AMD Bulldozer: Preview

AMD finalmente va a adoptar una arquitectura x86 en su próxima generación de procesadores que se han construido desde cero. La actual arquitectura de AMD, el K10 (0,5) "Stars" es una evolución más de la arquitectura K8 en el mercado, la cual ha contado con bastante éxito, aunque que se vio ensombrecida por la competencia de las arquitecturas Intel. Los nuevos procesadores AMD con nombre en código "Bulldozer", ya cuenta con un diseño de base x86 que es radicalmente diferente a todo lo que hemos visto antes en cualquier procesador AMD.

Con este diseño, AMD cree que puede superar los dos enfoques HyperThreading y Multi-Core, en una sola jugada, así como "arrasar" a través de las cargas de trabajo en serie con un amplio procesador de 8 nucleos, (frente a 3 en K10, y 4 en Westmere) y dos canales casi individuales de unidades de proceso compartiendo una unidad común de dos FMACs a 128 bits.

AMD también está trabajando en su propia tecnología multi-hilos para competir con el HyperThreading de Intel y en otra microarquitectura con nombre en código "Bobcat", que es una implementación a menor en escala que Bulldozer, con los que se enfrentará en los segmentos de baja potencia y alto rendimiento por vatio que se extienden desde PCs All-in-One hasta dispositivos de mano y tabletas de 8 pulgadas. Pasemos a explorar la arquitectura Bulldozer en algunos detalles.

Bulldozer: El motor Turbo Diesel

En muchos aspectos, la arquitectura Bulldozer es comparable a un motor diesel. Menos revoluciones (velocidades de reloj) y alto torque (instrucciones por segundo). Cuando se implemente, los procesadores basados en Bulldozer podrían superar a la arquitectura de la competencia a velocidades de reloj mucho menor, debido a un área crítica donde AMD parece que finalmente abordó: las instrucciones por ciclo de reloj (IPC); a diferencia de las arquitecturas de 65 nm "Barcelona" o 45 nm "Shanghai " que aumentó los IPC sintéticamente mediante el uso de otros medios (como la copia de los núcleos con un caché de nivel 3, subiendo las velocidades de reloj del northbridge), el Bulldozer de 32 nm en realidad cuenta con ocho canales enteros divididos en dos partes, cada parte tiene su propio programador y caché L1 de datos.

Paralelismo: Un enfoque radical?

Antes, cuando los analistas fueron depositando su confianza en la arquitectura Barcelona, sus esperanzas se vieron alimentadas por los primeros informes que sugerían que AMD estaba usando un ancho de 128 bits para las unidades de coma flotante, lo que llevo a que los analistas creyeran que AMD podría haber conquistado a su mayor enemigo, el rendimiento de coma flotante. Sin embargo, esto no era exactamente así. Esto es porque las habilidades generales del procesador de cálculo de números estaban vinculadas a su rendimiento en coma flotante, haciendo caso omiso a la integridad de unidades.

AMD divide los ocho núcleos en dos bloques, cada bloque tiene 4 canales, y una caché L1 de datos. Estos constituyen el nivel más bajo de los "componentes dedicados" a subprocesos del procesador. Hay una unidad compartida de coma flotante entre los dos, con dos FMACs de 128 bits, controlados por un programador de coma flotante. 

AMD implementa una tecnología de multithreading simultáneo (SMT), que puede dividir cada uno de los componentes "dedicados" (en este caso, la unidad entera) para hacer frente a un subproceso propio. De esta manera, el núcleo real de Bulldozer se considera un "módulo"de dos núcleos, y el Bulldozer (chip) cuenta con n-números de módulos en función del modelo.

Así que ahora tenemos un chip con ocho núcleos con mucho menor tamaño y número de transistores en comparación con un procesador hipotético K10 de 32 nm y de 8 núcleos. En todo esto, el paralelismo a nivel de chip es transparente para el sistema operativo, sólo se verá un número fijo de procesadores lógicos, sin necesidad de software especial o requerimientos del driver.

Así que de una vez por todas AMD sube su performance haciendo que cualquier subproceso haga uso de la unidad.

Fuera de los módulos

A nivel del chip, hay un gran caché L3, un northbridge que integra el complejo de la raíz PCI-Express, y un controlador de memoria integrado. Dado que el northbridge está completamente en el chip, el procesador puede comunicarse con el resto del sistema con un enlace HyperTransport. Se conecta con el chipset (que ahora es relegado a un southbridge, al igual que Ibex Peak de Intel), mediante A-link Express, que como DMI, es esencialmente un enlace PCI-Express. Es importante señalar que todos los módulos y componentes extra-modulares están presentes en la misma pieza de silicio. Debido a este cambio de diseño, los procesadores Bulldozer saldrán en paquetes totalmente nuevos que no son compatibles con los sockets de AMD más antiguos, como AM3 y AM2 (+).

Expectativas

No es sorprendente que AMD no esté hablando de “Bulldozer” como la próxima gran cosa desde los procesadores de doble núcleo (algo que hizo con el “Barcelona”) aunque diga que será un 50% más eficiente que i7. AMD actualmente tiene procesadores de 8 núcleos y de 12 núcleos con nombre en código "Magny-Cours", que son módulos multichip de “Shanghai” (4 hilos) y “Estambul” (6 núcleos). AMD espera que la implementación de 8 núcleos “Bulldozer” (construido con cuatro módulos) tenga un rendimiento 50% superior por vatio en comparación con Magny-Cours.

Segmentos de mercado

Como se indica en el gráfico anterior, el diseño modular de AMD le permite crear productos diferentes, simplemente controlando el número de módulos en la matriz (por cualquier método). Con esto, AMD tendrá procesadores preparados para la mayoría de las PC y servidor de todos los segmentos de mercado desde ordenadores de sobremesa, hasta ordenadores para entusiastas, notebooks, y servidores. AMD espera hacer su lanzamiento en el segundo semestre de 2011. La primera CPU bulldozer se venderá en el mercado de servidores.

Chipsets AMD Serie 9xx Socket AM3+

Según ha sido el camino de los chips para plataformas AMD, y tal como lo hizo con su AM2, ya nos suponíamos un cambio en el socket AM3 a su evolución, el AM3+. Este socket se empleará para los llamados AMD Zambezi, la arquitectura basada en Bulldozer. Estos nuevos procesadores no podrán utilizarse en motherboards con socket AM3, pero al contrario, un procesador AM3 podrá ser usado en una motherboard con este nuevo socket AM3+.

Se espera que los nuevos chips para este socket, serie 9, lleguen al público también para el segundo semestre del 2011.

Características de esta nueva serie 9 de AMD

Entre los nuevos Southbridges, estarán el SB920 y el SB950, su diferencia será el soporte para RAID 5 en el caso del SB950, haciendo que este sea más caro que el SB920. Ambos soportan hasta 14 puertos USB 2.0 y seis puertos SATA 6 Gbps, con un TDP de 6W.

En el caso de los Northbridge, habrá 4 versiones:

 - AMD 990FX: Posicionado en la gama alta, soportará hasta 4-way CrossFireX (32 pistas PCIe rev 2.0: 2x16 ó 4x8). Con un TDP de 19.6W se ayudará del SB950.
 - AMD 990X: De gama media, soportará hasta 2-way CrossFireX a 8x (16 pistas PCIe rev 2.0). Con un TDP de 14W aún no se sabe que SB lo acompañará.
 - AMD 970X: En el sector de entrada, sin soporte CrossFire. Con un TDP de 13.6W se acompañará, según el caso por el SB950 o el SB920.
 - AMD 980G: Tendrá video integrado DX10.1 como el anterior 880G, funcionando a 560Mhz, soporte para UVD 2.0, HDMI y DisplayPort. Tendrá un TDP de 18W. Se ayudará del SB920 y según algunas fuentes mencionan este chipset será incompatible con procesadores AM3. Por el momento parece que no soportarán PCI Express 3.0.

Conclusión

AMD promete que Bulldozer tendrá modelos con 8 núcleos nativos, al menos en sus gamas más altas. Se han mejorado ciertas características como el modo Turbo (que integra una nueva versión, la 2.0) e implementan nuevos juegos de instrucciones, como SSE4.2 o AVX, ésta última una de las novedades de los Intel Core de segunda generación. Bulldozer, y Zambezi en particular, seguirán con la filosofía de AMD de mantener un conjunto de modelos de microprocesadores con precios atractivos y buenos rendimientos, tal vez no tan altos como los i7 más potentes pero con una relación calidad/precio mucho más interesante.

Una de las novedades más reseñables será la inclusión de un nuevo socket, AM3+, que será la evolución del actual AM3. Se darán cierta retrocompatibilidad - que muy probablemente seguirá el camino de la que vivimos con AM2 y AM2+ hace unos años - aunque seguramente sea una actualización muy recomendada si se quieren aprovechar los nuevos micros al máximo. También parece seguro que tendremos nuevos chipsets, los AMD 900 de los que ya hemos hablado.