~ 2GHz nas revisão B2 e 1.4GHz ~ 1.8GHz nas revisões posteriores, de acordo com o TechReport), não sendo tão eficiente quanto um Cache L2 grande e compartilhado para todos os núcleos;HyperTransport v3: Substituindo o FSB, desde os K8, a AMD vem empregando o HyperTransport em seus processadores de todos os seguimentos. O HyperTransport é um barramento serial ponto-a-ponto de alta velocidade, que permite que processadores estão ligados diretamente entre si, sem depender do chipset para se comunicarem, além de cada um deles ter um link dedicado de HyperTransport para si, diminuindo consideravelmente os gargalos de comunicação e proporcionando um ambiente multi-processado com muito mais fluidez. A versão 3 desponta por possuir uma vazão de dados ainda maior, de 20.8GB/s, contra 8GB/s de seu antecessor. Curiosamente, esse recurso só foi implantado nos Phenom e nos Opteron série 1300, estando ausente nos Opteron 2300 e 8300;Quad-Core Nativo: Ao contrário da Intel, que uniu dois chips Dual-Core em um encapsulamento para formar seu Quad-Core, a AMD decidiu unir os quatro núcleos em um DIE só, afim de eliminar gargalos com a comunicação dos núcleos entre si. Por outro lado, é maléfico, já que o DIE se torna muito maior, rendendo menos processadores por waffer e afetando a distribuição dos mesmos, sobretudo por que a AMD ainda usa o processo de litografia de 65nm nesses processadores;AMD-V: Afim de melhorar a fluidez da virtualização de VMs com o uso de processadores AMD, a mesma implementou o recurso via hardware, similar ao Intel VT. Essa tecnologia era anteriormente conhecida como Pacifica;AMD SSE4A: A AMD construiu um pequeno set de instruções próprio, diferente do iSSE4.1 da Intel, afim de melhorar a gestão de paralelismo dos novos processadores;Cool’n Quiet v2: Um avanço ao Cool’n Quiet, o gerenciamento inteligente de consumo energético e do sistema de arrefecimento dos processadores da AMD nos K8. Dessa vez, o Cool’n Quiet v2 gerencia as freqüências de operação dedicadamente para cada um dos núcleos do processador, variando conforme a atividade dos mesmos, propiciando um consumo energético muito menor, sem afetar a performance. Ao contrário do Cool’n Quiet v1, o Cool’n Quiet v2 é gerenciado via hardware, muito mais eficaz e consistente que via software.Como podemos notar, a K10 foi um notável aprimoramento de sua antecessora. Entretanto, a já conhecida base, o legado carregado desde os K7, continua lá. O que mudou foi essencialmente a parte da comunicação do núcleo com a Memória RAM e outros fatores mais externos. A FPU com três unidades de execução, o Cache L1 MOESI com 128KB, ambos herdados dos K7, continuam lá, além é claro do pipeline de 12 estágios, herdado dos K8.Logotipo do AMD Phenom: Repare as quatro pontas do cometa, novamente fazendo alusão aos quatro núcleos do processador e unidos, afim de obter uma performance "phenomenal". O Phenom usa padrão de pinagem Socket AM2+ e o Opteron, Socket F. De acordo com as especificações iniciais, placas-mãe de Socket AM2 seriam supostamente compatíveis com os novos processadores, porém, atualmente é algo que não acontece (apenas em casos isolados). De acordo com ASUS, MSI, DFI e Gigabyte, determinados modelos de placas-mãe terão atualizações de BIOS (a família M2V da ASUS, por exemplo, ficará de fora), assim como alguns, não. Tudo dependerá dos fabricantes. A lista de compatibilidade com Phenom com as placas-mãe Socket AM2 se encontra na página dos fabricantes. Curiosamente, placas-mãe Socket AM2+ nativas, com chipsets da série AMD 7xx, já estão disponíveis.Slide da Advanced Micro Devices apresentando os "features" do Phenom. Colocando placas-mãe Socket AM2 e Socket AM2+ lado-a-lado, são fisicamente iguais. O que muda é a compatibilidade com o HyperTransport v3 e o Cool’n Quiet v2. Logo, apesar da compatibilidade com as algumas das atuais placas-mãe de Socket AM2, alguns recursos interessantes, sobretudo o Cool’n Quiet v2, ficarão de fora. A ausência do HyperTransport v3, em ambientes Desktop, não faz muita diferença, haja visto que mesmo o HyperTransport v2 é capaz de suprir com folga os Athlon 64 X2 e os Phenom não são tão sedentos por vazão de dados.Slide da Advanced Micro Devices mostando as vantagens do Cool'n Quiet v2.Sobre os nomes comerciais dos processadores, esses já foram definidos. E nota-se uma semelhança de nomenclatura em relação aos Core 2 concorrentes. Segue abaixo os nomes comerciais com seus respectivos codinomes e a quantidade de núcleos de cada um deles:Barcelona – Opteron séries 2300 e 8300 – Quad-CoreBudapest – Opteron série 1300 – Quad-CoreAgena – Phenom série 9000 – Quad-CoreToliman – Phenom série 8000 – Triple-CoreKuma – Athlon série 6000 – Dual-CoreChegamos agora ao ponto crucial, o resultado de todo o esforço da AMD: Seria o Phenom superior ao Core 2 Quad de mesma freqüência? E quanto ao Opteron em relação ao Xeon? Testes exaustivos sobre o Phenom foram feitos pelos sites mais importantes do meio (o XbitLabs, estranhamente, ficou de fora) e resultados foram obtidos. Sobre o Opteron, devido à baixa distribuição de unidade, ficou restrito ao AnandTech. A teoria do AMD Stable Image: Retrocompatibilidade garantida.Testes interessantes feitos pelos grandes sites de comparação de hardware:AnandTech: AMD’s Third Generation Opteron versus Intel’s 45nm Xeon: a closer look http://www.anandtech.com/IT/showdoc.aspx?i=3162AnandTech: AMD’s Phenom Unveiled - A Somber Farewell to K8 http://www.anandtech.com/cpuchipsets/showdoc.aspx?i=3153HotHardware: AMD Spider Platform - Phenom, 790FX, RV670 http://www.hothardware.com/Articles/AMD_Spider_Platform__Phenom_790FX_RV670/OCWorkbench: AMD Phenom GP-9600 vs Intel QX6700 Performance Review http://www.ocworkbench.com/2007/amd/Phenom-GP-9600/g1.htmTechReport: AMD’s Phenom Processors - http://www.techreport.com/articles.x/13633Tom’s Hardware: Phenom 9700, AMD’s 1st Quad-Core CPU http://www.tomshardware.com/2007/11/19/the_spider_weaves_its_web/O Tom’s Hardware desponta por apresentar, em um só artigo, todos os avanços do Phenom e sua estrutura com o melhor material visual de todos os testes, além de ser o único que utiliza uma placa-mãe Socket AM2, a ASUS M2N32 SLI Deluxe, no caso. O primeiro teste do AnandTech trata do Opteron Barcelona (2360 SE) frente ao Xeon Harpertown (X5472), um teste exclusivo, não encontrado em mais nenhum outro site. O restante dos testes é parecido e majoritariamente foram usadas placas-mãe com chipset AMD 790FX, parte da chamada plataforma Spider, de diferentes fabricantes (que nada mais é que a junção do Phenom + Placa-mãe com chipset AMD 790 + Radeon HD 3800). Um par de Opteron 2350 de núcleo Barcelona.Os resultados obtidos pelo Opteron e pelo Phenom foram muito diferentes frente a seus concorrentes diretos, o que confirma a tese de que o cenário das aplicações também é um fato importante na hora de se determinar o desempenho de cada processador, mesmo se tratando de arquiteturas iguais. Sem mais embromações, a análise crítica sobre os resultados finais, baseadas nos testes do AnandTech.Phenom: O primeiro Quad-Core para Desktop da Advanced Micro Devices.Sobre o Opteron – Os resultados apontam claramente a uma superioridade do Opteron frente ao Xeon, na maioria das aplicações, mesmo com uma freqüência de operação inferior (2.5GHz do Opteron 2360 SE contra 3.0GHz do Xeon X5472), o que pode vir a se intensificar conforme a freqüência de operação do Opteron for sendo aumentada (o novo Opteron é superior ao Xeon no clock x clock). Em função da menor freqüência de operação, o consumo elétrico do Opteron também foi menor que o do Xeon, além, é claro, da presença do Cool’n Quiet v2 que é muito mais efetivo em ambientes multiprocessados, haja visto que a redução do consumo energético de cada núcleo sendo feito dedicadamente, ainda mais por hardware, em ambiente com oito ou mais núcleos trabalhando simultaneamente, propicia uma economia ainda maior do que se o recurso não existisse. O novo processador mostra suas forças em ambientes que exigem paralelismo intensivo e que abusam da FPU, um dos principais pontos fortes do processador, além de executar VMs com muito mais fluidez que seu antecessor, graças ao design monolítico, mais núcleos e a inclusão do AMD-V. Caixa do AMD Phenom.Sobre o Phenom – Se o Opteron trouxe resultados muito positivos, o Phenom representou o oposto disso. Os melhores resultados, obtidos no Crysis e no Windows Media Encoder 9, não foram suficientes para se igualar ao Core 2 Quad de mesma freqüência de operação, mesmo os modelos de 65nm, apresentando um desempenho, em média, 20% inferior ao Core 2 Quad de 45nm de mesma freqüência, seu verdadeiro concorrente na maioria das aplicações. Por conta da dificuldade de fabricação, a baixa disponibilidade afetou negativamente os preços, fazendo com que o Phenom seja mais caro que o Core 2 Quad de mesma freqüência de operação (e ainda assim, tendo desempenho inferior). Some isso a um consumo elétrico superior (não muito, mas superior, sobretudo em estados de intensa atividade), pois em ambientes Desktop, o Cool’n Quiet v2 não é tão efetivo quanto nos servidores pela menor quantidade de núcleos trabalhando simultaneamente, e temos, pelo menos por enquanto, um cenário bastante desfavorável para a AMD. Visão miniaturizada do núcleo dos K10: Quatro núcleos com 512KB de Cache L2, um Cache L3 de 2MB compartilhado para os quatro núcleos e Controladora de Memória Integrada.O processador da AMD é o primeiro Quad-Core nativo x86, ou seja, o primeiro Quad-Core com os quatro núcleos dentro de apenas um DIE, ao contrário dos Quad-Core da Intel, que são dois DIE de Dual-Core sob um mesmo envelope. O design da AMD, tecnicamente, é superior ao da Intel (isso se verifica nos testes com o Opteron), entretanto, é mais difícil de fabricar. Isso se dá por que o DIE do processador é muito maior e utilizando o processo de litografia de 65nm, o rendimento por waffer é muito pequeno, implicando em problemas de abastecimento de mercado, índice considerável de erros de fabricação até que o processo amadureça completamente. Os modelos iniciais do Phenom que foram lançados são:Phenom 9600 - 2.3GHz / 95W / US$241*Phenom 9500 - 2.2GHz / 95W / US$270** NewEgg - Q4'07 Phenom 9700 e bugs - O modelo 9700 também era esperado, entretanto, foi adiado em virtude de uma falha presente nos processadores da atual revisão, a chamada B2, e deverá ser lançado somente na próxima revisão, a chamada B3. O bug, presente em todos os K10 até o momento, pode provocar congelamentos durante o uso intensivo do equipamento e consiste em uma falha nos TLBs. Uma visão mais abrangente do problema pode ser vista no link abaixo: http://www.techreport.com/discussions.x/13721  Não há consenso sobre o impacto na performance dos novos processadores em virtude da correção desse problema. Se alguns alegam que haverá queda de performance de aproximadamente 10%, em virtude do rebaixamento das freqüências de operação, outros dizem que não haverá perda e sim um ganho, variando de 5% a 20%. Levando em conta o rebaixamento das freqüências de operação, é mais plausível que haja perda de performance ao invés de ganho.Os modelos revisados devem aparecer no primeiro trimestre de 2008, com nomenclatura 9x50 no caso dos Phenom (Phenom 9650, por exemplo).