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分享2008年我们用什么CPU?
2008用什么CPU
一、K10即将闪亮登场
1.K8时代结束了吗
从2003年9月23日AMD发布第一款桌面级64位处理器Athlon 64和Athlon 64 FX开始，AMD就带领我们步入了K8时代。在K8发布后，AMD完成了从一个追随者到一位领导者的角色转换，而且凭借K8架构的高性能低功耗的优良性能，更是一举击败了Intel的Netburst架构产品，成为一时的性能之王。
请继续往下看,精彩内容在后面:
请注意,该文转自《2007-2008电脑报增刊》
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K8的成功可以说是一个比较经典的案例，K8令AMD在其后三年里笑傲江湖，并使Intel在各条阵营处处受制，可以说创造了一个历史奇迹。但是，作为CPU巨头的Intel，自然不可能让AMD凭借K8骑在自己头上。在2006年9月，Intel终于推出了酝酿已久的新架构产品——Conroe，其最大的特色就是采用了全新的Core架构，除了真正实现了双核数据交流外，还大大降低了CPU的功耗与发热，一下子夺回了被AMD K8抢去的市场。
2.AMD力推K10抗衡Intel
为了保持优势，Intel在Conroe发布不到4个月的时间里，再次祭出了业内首款四核心处理器，进一步巩固了自己在CPU性能方面的优势。Intel在高端市场上攻城拔寨，AMD的K8双核由此而显得黯然失色，只能频频降价应对，用性价比保住中低端市场的份额。虽然AMD凭借产品优良的性价比在中低端市场占据了主动的地位，但是单靠价格上的优势，很难去抵挡Intel的攻势。想解决目前的困境，AMD唯有靠发布新品来取代沿用了将近四年之久的K8架构处理器，而K10正是AMD 2007年的一根救命稻草。究竟传闻中的K10是长什么样子，而它的架构与K8又有什么不同，它又能否使得AMD起死回生呢？
3.K10的时代来临
作为AMD下一代的处理器架构，K10还在孕育期时就受到各方的关注。K10也就是通常俗称的K8L，是AMD现有K8架构产品的继任者（没有K9），在架构上有所进步，并将四核心引入桌面。K10是AMD下一代CPU的架构，AMD声称其K10架构四核心具备一系列“革命性设计”，其中最大的卖点依然是“原生”，另外还有每核心512KB二级缓存、共享2MB三级缓存、HyperTransport 3.0总线、增强型PowerNow省电技术、AMD-V虚拟化技术、领先的性能每瓦特指标等。
⑴K8L构架：首款原生四核心CPU
AMD强调Barcelona是首颗原生四核芯的CPU，这与Intel的四核芯片完全不同的是Intel的四核芯片是将2颗双核CPU集成在一起，而不是真正意义上的四核。AMD表示原生四核的CPU将比非原生四核的CPU性能强，当然这还有待于测试结果来证明。AMD宣传的数据：Barcelona与英特尔现在已经上市的四核心Clovertown处理器相比，Barcelona的性能要超过英特尔Clovertown 40%以上。AMD市场总监Henri Richard自豪地将Barcelona与英特尔的四核心CPU进行对比以显示AMD Barcelona才是真正的四核。英特尔的四核心芯片如桌面级的Kentsfield和服务器版的Clovertown，均是将两颗双核晶圆安装在同一CPU内达成四核心，而AMD的Barcelona是真正将四核心量产在一片晶圆上。
AMD市场总监演示-左芯片为AMD原生四核、右为INTEL累加型四核CPU
四核心K8L构架图
⑵共享三级缓存
K10将引入共享三级缓存，同时每个核心拥有自己的一级缓存和二级缓存。如果处理器请求的数据存在于一级缓存中，则直接载入；如果在任何一个二级缓存中，则直接或者通过交叉开关载入一级缓存，并将二级缓存中的原数据标记为无效，这也是AMD的独特设计；如果在三级缓存中，则数据载入后仍然存在，其他核心还能继续访问，从而实现共享。
值得注意的是Barcelona并不只是相当于四核的K8加上L3缓存，它在内部构架上经过了较大的改进。单从晶体管数量上而言，不计缓存部分，K8L构架的芯片晶体管数量为24.7亿个，而一颗Athlon 64 X2不计缓存的晶体管数量为9.4亿个，两颗则为18.8亿个。K8L芯片要多出来5.9亿个，这些增加的晶体管将为提高K8L芯片的性能做出贡献。
⑶全新整合内存控制器
K10的整合内存控制器（IMC）将有一些新特性，其将可以通过64-bit通道访问内存，使用ECC错误校验的话则是72-bit，这样可以令读取和写入数据同步进行，提高多核CPU在无序访问中的效率。而在CPU的超频性能方面，K10将采用分离式能耗设计IMC也可以根据各个处理器核心独立自定频率和电压，这将令到玩家在超频时可以忽略内存的频率。而在多核心CPU的通信设计方面，K10依然采用内部的交叉开关，全部在处理器之内完成，效率更高。
⑷SSE、浮点性能翻倍：全面增至128位
Barcelona一项重要的改进就是AMD反复宣传的128位SSE执行位宽。在K8构架中，AMD虽然做到了双路SSE执行单元，但这两个SSE执行单元位宽仅是64位，这样在处理大量的128位SSE指令时，K8芯片就需要先把128位SSE、SSE2、SSE3中的矢量指令分解为两个64位宏指令，然后由其64位SSE执行单元分别处理再合并，这对处理器的性能是有较大的损失的。在Barcelona拥有128位的SSE执行位宽后，128位的SSE指令就不再需要分解再合并，而是直接运算，这大约只需要过去1/3的执行时间，效率大为提高。同样，浮点调度单元也扩展到128位，目前可以肯定的是128位的浮点运算单元和调度单元将至少使K8L构架处理器在FPU、向量SSE数据的分派、传输、解码速度三方面同时达到现有K8构架同频率处理器的两倍速度。
增强了SSE性能之后，Barcelona拥有了比K8芯片强大2倍的SSE处理性能，同时AMD也发现16位的取指令单元位宽已经成为了一个新的性能瓶颈。于是K8构架的16位取指令单元位宽也适应时代的改进为32位，这样瓶颈问题就得到了解决。在拥有了强大的执行单元后，接下来要做的就是确保及时输入足够的数据，AMD在此将L1缓存至执行单元的位宽由双路64位增强为双路128位。同样L1缓存至L2缓存及内存的位宽也同样增强到128位。
AMD在K8L构架的浮点运算器方面进行性能翻倍的改进：FADD、FMUL及SSE等浮点运算器将由64位扩展到128位。同时，K8L构架的两条浮点数据传输带宽也加宽到128位，使得处理器可以与L1缓存进行128位的高速传输。相比只拥有一条浮点数据传输带的CORE构架，K8L将有一定的优势。同时，K8L构架在浮点FADD和FMUL中也将拥有128位的ADD/MUL块处理能力来面对SSE2数据。在K8构架中FSTORE单元所存在的传输及运算法则缺陷等问题也将在K8L中得到改进。K8L构架的浮点运算能力将至少比K8构架快一倍，甚至比当前最强大的CORE构架处理器还要快10%，尤其在处理没有SSE优化的X87数据时，K8L构架芯片将比CORE构架芯片快50%以上。
⑸K8软肋不再：分支预测器的重要改进
一般而言，CPU采用的分支预测技术的精准性决定该CPU构架最适合的流水线宽度和级数。分支预测器能够正确预测的数据就相当于CPU能够处理的最佳数据量，只有这部分数据能够成为被准确处理的信息。K8构架的分支预测器与其构架是搭配的十分和谐的，但在对手的Pentium M构架和Pentium 4系列中，也有AMD值得借鉴的长处。由于当时技术的原因，K8构架最重要的软肋就是没有间接分支预测器。
进化到K8L构架时代，AMD在Barcelona中增加了一个512路的间接分支预测器，它的作用是预测间接数据。间接数据是指处理器需要动用到内存里的数据，这是一个相当大的数据量。相对直接分支预测器给予CPU一个精准的地址，间接分支预测器给予了CPU大量的内存中所可能使用的数据。
AMD发布K8L时强调的增强型分支预测
Barcelona不仅仅加入了新的间接分支预测器，它的返数据存储器也扩大了两倍。当一条编码需要动用到许多子程序时，CPU的返数据存储器就可能超载从而无法满足所有的分支预测任务，AMD此次将返数据存储器扩大了一倍，对性能的提升是十分有益处的。
在分支预测器技术上，AMD还有一项传统的改进——记录更多的历史预测结果。借鉴历史结果，这是一种显而易见的提升正确率的方法。越多的历史预测结果记录，就越能完整的提供此次的结果范围。相比K8构架最初采用的130纳米工艺，K8L构架采用了更精细的65纳米技术，使得K8L构架拥有了两倍于K8构架的预测结果记录器容量。
⑹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。
四核心及北桥各自拥有独立的PLL
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，所以不能单独地将北桥降低电压。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。
部分核心关闭模式
而在CPU最重要的功耗能耗设计方面，K10采用了一系列的新节能设计，K10架构下，各个处理器可以运行在独立的频率，AMD称之为“P-States”，空闲的核心可以降低频率甚至完全关闭，负载的则全速运行。K10还将配备新的热传感器，以便改善过热保护。
4.K10主板平台概述
对于CPU来说，除了产品的定位之外，最重要的还是主板的支持。在上一次754与939平台转为AM2平台时，就引发了不少用户及厂商的不满，由于新老平台的接口互不支持，导致厂商一些产品滞销，而用户升级也出现一定的麻烦。而此次K10处理器，桌面型的产品都将采用AM2+接口，AM2+接口最大的特点就是可以向下兼容，也就是说，目前的AM2主板都可以支持AM2+处理器，当然受到接口的影响，速度可能会有一定的影响。而AM2+主板也可以支持AM2处理器，这样可以大大降低厂商的生产成本以及消费者的升级成本，也能令厂商在推广K10时更加合作。
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2.AMD力推K10抗衡Intel
为了保持优势，Intel在Conroe发布不到4个月的时间里，再次祭出了业内首款四核心处理器，进一步巩固了自己在CPU性能方面的优势。Intel在高端市场上攻城拔寨，AMD的K8双核由此而显得黯然失色，只能频频降价应对，用性价比保住中低端市场的份额。虽然AMD凭借产品优良的性价比在中低端市场占据了主动的地位，但是单靠价格上的优势，很难去抵挡Intel的攻势。想解决目前的困境，AMD唯有靠发布新品来取代沿用了将近四年之久的K8架构处理器，而K10正是AMD 2007年的一根救命稻草。究竟传闻中的K10是长什么样子，而它的架构与K8又有什么不同，它又能否使得AMD起死回生呢？
3.K10的时代来临
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⑴K8L构架：首款原生四核心CPU
AMD强调Barcelona是首颗原生四核芯的CPU，这与Intel的四核芯片完全不同的是Intel的四核芯片是将2颗双核CPU集成在一起，而不是真正意义上的四核。AMD表示原生四核的CPU将比非原生四核的CPU性能强，当然这还有待于测试结果来证明。AMD宣传的数据：Barcelona与英特尔现在已经上市的四核心Clovertown处理器相比，Barcelona的性能要超过英特尔Clovertown 40%以上。AMD市场总监Henri Richard自豪地将Barcelona与英特尔的四核心CPU进行对比以显示AMD Barcelona才是真正的四核。英特尔的四核心芯片如桌面级的Kentsfield和服务器版的Clovertown，均是将两颗双核晶圆安装在同一CPU内达成四核心，而AMD的Barcelona是真正将四核心量产在一片晶圆上。
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K10将引入共享三级缓存，同时每个核心拥有自己的一级缓存和二级缓存。如果处理器请求的数据存在于一级缓存中，则直接载入；如果在任何一个二级缓存中，则直接或者通过交叉开关载入一级缓存，并将二级缓存中的原数据标记为无效，这也是AMD的独特设计；如果在三级缓存中，则数据载入后仍然存在，其他核心还能继续访问，从而实现共享。
值得注意的是Barcelona并不只是相当于四核的K8加上L3缓存，它在内部构架上经过了较大的改进。单从晶体管数量上而言，不计缓存部分，K8L构架的芯片晶体管数量为24.7亿个，而一颗Athlon 64 X2不计缓存的晶体管数量为9.4亿个，两颗则为18.8亿个。K8L芯片要多出来5.9亿个，这些增加的晶体管将为提高K8L芯片的性能做出贡献。
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