12 Core e Bulldozer: da AMD le future cpu Opteron

In occasione della conferenza Hot Chips 21, evento incentrato sulle future architetture di processore destinate all'utilizzo in ambiti server e professionali che si è da poco concluso, AMD ha anticipato alcune caratteristiche tecniche della propria prossima generazione di processori Opteron per sistemi server.

AMD ha già anticipato da tempo i propri piani per la prossima generazione di processori Opteron; sappiamo che verranno introdotte due distinte tipologie di piattaforme, basate rispettivamente su Socket C32 e Socket G34, destinate rispettivamente a sistemi a 1 e 2 Socket e a sistemi a 2 e 4 Socket.

I processori Opteron della serie 6000 sono indirizzati a sistemi a 2 oppure 4 Socket, in abbinamento a Socket G34. Per queste cpu saranno integrati 4 canali DDR3 con la possibilità di montare sino a 12 moduli memoria per ogni Socket. Per i processori Opteron serie 4000 verrà utilizzato il Socket C32, capace di gestire configurazioni a 1 oppure 2 Socket come massimo e sino a 2 canali DDR3 per ogni processore. Per questo tipo di piattaforma verranno pertanto utilizzati processori con architettura di tipo monolitico, non configurazioni con due die affiancati sullo stesso package.

I processori Opteron della serie 6000 dovrebbero venir proposti a frequenze di clock inferiori di circa il 25% rispetto a quanto accessibile al momento con le soluzioni Opteron a 6 core della serie Istanbul. L'obiettivo di AMD, nonostante il cambio di Socket, è quello di assicurare livelli di TDP massimi invariati tra i processori a 6 core e quelli a 12 core: questo risultato verrà ottenuto attraverso un affinamento dell'architettura interna oltre ovviamente ad una contrazione della frequenza di clock.

La conseguenza di questo nuovo approccio è che i processori indicati con il nome di Lisbon, destinati alla piattaforma San Marino della serie 4000, integreranno da 4 a 6 core con design nativo; le soluzioni Magny-Cours, destinate alla piattaforma serie 6000, avranno invece 8 oppure 12 core per ogni processore.

Nel 2011 AMD presenterà nuovi processori Opteron basati su architettura nota con il nome in codice di Bulldozer e costruiti con tecnologia porduttiva a 32 nanometri; verrà mantenuta piena compatibilità con le due nuove piattaforme serie 4000 e serie 6000 ma cambierà l'architettura del processore.

I processori AMD Opteron a 12 core, attualmente indicati con il nome in codice di Magny-Cours, integreranno al proprio interno 4 link HyperTransport 3 di tipo coherent, grazie ai quali i dati contenuti all'interno della memoria cache di uno dei processori potranno venir trasferiti in un singolo hop, richiedendo al massimo 2 hops in una configurazione con 4 socket di processore.

Per incrementare la bandwidth complessiva del processore AMD ha raddoppiato l'ampiezza del memory controller di ogni processore, portandolo a una configurazione quad channel con moduli DDR3. Oltre a questo AMD ha implementato una tecnica di gestione della coerenza tra i dati contenuti nelle cache L3 dei processori, che prevede l'utilizzo di 1 dei 6 Mbytes della cache L3 di ogni processore per memorizzare una tabella che verifica le transazioni delle cache L3 e la loro coerenza, al posto di utilizzare dei check di coerenza dei dati inviati alle cache. Il risultato è una sensibile contrazione della latenza della memoria, che compensa la diminuzione della cache L3 a disposizione all'interno di ogni processore.

Come segnalato, a partire dal 2011 AMD presenterà le prime cpu basate sulla nuova architettura indicata con il nome in codice di Bulldozer, compatibile nelle implementazioni Opteron con le piattaforme C32 e G34 presentate l'anno precedente. Questi processori verranno costruiti con tecnologia produttiva a 32 nanometri e integreranno al proprio interno un'architettura radicalmente differente rispetto a quella introdotta da AMD con le prime cpu Athlon, e successivamente rivista e perfezionata sino alle attuali generazioni di cpu in commercio.

Per queste soluzioni avremo design nativo a 6 oppure 8 core, con le cpu della famiglia Valencia, e declinazioni a 12 oppure 16 core con approccio MCM per i processori della serie Interlagos. Dal 2012 AMD introdurrà una nuova piattaforma, mantenendo la distinzione tra sistemi a 1 oppure 2 Socket e quelli da 2 a 4 Socket che verrà per la prima volta presentata nel 2010.

AMD dovrebbe anche introdurre nei processori Bulldozer una tecnica di gestione dei threads paralleli, che estenderà la natura single threaded di ogni core implementato nei processori AMD ma con un approccio differente rispetto a quello Hyperthreading sviluppato da Intel. Pat Conway, a capo dello staff tecnico di AMD alla base dello sviluppo di Bulldozer, ha scelto nel corso della propria presentazione a Hot Chips di non specificare meglio come i processori Bulldozer potranno gestire più threads in parallelo, rimarcando come l'approccio seguito non sarà quello alla Hyperthreading di Intel. E' tuttavia evidente come questa futura generazione di processori, soprattutto in ambito server, implementerà tecniche per gestire al meglio un elevato numero di threads in parallelo, possibilmente superiore al doppio del numero dei core.