推土机核心面积公开 官方首次提及FX-8150

在加州举行的年度高性能处理器研讨会Hot-Chips 23上，IBM、Intel、AMD等各大巨头都没有公布全新的产品或者技术，而是继续翻出老一套进行深入宣传和“布道”，AMD最重点的当然就是“推土机”了。　　

推土机的核心架构图我们已经见识过很多次了，但这种来自AMD官方、详细标注各个模块名称和相对大小的却不多见，而且它第一次公开了推土机处理器的 核心面积：八核心型号为315平方毫米。做为对比，32nm Gulftown六核心为240平方毫米，32nm Sandy Bridge四/双核心为216/149平方毫米，45nm Phenom II X6/X4分别为346/258平方毫米。

从图上可以清晰地看到推土机的四个模块(八个核心)、四组2MB二级缓存、四组2MB三级缓存、四条HT总线、DDR3内存控制器、北桥模块、I/O输入输出等等。六核心和四核心型号都是在此基础上屏蔽部分模块(核心)和缓存而来的。　

一张架构图和架构特性简介：推土机的家族编号为Family 15h，是AMD K8以来的首个全新设计处理器架构，最大特点就是每两个整数核心加一个浮点核心组成一个模块，进行资源的共享。

推土机的每个核心都有自己的16KB 4路关联一级缓存，每个模块有自己的2MB 16路关联二级缓存(两个核心共享)，然后所有模块与核心分享最多8MB 16路关联三级缓存。三个级别缓存的缓存行(cacheline)都是64字节的。

另外推土机处理器还集成了两个72-bit DDR3-1866内存控制器通道，以及四个16-bit接收、16-bit发射HyperTransport总线链接。

推土机处理器的桌面版本Zambeizi将改用新接口Socket AM3+，可支持低电压内存，ILDT电流增加到最高2.0A，从而将HT总线速度提升到最高5.2GT/s，IDDR电流也增加到最高4.0A。

推土机将主要搭配990FX、990X、970北桥芯片和SB950南桥芯片，理论上也向下兼容8系列芯片组，但老主板需要硬件改造或者BIOS刷新才行，而且可能无法发挥推土机的全部实力。

Socket AM3+插座具备向下兼容性，即新主板仍可安装Socket AM3接口的Phenom II/Athlon II系列处理器，但反过来不行，也就是AM3插座的主板无法使用AM3+推土机处理器。

推土机架构的首要理念就是每个模块由两个核心组成，对于整数管线、一级数据缓存等等分别予以执行，而对于浮点管线、二级缓存则由两个核心共享合作完成。

AMD表示，这种做法能够让每个核心在需要的时候完成更多功能、发挥更高性能，同时节省核心面积，比每个核心都单独割裂开来效率更高。　

下边来看推土机每个模块的具体组成，首先是两个核心共享的前端

两个独立的整数核心

中间夹着一个共享的浮点核心

二级缓存和数据预取器也是两个核心共享的

FX-8150结构图：这是AMD官方文档第一次明确提及FX-8150的型号命名，最终证实了它的存在，只是这里并未提及频率规格，仅仅在总体架 构上做了简单示意。负责各个模块、核心同步的系统请求队列(SRQ)其实也不是新技术，从AMD第一代双核心Athlon 64 X2就有了。　

电源管理方面，推土机增加了新的核心状态Core C6(简称CC6)，可在某个核心空闲的时候借助功率门控(Power Gating)将其彻底关闭。

当模块内的两个核心全部空闲时，缓存和寄存器状态都转储到CC6保留空间内，然后关掉Core VSS，恢复的时候则重新载入CC6保存的状态，继续执行。　　

处理器通过核心电源状态(Core P-States)定义多个频率和电压运行点，其中高频率电源状态可以带来更高的性能，但需要更高的电压和功耗；硬件和操作系统会根据核心当前所处的具体 电源状态来提供所需的性能，但如果可能的话，会尽量使用更低频率的电源状态，以节省功耗。

推土机将支持AMD的第二代Turbo Core动态加速技术，在处理器低于功耗和发热量极限的时候自动提升频率、电压，直到达到功耗和发热量极限再降回来。

另外从曲线图上还可以隐约看出，AMD给推土机设想的电压最低应该只有0.7V，最高也不过1.3V左右，但因为GlobalFoundries 32nm工艺的不成熟，我们看到大量推土机样品的实际常规电压都达到了1.4V以上，不过据说刷了最新BIOS之后已经可以降到1.2V。　

第二代Turbo Core技术的两大特点：一是在多线程敏感应用中支持所有核心同时加速，只要热设计功耗允许就行；二是在频率敏感应用中可以让半数模块进入C6关闭状态，另一半模块则以更大的幅度加速，最多可以提速1GHz。

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