AMD新一代推土机处理器架构详细信息与性能揭秘

根据AMDZone.com的独家消息，来自AMD服务器与工作站全球业务经理John Fruehe透露了即将推出的下一代处理器架构“推土机”(Bulldozer)的相关信息，涵盖了更加详尽的架构技术和性能表现。

在被问及为何此时发布这些信息时，John Fruehe表示，尽管推土机架构的处理器还有一段时间才会上市，但他们对新产品充满信心，并对Intel的下一代芯片（Sandy Bridge）并不在意。

一、推土机架构概述

在去年11月底的年度分析师会议上，AMD首次介绍了推土机架构的若干技术特性，随后我们也进行了相应的分析。今天，AMD进一步提供了架构示意图。

每个推土机模块内含有两个整数核心和一个浮点单元。每个整数核心配备四条完整的整数管线，每条管线内部有一个算术逻辑单元（ALU）和一个地址生成单元（AGU），可同时处理x86整数指令、存储操作以及SSE、AVX整数指令，这被认为是一个重要的进步。

浮点单元配置了两个128位的FMAC单元，支持新的积和熔加运（FMA）指令或者执行浮点加法和乘法，这样设计不仅能降低功耗，还能提升基本操作的吞吐率。AMD解释称，两个FMAC单元可以被两个整数核心的两个线程并发使用，也可以被单一线程循环调用。

每个整数核心还设有16KB的一级缓存和载入存储单元（LSU），LSU负责协调来自自身整数核心和浮点单元的所有存储请求，每个核心可同时进行两个加载及一个存储操作，最大支持128-bit。相较于K10架构，推土机的LSU功能还支持数据和地址的预测。

为了减少分支预测错误所带来的延迟，分支预测单元进行了改进，能够在每个时钟周期内预测多个分支并发起代码预取。

此外，模块的性能提升还得益于各单元可以在不同的频率下运行，闲置的子单元可以关闭并调整缓存大小（例如将四路16KB的一级缓存关闭为双路8KB），每个子单元的载入和功耗通过一个电源控制器进行监测，这一机制被称为应用电源管理（APM）。

最后的架构设计包括五级缓存：

－ 零级缓存：每个线程（或核心）4KB 8路关联；

－ 一级缓存：每个核心16KB 4路关联数据缓存，延迟为一个时钟周期；每个模块128KB 4路关联；

－ 二级缓存：每个模块2MB 8路关联，两个核心共享，全速访问；

－ 三级缓存：所有核心共享8MB，延迟24个时钟周期，每个时钟周期最多处理两个请求；

－ 四级缓存：桌面黑盒版以及服务器Opteron通过芯片堆栈增加四级缓存，容量可达32MB或64MB。

二、新的接口与制造工艺

在基于32nm SOI工艺的早期试产中，推土机核心显示出极高的可靠性，因此AMD正在探索使用28nm Bulk工艺进行小批量生产，但尚未确认是否会最终采用28nm。

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