AMD Opteron Barcelona

Nella giornata odierna AMD annuncia ufficialmente la nuova serie di processori Opteron dotati di architettura quad core: parliamo delle soluzioni ben note con il nome in codice di Barcelona, delle quali per la prima volta si è parlato in occasione del Technology Analyst Day del mese di Giugno 2006. Barcelona rappresenta per AMD un importante punto di svolta: con questa nuova famiglia di processori, infatti, AMD propone una cpu quad core e introduce una serie di innovazioni architetturali di notevole importanza rispetto a quanto messo a disposizione dei propri clienti sino ad ora con le cpu Opteron e Athlon 64, basate su architettura nota con il nome in codice di K8.

Quello dei nomi in codice è stato uno dei primi misteri delle cpu della famiglia Barcelona; se con la sigla K8 vengono indicate le cpu della famiglia Opteron e Athlon 64, nonché le evoluzioni dual core presentate a partire dal 2005, per le soluzioni Barcelona sono stati indicati sia da alcuni portavoce AMD che dalla stampa i nomi in codice di K8L e K10. In entrambi i casi si tratta di sigle non corrette, anche se quella K10 può di fatto venir utilizzata per indicare queste nuove generazioni di processore; togliamo tuttavia spazio a qualsiasi dubbio rimarcando come il nome in codice di queste nuove cpu sia quello Barcelona e con questo nome continueremo ad indicare le cpu Opteron e Phenom che sulla nuova architettura sono basate.

Come avvenuto anche con il lancio delle prime soluzioni K8 AMD ha scelto di privilegiare inizialmente il segmento delle soluzioni server, per poi migrare la nuova tecnologia in ambito desktop: nei prossimi mesi AMD presenterà le soluzioni Phenom, nome con il quale vengono indicate le soluzioni Barcelona specificamente rivolte ai sistemi desktop di fascia medio alta.

Henri Richard, ex Chief Sales e Marketing Officer di AMD, in una storica immagine ritratto
con un processore Barcelona e una cpu Intel Quad Core: si noti come la seconda sia composta
da due distinti die di silicio in configurazione MCP, mentre Barcelona sia un blocco unico

Cosa distingue queste nuove cpu dalle attuali proposte AMD in commercio, sia per la famiglia Opteron che Athlon 64? In primo luogo il numero di Core, passato da 2 a un massimo di 4. Barcelona è un'architettura quad core nativa, intendendo con questo che i 4 core di processore sono tutti montati sullo stesso blocco di silicio e non ottenuti con un approccio MCP, Multi Chip Package, che prevede l'accostamento di due processori dual core tra di loro collegandoli con una qualche forma di bus. Un approccio quad core nativo, così come AMD lo indica, permette di rimuovere un collo di bottiglia alle prestazioni, nella forma del bus di collegamento utilizzato tra le due coppie di processori dual core, oltre a permettere di gestire differenti livelli di dipendenza tra le cache come vedremo in seguito nel corso dell'articolo.

E' solo il raddoppio del numero di Core a caratterizzare le architetture Barcelona? Assolutamente no: le novità introdotte da AMD con questa nuova serie di processori sono significative, e verranno implementate anche in versioni di processore dual core che saranno rese disponibili sul mercato nel corso dei prossimi mesi. Il seguente elenco delinea quali siano le principali novità di Barcelona rispetto alle soluzioni K8:

• 460 milioni di transistor integrati nel die di un processore Barcelona quad core;
• nuove estensioni SSE4a (EXTRQ, INSERTQ, MOVNTSS e MOVNTSD);
• due nuove istruzioni integrate: LZCNT (conta quanti siano negli operanti i bit a zero iniziali) e POPCNT (conta quanti siano negli operanti i bit a uno);
• tecnologia produttiva a 65 nanometri;
• supporto SSE dual 128bit, contro quello a 64bit delle precedenti versioni di processore Athlon 64 e Opteron;
• scheduler in virgola mobile a 36 vie, con ampiezza passata da 64 a 128 bit;
• raddoppio della bandwidth delle instruction fetch, passando da 16 a 32 bytes per ciclo di clock;
• nuova generazione di bus HyperTransport, revision 3.0, inizialmente solo per i processori desktop e in seguito anche sulle soluzioni server;
• raddoppio del bus tra le cache L1 e L2, passato da 128bit a 256bit (2 bus indipendenti da 128bit);
• prefetcher modificati per fornire dati direttamente alla cache L1;
• aggiunta di un prefetcher DRAM integrato nel memory controller;
• memory controller ottimizzato, specificamente sviluppato per sfruttare la presenza di 4 core;
• tecnologia di virtualizzazione migliorata;
• gestione del risparmio energetico più avanzata che in K8.

die del processore Barcelona

Vediamo ora in dettaglio quali siano le caratteristiche architetturali che contraddistinguono le soluzioni Barcelona rispetto a quelle della famiglia K8.