AMD Athlon 64, Microstar K8T Neo

Kada je pre više od dve godine najavio K8, tj. Hammer jezgro, AMD je za datum izlaska odredio kraj 2002. godine. Nažalost, u najboljoj praksi svih velikih proizvođača u IT industriji, ni AMD nije uspeo da ispoštuje ovu najavu, pa se na K8 čekalo još skoro godinu dana. Najpre se pre nekoliko meseci pojavio Opteron, koji je međutim namenjen serverskom tržištu, pa je bilo iluzorno očekivati da će se jedan od ovako retkih, skupih i teško dostupnih procesora naći i kod nas. Nekoliko meseci kasnije i do naše redakcije je stigao jedan Athlon 64, verzija K8 jezgra namenjena tržištu desktop računara.

Desktop verzija K8 jezgra, nazvana ClawHammer, namenjena je najširem krugu zahtevnih korisnika i razlikuje se od pomenutog Opterona čija je podverzija jezgra nazvana SledgeHammer. U ovom tekstu govorimo o K8, tj. Hammeru, kao jednom jezgru, uz napomenu u delu gde postoje razlike.

Prva i naravno najveća novina jeste činjenica da je ovo prvi 64-bitni x86 procesor, tj. baziran je na 64-bitnoj arhitekturi koja je jednostavno nazvana AMD64. AMD nije prvi koji je napravio 64-bitni procesor. Intel je dosta davno predstavio Itanium i Itanium 2, koji međutim nisu x86 procesori jer ne sadrže originalni x86 ISA (Instruction Set Arhitecture). Itanium se bazira na IA64 arhitekturi, ali za potrebe korišćenja x86 softvera koristi „x86-to-IA64” prevodilac. Ne treba pominjati koliko znači kompatibilnost sa starim x86 instrukcijama, tj. sa svim softverom koji je u proteklih 20 godina objavljen za PC računare. Da nema kompatibilnosti „nadole”, svi programi bi morali ponovo da se napišu, što softverske kuće sigurno ne bi prihvatile i takav procesor bi unapred bio osuđen na propast. Iz ovog razloga pomenuti Itanium ima „x86-u-IA64” prevodilac, međutim prevodilac i prava, potpuna kompatibilnost su „miljama daleko”.

Generalno govoreći, prednosti 64-bitne arhitekture su višestruke. Ovakav procesor može da adresira mnogo više radne memorije, 16 eksabajta (16384 TB, 264 bajta), dok su 32-bitni bili ograničeni na 4 GB (232 bajta). S obzirom na to da 4 GB radne memorije više nije nikakva „misaona imenica” već realnost za mnoge zahtevne korisnike, jasno je da je prelazak na 64-bitnu arhitekturu pravi potez za AMD.

Druga prednost nove arhitekture jeste to što se 64-bitni procesi brže izvršavaju, dakle sam prelazak na 64-bitne aplikacije je pomak napred na grafiku performansi. Za ovo je naravno potreban i softver koji je napisan na ovaj način i kojeg za sada još nema. Međutim sigurno je da će se pojaviti, te da će tada K8 dobiti još jednu „porciju” ubrzanja.

S obzirom na različitosti između 64-bitne, 32-bitne i 16-bitne arhitekture, K8 jezgro ima dva moda rada: Legacy u kojem se ponaša poput starog Athlon procesora i Long za koji je potreban novi 64-bitni operativni sistem. Long režim ima dve podvarijante: Compatibility koja služi za rad starijih 32-bitnih i 16-bitnih aplikacija i, konačno, ono zbog čega je K8 primarno napravljen – pravi „64-bit” mod.

Da bi procesor stvarno bio 64-bitan, potrebno je da ima 64-bitne registre, a K8 ih ima osam. Pored njih, tu je osam originalnih x86 registara koji imaju još toliko 32-bitnih proširenja. U Legacy modu Athlon 64 radi kao K7 ili bilo koji drugi stariji x86 i koristi samo osam 32-bitnih registara. U Compatibility modu situacija je slična: i dalje ne funkcionišu 64-bitni registri ili proširenja starih 32-bitnih, ali ipak postoji prednost prilikom korišćenja Windows operativnih sistema, koji su naravno najviše korišćeni. Naime, svi dosadašnji Windows OS ograničavaju procese na korišćenje 2 GB radne memorije, dok će novi 64-bitni Windows u ovom modu starim 32-bitnim aplikacijama omogućiti svih 4 GB radne memorije. Konačno, u „64-bit” modu počinju da funkcionišu 64-bitni registri, a stari 32-bitni se proširuju za još 32 bita, pa Hammer počinje da radi sa ukupno 16 64-bitnih registara.

Pomenuli smo da „64-bitni” mod zahteva i potpuno novi operativni sistem, pa je u proteklih godinu dana bilo vrlo interesantno videti šta će Microsoft uraditi po ovom pitanju, tj. da li će podržati AMD i njegovu arhitekturu. Konačno, odlučeno je da se napravi posebna verzija Windowsa i za AMD64 arhitekturu. Dakle, posle Itaniuma (1 i 2) i AMD je dodan na listu podržanih procesora za prvi 64-bitni Windows koji je trenutno u beta fazi i trebalo bi da se pojavi tokom sledeće godine.

Ovo svakako nisu jedina unapređenja koja razlikuju K8 od prethodnika. Spisak se nastavlja, međutim sva ostala bi se mogla okarakterisati kao unapređenje starog K7. Jedno od takvih unapređenja jeste dodavanje još dva koraka u pipeline, tako da ih K8 sada ima 12. Ovo bi trebalo da omogući nešto više radne taktove. Da podsetimo, Intel je upravo pomoću pipelina dugačkog 20 koraka uspeo da dosegne radni takt viši od 3 GHz.

Za duži pipeline vrlo je bitno i značajno poboljšanje jedinice za predviđanje grananja. Takođe, povećan je i broj TLB-a (Translation Lookaside Buffer) koji su prvi put predstavljeni u Palomino jezgru i služe da smanje kašnjenje potrebno za prevođenje adresa, što je vrlo značajno kada se radi sa mnogo podataka, kao što je slučaj kod server računara, a naravno, K8 je pravljen i za server i za desktop tržište.

Dodate su i SSE2 instrukcije pa sada K8 stoji rame uz rame sa Pentium 4 procesorom, tj. Intelov takmac neće više imati prednost u aplikacijama koje imaju posebnu SSE2 optimizaciju. Broj ALU i FPU jedinica je ostao isti, po tri. Prvostepeni keš je rešen identično kao kod K7 jezgra: 2-way set asocijativnih 64 KB za podatke i 64 KB za instrukcije. Drugostepeni keš je povećan na 1 MB, što je 512 KB više nego što ima Barton ili 768 KB više od Thoroughbred, Palomino i ThunderBird jezgara. Sve ovo je zapakovano u oko 105,9 miliona tranzistora što je oko tri puta više nego što ima Barton ili dvostruko više od Pentiuma 4. Upravo je drugostepeni keš glavni krivac za ovaj broj, s obzirom na to da njemu pripada više od polovine tranzistora u K8 jezgru.

Nije zaboravljena ni podrška za multiprocesiranje (MP), a za to je zadužen još jedan izum AMD-a, do sada nekoliko puta pominjani HyperTransport. U pitanju je 16-bitna magistrala kroz koju prolazi do 3,2 GB/s. Ovde se krije prva razlika između SledgeHammera i ClawHammera: prvi ima tri HT linka, a drugi samo jedan. Jedan je neophodan da bi se procesor povezao s ostatkom sistema, tj. sa čip-setom, dok se druga dva kod SledgeHammera koriste za povezivanje sa drugim procesorom. Iz ovoga je jasno da ClawHammer nema podršku za MP (a mi ćemo preskočiti kako to HT veze obezbeđuju podršku za rad više Opteron procesora, s obzirom na to da je mala verovatnoća da će to bilo ko od nas videti u praksi).

Poslednje unapređenje koje donosi Hammer arhitektura se ne može baš nazvati unapređenjem samog procesora. Naime, AMD je odlučio da od sada u okviru procesora „isporučuje” i memorijski kontroler, tj. da ga integriše u okviru samog jezgra. Očigledno AMD-ovi inženjeri ne žele da prepuste ovaj deo računara proizvođačima čip-setova. U Opteron i njegov ulazak na serversko tržište AMD polaže mnogo nade, a na tom polju kvalitetan i brz memorijski kontroler je od presudnog značaja, pa greška u ovom delu „nije opcija”.

Sasvim očekivano, memorijski kontroler radi samo sa DDR memorijom. Ovde se krije i druga velika razlika između SledgeHammer i ClawHammer varijanti: jači kontroler koji se ugrađuje u Opteron i Athlon 64 FX procesore je 144-bitan, jer se 128 bita koristi za prenos podataka a 16 bita za ECC kontrolu. Tako uz ove procesore mora da se koristi najkvalitetnija DDR memorija koja se naziva „Registered ECC DDR”. Athlon 64 je po ovom pitanju najslabiji u porodici i na njemu je memorijski kontroler koji koristi samo 72-bita (64+8), i uz to ECC nije obavezna već može da posluži i obična „unbuffered” memorija. U oba slučaja kontroler radi na brzinama do 200 MHz, tj. potrebna je DDR400 memorija.

Pomenuli smo ukupan broj tranzistora, a sve je urađeno u 0,13- mikronskoj SOI (Silicon On Insulator) tehnologiji koja je bila jedan od glavnih uzroka kašnjenja ovih procesora. Ukupna površina jezgra je čitavih 193 mm2, a veliko jezgro je skupo i teško za proizvodnju. Ovo je i prvi AMD koji ima „heatspreader”, metalni poklopac sličan onima koje Intel koristi već dve godine.

Pomenuli smo dve varijacije jezgra od kojih se za sada dobijaju tri različita K8 procesora. Najjači je Opteron, poseduje SledgeHammer jezgro, izrađuje se za Socket 940 podnožje, ima podršku za MP i koristi skuplju „Registered ECC” DDR333 memoriju. Sledi Athlon FX serija koji je slična prethodnoj, ali koristi DDR400 memoriju, dakle top-model. Na kraju, „običan” Athlon 64 pravi se za Socket 754 podnožje i koristi običnu DDR memoriju. Novo podnožje je naravno sasvim očekivano, mada smeta što običan i FX Athlon koriste drugačija podnožja, iako su oba napravljena za desktop računare. Naravno, morali su da se pojave i novi čip-setovi, a to su za sada VIA K8T i nVidia nForce 3.

Na našem testu našao se najslabiji model, Athlon 64 3200+. AMD očigledno ne odstupa od „model rating” oznaka kakve je uveo sa Athlon XP procesorima. U realnosti, ovaj K8 radi na 2 GHz (200 MHz x 10), a u praksi bi trebalo da postiže rezultate na nivou Athlona XP 3200+ i Pentiuma 4 na 3,2 GHz.

Procesor smo dobili u kompletu sa matičnom pločom. U pitanju je Microstar, naravno, a oznaka ploče je K8T Neo. Microstar je u ovom slučaju postupio vrlo oprezno, uplašivši se da A64 procesori neće biti baš mnogo dostupni na tržištu, otkupili su veću količinu ovih procesora od AMD-a i počeli da ih prodaju u paketu sa svojim proizvodom. Sve je zajedno upakovano u jednu kutiju impresivnih dimenzija. Da bi „doživljaj” bio potpun, u kutiji se našao i odgovarajući kuler.

Ploča K8T Neo bazirana je na VIA setu koji se sastoji od čipova K8T800 i VT8237. VT8237 je klasičan „južni most” koji je svoju premijeru imao sa KT600 matičnim pločama. Novina su dva S-ATA porta, koji mogu da rade u RAID modu i 8 USB 2.0 portova. Mnogo je interesantniji northbridge čip, koji to više i nije. Naime, do sada se podrazumevalo da ovaj čip sadrži memorijski kontroler, a kako je on sada integrisan u CPU, ovi čipovi se nazivaju „tunelima” i njihova jedina funkcija je podrška za AGP port i veza sa „južnim mostom”. Pomenuli smo da se sa procesorom povezuje preko HyperTransport veze, a VIA se odlučila za najbržu varijantu, na 1,6 GHz, koja je sposobna za maksimalnih 6,4 GB/s. AGP je, naravno, u verziji 3.0 (8X), a veza sa VT8237 je klasični VIA V-Link.

nForce 3 Pro 150 je drugi čip-set koji za sada podržava ovaj procesor i rešen je u vidu samo jednog čipa. nVidia kaže da ovo rešenje obezbeđuje brži i kvalitetniji rad, da je jeftinije i jednostavnije za ugradnju (što sigurno i jeste). Poseduje sve opcije kao i VIA-in pandan, s tim što daje RAID mogućnosti i za obične, IDE diskove, a ne samo za SATA kao što je to slučaj kod VIA-e.

Toliko o čip-setovima, a nećemo detaljnije opisivati ni konkretnu matičnu ploču jer nam je trenutno interesantan samo K8, tj. Athlon 64 3200+.

Da bismo makar otprilike videli koliki je napredak ostvaren ovim procesorom, „na crtu” smo mu izveli najbrži Athlon 3200+. Nažalost, Pentium 4 na 3,2 GHz je praktično nemoguće naći na našem tržištu, pa je poređenje s njim izostalo. Za Athlon XP je korišćena Abitova NF7 matična ploča, Athlon 64 je naravno radio na K8T Neo ploči. Korišćena je najbolja Kingstonova HyperX PC3500 memorija i Gainwardov GeForce FX5900.

Probali smo klasične sintetičke testove i dva realna programa koji bi trebalo da predstave koliko je Athlon 64 brži od prethodnika.

SiSoft Sandra u najnovijoj verziji 2004 ne pokazuje gotovo nikakve razlike, dok 3DMark u obe verzije nagrađuje 200 MHz sporiji Athlon 64 pobedom u svakoj kategoriji. Razlike su veće u nižim rezolucijama gde su važniji procesor i memorija, a smanjuju se kako se ide ka višim, što je potpuno očekivano s obzirom na to da tada stvar najviše zavisi od grafičke karte, koja je naravno identična. U Photoshopu Athlon 64 takođe odnosi pobedu, a za to je sigurno zaslužan i SSE2 set instrukcija za koje je ovaj procesor optimizovan. Konačno, 3D Studio Max 5 prednost je dao nešto bržem (u megahercima) Athlonu XP. Očigledno su FPU jedinice vrlo slične ili jednake, pa deset odsto viši takt odnosi pobedu.

Performanse su dakle vrlo impresivne, pogotovo kada se setimo da ovaj procesor radi na „svega” 2000 MHz, što je takt na kojem se Intelovi procesori više ni ne proizvode! Naravno, ponovila se priča, megaherci su manje važni, mnogo je bitnije kako je CPU dizajniran. Pretpostavljamo da bi između P4 3.2C i novog Athlona 64 bilo vrlo „gusto”, stvarno je šteta što nismo imali najbrži Intel na raspolaganju. Mada, sudeći po tome da je Intel nekako naprasno pre mesec dana najavio izlazak novog preskupog P4 3,2 EE (Extreme Edition) procesora koji je u suštini prepravljeni Xeon MP koji ima 1 MB L2 keša, može se pomisliti da se Intel pomalo uplašio za svoju poziciju pa svim sredstvima pokušava da je učvrsti.

Možda i više od performansi impresionira stabilnost s kojom je računar radio. Iako je ovo jedna od prvih matičnih ploča za ovaj procesor, pa još sa VIA čip-setom osuđivanim od mnogih (ne)poznavalaca – računar je radio maksimalno stabilno.

Athlon 64 je svakako izuzetan procesor koji je potpuno ispunio očekivanja i unosi pravu revoluciju u x86 svet. Iako je 3200+ prvi model, na prilično niskom taktu, ovaj procesor je demonstrirao izuzetne performanse i to u običnom 32-bitnom režimu rada, sa softverom koji nije ni najmanje optimizovan za jedan ovakav 64-bitni procesor. Naravno, trenutno od 64-bitnog režima rada nema ništa, međutim ukoliko Microsoft požuri sa izbacivanjem 64-bitne verzije Windowsa, AMD-u se smeši vrlo lepa budućnost. Logika je jednostavna: već sada su ponuđene odlične performanse, a u budućnosti je sigurno da će se one samo još povećati.

Konačno, zadovoljstvo je videti da je Athlon XP dobio dostojnog naslednika, a AMD je još jednom dokazao da je prvoklasni proizvođač procesora. Dodali bismo da je predstavljanjem K8 jezgra AMD pokazao Intelu kako treba izvršiti prelazak na 64-bitnu arhitekturu. Logika koja je primenjena kod Itaniuma je jednostavno previše radikalna i pravi način je nešto poput AMD64 arhitekture – 64-bitne instrukcije uz očuvanje x86 kompatibilnosti. Posebno interesantno će biti videti šta će Intel sada uraditi jer je sigurno da i njima „ne gine” prelazak na 64 bita. Pošto IA64 nije uspeo, preostaje im ili da naprave neki svoj „Intel64” ili da od AMD-a uzmu licencu za AMD64. To teoretski nije nemoguće jer ova dva proizvođača imaju jake ugovore o razmeni patenata. Međutim, u praksi nam je jako teško da poverujemo u tako nešto. Intelov procesor koji se bazira na AMD arhitekturi? Da, to bi stvarno bilo interesantno videti.

Saša UZELAC