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2008.02.14 

新架構的AMD Phenom處理器
《SHOPPER電腦買物王 二月號》

    叫了很久的Phenom這個名字,AMD終於在2007年底推出問世。Phenom雖然是採用新設計的Barcelona架構,不過嚴格來說僅算是K8的改良延伸版本,但由於變更的設計部分眾多,加上採用良率較低的「原生型四核心」設計,因此從研發到推出的時間撐了好一陣子。接下來我們就來看看Phenom到底藏了多少好料。

    更快的HyperTransport 3.0

    首先,處理器與晶片組的連接與傳輸由原先的HyperTransport 2.0升級為3.0版本,相對傳輸頻寬也從原先的2000MHz提升到3600MHz,而資料傳輸率也從原先的8.0GB/s提升至16GB/s,足足多了一倍(HT3.0最高可超過20GB/s,但礙於處理器設計僅能到達16GB/s)。事實上2.0版本的傳輸率與效能已經夠好了,理論上足敷現今的系統使用,不過AMD表示,如果動用到PCI Express2.0與多顯示卡平行運算技術,還得要HT 3.0架構才足以發揮其效能。

    另外HyperTransport 3.0還具備特殊的Link Splitting功能,可以將單組通道拆為兩組用,以支援多處理器的SMP架構(Symmetrical Multi-Processing),如此一來處理器與晶片組無需重新設計就可支援SMP,可以節省部分成本,而且HT 3.0可相容於2.0版本。

    改為Socket AM2+腳位架構

    導入HyperTransport 3.0的最大衝擊應該是處理器腳位架構的改變,Phenom採用的是「Socket AM2+」,之所以只加個+文字,是因為只有部分腳位電氣規格改良,支援110A的處理器與20A的北橋晶片電流輸出能力,至於外觀、數量與排列方式則都跟Socket AM2一模一樣,均為940pin針腳。

    這種狀況表示,Socket AM2與AM2+腳位架構彼此之間可以互相相容,大大節省了升級成本。因此消費者可以先買AM2+主機板使用舊版的AM2處理器,而有AM2主機板的也可以安裝Phenom來使用。不過當AM2+處理器插在AM2插槽時,HyperTransport會降為2.0模式運作,多少會影響一點傳輸效能。

    值得一提的是,AMD將於2009年推出Socket AM3腳位架構的Phenom處理器, 最大的改變原因在於支援DDR3-1333記憶體規格,而且現行的Socket AM2與AM2+均可相容AM3腳位架構(效能當然會降低),不過反過來AM3則無法支援AM2與AM2+處理器。

    記憶體僅支援DDR2-1066

    內建記憶體控制器是AMD處理器一貫的設計,不過Phenom這次沒有升級到DDR3記憶體規格(未來AM3才會開始支援),而是改支援「DDR2-1066」。因此問題就出現在,DDR2-1066原本是個不被JEDEC(記憶體規範組織)認可的標準,因此當AMD想讓Phenom在記憶體效能表現不輸DDR3的時候,只能聯合廠商勸說JEDEC制定該標準。

    雖然之後JEDEC於2007年12月正式通過DDR2-1066標準,不過市場上許多現有的超頻版本DDR2-1066在Phenom上不見得能夠支援,這點還請消費者需稍加留意。另外,Phenom記憶體控制器將位址空間擴大到48bit,可支援到高達256TB的記憶體容量。

    兩種雙通道記憶體運作模式

    雖然Phenom內建的記憶體控制器僅支援DDR2-1066,不過也有一項很大的改變,由原先的雙通道「單組128bit」改為「兩組64bit」的連結架構,因此Phenom的記憶體雙通道運作方式分為兩種,一種是當兩組記憶體一模一樣時,兩組64bit會合併為單組128bit運作模式(與一般雙通道運作相同),稱之為「Ganged Mode」;另外一種是兩組64bit各自獨立但協同運作,稱之為「Unganged Mode」。嚴格來看Unganged Mode運作和一般雙通道設計並不一樣,可是一起運作的關係因此記憶體頻寬同樣是128bit的效果。

    Unganged Mode的好處是安裝容量不同或是時序不同的記憶體時,都可以同步雙通道運作,這對於超頻玩家更是一大福音,因為不但可以針對不同的記憶體模組作設定,時序或是容量不同的記憶體模組都可以達到雙通道的效果(此功能切換可以在主機板BIOS中設定)。

    多種新的省電機制

    Phenom的省電部分也改採用全新「Cool‘n’Quiet 2.0」技術,並具備雙重電源動態管理。其一是處理器核心部分,稱之為「CoolCore」,可以獨立控制每個核心與快取記憶體的電壓、頻率,達到省電的目的。另一個部分則是記憶體控制器的電壓調整功能,可讓處理器的核心與北橋晶片處於不同電壓下運作(這也是改為AM2+腳位架構的原因之一)。另外,Phenom還設計有「多點溫度監控」,可以避免各線路過熱而毀損,不但可以省電也降低了超頻的風險。

    致命的L3快取?

    Phenom另一大創舉就是具備了「共享式L3快取記憶體」,目前為2MB設計(未來45nm版本會增加為6MB快取)。雖然L3快取記憶體的用意無非是讓處理器的執行效率更好,不過由於每個核心依然有獨立自主的512kB L2快取記憶體,加上L3快取速度較慢且與L2不同調的情況下,L3快取記憶體或許可能是得力助手,但也有可能成為絆腳石。

    而且很不幸的是,在Phenom推出不久後,AMD果然發現L 3快取出現不小的問題(Translation Lookaside Buffer Bug),AMD計畫在下一個版本(B3)處理器做修正,另也有廠商提供主機板BIOS更新的方式來關閉有問題的L3快取,只不過這樣一來Phenom效能還會下滑。

    不一樣的SSE4a指令集

    Phenom還有一樣有趣的改變,那就是在多媒體指令集的執行單元上,由原本K8的兩組64位元,均改為128位元架構,並且在前後端的傳輸通道上,也都一併升級為128位元。另外Phenom還支援特異的「SSE4a指令集」,之所以稱為特異,那是因為SSE4a與Intel的SSE4完全是兩回事。SSE4a只新增4組多媒體指令,Intel的SSE4則多達47組,SSE4a可以帶來多少的多媒體效益,實在令人質疑。

    關於3核心處理器的兩三事

    AMD針對Phenom處理器規劃了完整的產品線,並以編號作為核心數量之分,而不再是「X2」或「X4」,也捨棄了64位元為號招(因為大家都有64位元了)。Phenom四核心版本稱之為「Phenom 9000系列」,另有高階的「Phenom FX-80系列」與受到不少玩家討論的三核心「Phenom 8000系列」。

    其中三核心處理器最受到熱烈的討論,主因是由於完全出乎玩家的意外之外。根據AMD表示,雖然四核心處理器是未來的趨勢,但普及還需要一段時間,加上公司內部測試發現三核心效能雖不及四核心,但已達接近四核心的程度,因此才推出三核心產品搶佔市場空缺,加上目前應用程式多以「多執行緒」概念開發,因此Phenom 8000系列三核心處理器的效能與應用軟體的配合上應不成問題。

AMD Phemom 9000系列處理器

 

規格

微架構

K10

腳位架構

Socket AM2+

製程

65nm

匯流排時脈

HT 3600MHz

L2快取記憶體

512Kb×4

L3快取記憶體

2MB

TDP耗電設計

95W

系列型號

.Phemom 9600(2.3GHz)
.Phemom 9500(2.2GHz)

    更快的HyperTransport 3.0
Phenom核心架構最大的改變,就是採用了HyperTransport 3.0的傳輸架構,不但頻寬一舉提升至16GB/s,而且可彈性支援單顆或是雙顆處理器SMP架構,更重要是可以相容於2.0版本,可說是一舉兩得。

    相容的Socket AM2+腳位架構
雖然因為HyperTransport 3.0的關係,Phenom採用了Socket AM2+腳位架構,不但外觀與AM2一樣,甚至AM2主機板也可支援AM2+的處理器,甚至未來的AM3版本都可以互相相容,只是效能上會打些折扣。

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    align="center">AMD Phenom處理器發行時程

型號

Phenom 9500

Phenom 9600

Phenom 9900

Phenom 9700

Phenom 9650

Phenom 9550

Phenom 9150e

時脈

2.2GHz

2.3GHz

2.6GHz

2.4GHz

2.3GHz

2.2GHz

1.8GHz

製程

B2 Stepping

B2 Stepping

B3 Stepping

B3 Stepping

B3 Stepping

B3 Stepping

B3 Stepping

推出時間

已推出

已推出

第二季

第二季

第二季

第二季

第二季

型號

Phenom 9100e

Phenom 8700

Phenom 8650

Phenom 8600

Phenom 8450

Phenom 8400

 

時脈

1.8GHz

2.4GHz

2.3GHz

2.3GHz

2.1GHz

2.1GHz

 

製程

B2 Stepping

B3 Stepping

B3 Stepping

B2 Stepping

B2 Stepping

B2 Stepping

 

推出時間

第一季

第二季

第二季

三月

第二季

三月

 

有關於Phenom的L3快取Bug

AMD Phenom處理器在推出不久後,隨即發現其L3快取記憶體出現TLB(Translation Lookaside Buffer,變換後備緩衝區)錯誤問題,會導致L3快取記憶體內的暫存資料無故消失,並且導致處理器效能無法發揮,AMD就在官方文件中承認Phenom核心時脈為2.3GHz,其實大約只有 2GHz的效能而已。

AMD官方針對這個錯誤提供兩種方式修正:第一是修正硬體線路,目前Phenom為B2 Stepping版本,預計B3 Stepping將對TLB臭蟲修正。另一種方式是透過BIOS及Microcode作修正,將有問題的L3快取記憶體線路關閉,不過L3快取效能會降低40-50%,處理器效能會下降10-15%左右,目前主機板廠商大多有提供BIOS修正,但可讓使用者選擇開啟或關閉。
 

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