四核CPU技术详解 内存控制器与预取器(4)

　　七、32路L3缓存首次进入桌面CPU  

　　AMD的CPU构架一直在缓存容量上落后于INTEL，因为工艺技术上的差异，AMD没有选择与INTEL在工艺上攀比，而一直在其它方面创造新意。CPU整合内存控制器就是一项杰作，拥有整合内存控制器的K8构架仅依靠512KB的L2缓存就能够击败当时的对手- Pentium 4。直到现在的Athlon 64 X2也依然保持着INTEL2002年就已过时的512KB。 

　　现在Core 2已经拥有了4MB的L2缓存，看来INTEL和AMD之间的缓存差距还将保持，因为Barcelona的L2缓存依然是512KB。相比之下， INTEL四核的Kentsfield芯片拥有8MB的L2缓存，而2007年末上市的新型Penryn芯片将拥有12MB的L2缓存。 

　　Barcelona的缓存体系和K8构架有一定的相似之处，它的四颗核心各拥有64KB的L1缓存和512KB的L2缓存。从简化芯片设计的角度来看，四核心共享巨大的L2缓存对K8L构架而言并不合适，所以AMD引入了L3缓存，得益于65纳米工艺，Barcelona在一颗晶圆上集成四颗核心外，还集成了一块2MB容量的L3缓存。也就是说L3缓存与4颗内核同样原生于一块晶圆，其容量为最小2M起跳。同L2缓存一样，L3缓存也是独立的，L1缓存的数据和L3缓存的数据将不会重复。 

　　Barcelona的缓存工作原理是：L2缓存是作为L1缓存的备用空间。L1缓存储存着CPU当前最需要的数据，而当空间不足时，一些不是最重要的数据就转移到L2缓存中。而当未来再次需要时，则从L2缓存中再次转移到L1缓存中。新加入的L3缓存延续了L2缓存的角色，四颗核心的 L2缓存将溢出的数据暂时寄存在L3缓存中。 

　　L1缓存和L2缓存依然分别是2路和16路，L3缓存则是32路。快速的32路L3缓存不仅可以更好的满足多任务并行，而且对单任务的执行也有着较大积极作用。尤其在3D运用方面，2MB的L3缓存将对性能产生极大的推进作用。 

　　八、智能功耗控制-核心及北桥独立供电 

　　Barcelona比较突出的一点是它的功耗控制的十分出色。它的四颗核心与北桥采用了各自独立的供电单元控制，电压在0.8V - 1.4V之间。AMD称之为“动态独立电源管理”，K8L构架芯片的每一个核心都拥有独立的PLL，这可以使得四颗核心根据需要智能的降低各自的电压。 Barcelona芯片不仅会根据系统负载来智能的分配各核心分担任务，还可以在单独核心处于空闲状态的时候将其转入完全休眠状态，从而大幅节省功耗。换句话说，当用户只运行双路任务时，Barcelona就只开启两颗核心，从而达到省电的目的。而当电脑处于多任务同时执行时，Barcelona就自动开启所有核心。按照大多数人的使用来看，四核心应该足够满足用户对电脑性能的需求。笔者使用的电脑现在正同时运行着卡巴斯基、DREAMWEAVER、 PHOTOSHOP、IE7.0、MSN、WORD、EXCEL、SQL SERVER等多种软件，感觉双核CPU依然有些力不从心。。。 

　　当Barcelona的内存控制器任务较少时，它可以迅速将电压降低。而在K8构架中，因为核心与北桥采用的是同一个供电单元控制，所以不能单独的将北桥降低电压。降低北桥电压对于控制CPU整体发热有着重要的作用。 

　　四颗核心采用的是同一供电单元，但每个核心拥有自己的逻辑电路，它们可以按照需要各自运行在不同的时钟频率上。这种最新的省电功能是通过CPU硬件实现的，所以不再需要麻烦用户安装任何驱动或者软件才能实现。新的技术以及65纳米工艺，使得四核心的Barcelona芯片功耗保持在当前 K8构架芯片的电耗水平。AMD四年磨一剑的成果不会让用户失望。 

　　九、告别K8构架 AMD三巨头引领新时代

　　著名科技作家麦克?马龙说：在所有的高科技故事中，AMD的故事是最可怕、最英勇的，它年复一年，日复一日，顽强地挑战着这个星球上最成功、最著名、最具竞争力的芯片公司之一。AMD在桑德斯领导下几经沉浮，以其出色的能力把AMD从一个办公室设在卧室里的小公司发展成为销售额超过129亿美元的超级跨国集团。 

　　AMD首颗采用Barcelona核心的旗舰级四核心处理器“Agena”的主频将在2.4GHz和2.6GHz之间，四个 2.6GHz的新核心共享一个2MB的L3缓存的同时，其TDP功耗仅为125W。面向桌面市场的K8L构架处理器被命名为 Kuma，与Agena类似-Kuma的每个核心拥有512KB L2缓存，同时四个核心其享一个 2MB的 L3缓存，其首发型号主频在2GHz至2.9GHz之间，TDP功耗为65W至89W。此外AMD还计划发布TDP仅为35W的Energy Efficient版Kuma。在入门级市场方面，AMD将使用“Rana”来争夺市场，Rana 是Kuma的简化版，它没有L3缓存，主频在2.1GHz至2.3GHz之间。 

　　Agena和Kuma将在今年夏季上市，Rana和低功耗版的Kuma将在秋冬季上市。 

　　前进是历史车轮的必然方向，Pentium 4在欢呼声中取代Pentium 3，4年后CORE构架又卷土重来替代饱受非议的NetBurst构架。是非成败转头空,青山依旧在,几度夕阳红。或许十年河东十年河西的情况暂时不会发生在稳步前进的AMD身上，但出于技术角度的考虑，AMD目前的确也开始计划向多构架并行发展。公司现任CTO Phil Hester谈及AMD的架构时提到，不同构架为笔记本、台式机和服务器所作的优化是有差别的，AMD正在设计新的微架构，可以更加有效的支持x86指令集，并根据不同的细分市场进行优化调整。所以，以后AMD也将提供三种微架构，分别适用于笔记本、台式机和服务器市场。回顾20年来INTEL和AMD带给世界的辉煌成就，我们有理由相信IT领域的未来将更加美好。