Opteron

Opteron — первый микропроцессор фирмы AMD, основанный на 64-битной технологии AMD64 (также называемой x86-64). AMD создала этот процессор в основном для применения на рынке серверов, поэтому существуют варианты Opteron для использования в системах с 1-8 процессорами.

В июне 2004 года в Top500 суперкомпьютеров десятое место занял — китайский суперкомпьютер, построенный на процессорах Opteron. В ноябре 2005 он опустился на 42 место, в связи с появлением более производительных конкурентов. Тогда в ноябрьском Top500 10% суперкомпьютеров были построены на базе процессоров AMD64 Opteron. Для сравнения, на базе процессоров Intel EM64T Xeon были построены 16,2% суперкомпьютеров.

Техническое описание

Ключевые особенности

Двумя важными технологиями, воплощёнными в процессоре Opteron, являются: Прямая (без эмуляции) поддержка 32-битных x86 приложений без потери скорости Прямая (без эмуляции) поддержка 64-битных x86-64 приложений (линейная адресация более 4 ГБ ОЗУ)

Первая технология примечательна тем, что во время анонса процессора Opteron единственным 64-битным процессором с заявленной поддержкой 32-битных x86 приложений был Intel Itanium (эмуляция 32-битного кода с использованием декодера ). Но при выполнении 32-битных приложений у Itanium наблюдалась критическая потеря скорости.

Вторая технология сама по себе не так примечательна, так как основные производители RISC процессоров (SPARC, DEC, HP, IBM, MIPS и другие) имели 64-битные решения уже много лет. Но совмещение в одном продукте этих 2-х свойств, напротив, принесло Opteron признание, так как он предлагал доступное и экономичное решение для запуска существующих x86-приложений с последующим переходом на более перспективные 64-битные вычисления.

Процессоры Opteron имеют интегрированный контроллер памяти DDR SDRAM. Это позволило существенно уменьшить задержки при обращении к памяти и исключить необходимость в отдельном чипе северного моста на материнской плате.

Многопроцессорные свойства

В многопроцессорных системах (более одного процессора Opteron на одну материнскую плату), ЦП взаимодействуют между собой с использованием архитектуры Direct Connect Architecture посредством высокоскоростной шины Hyper-Transport. Каждый процессор может получить доступ к памяти другого процессора прозрачно для программиста. В отличие от обычной симметричной мультипроцессорности, в Opteron-ах используется технология NUMA (Non-Uniform Memory Access), когда вместо выделения одного банка памяти для всех ЦП, каждый процессор имеет «свою» память. Процессоры Opteron напрямую поддерживают 8-ми процессорные конфигурации, обычно применяемые в серверах среднего уровня. Более мощные серверы используют дополнительные дорогостоящие чипы маршрутизации для поддержки более 8 ЦП на плату.

Во многих компьютерных тестах, архитектура Opteron демонстрирует лучшую масштабируемость многопроцессорных систем чем Intel Xeon. В системах на базе Xeon суммарная вычислительная мощность часто меньше, чем сумма производительностей отдельных ЦП. К примеру, система на базе Xeon может выполнять одновременно две параллельные задачи с производительностью 90 %, или четыре параллельные задачи с производительностью 80 %. Системы на базе Opteron значительно меньше подвержены этому эффекту, оправдывая выбор AMD в пользу применённого архитектурного решения. В дополнение, Opteron имеет интегрированный в процессор контроллер памяти, который позволяет обращаться каждому ЦП к своей памяти без использования шины HyperTransport. При необходимости обратиться к памяти другого процессора или при межпроцессорных взаимодействиях задействованными оказываются только инициатор и его контрагент, что сводит использование шины к минимуму. В многопроцессорных системах на базе Xeon напротив используется одна общая шина для обмена данными процессор-процессор и процессор-память. При возрастании количества процессоров, использующихся в одной системе на базе Xeon, увеличивается нагрузка на эту общую шину от конкурирующих запросов от разных процессоров. Это приводит к падению эффективности системы в целом.

Многоядерные процессоры Opteron

В мае 2005 года AMD представила первый «многоядерный» процессор Opteron. В настоящее время термин «многоядерный» компания AMD использует для обозначения «двухъядерных» процессоров; в каждом процессоре Opteron размещено 2 отдельных процессорных ядра. Это фактически удваивает вычислительную мощность доступную каждому процессорному разъёму на материнских платах, поддерживающих эти процессоры. Один процессорный разъём может теперь обеспечивать производительность двух процессоров, два процессорных разъёма — четырёх и так далее. Стоимость материнских плат весьма существенно увеличивается с увеличением количества установленных на них процессорных разъёмов, поэтому новые многоядерные процессоры теперь позволяют строить на базе относительно дешёвых материнских плат с меньшим количеством разъёмов высокопроизводительные системы, недоступные ранее.

Система нумерации моделей процессоров, используемая AMD, немного изменена в свете выхода нового многоядерного модельного ряда. Во время официального релиза AMD представила самый быстрый многоядерный Opteron, модель 875 с двумя ядрами, работающими на частоте 2,2 ГГц. Самым быстрым одноядерным процессором Opteron на тот момент являлся «модель 252», работающий на частоте 2,6 ГГц. Для многопоточных приложений модель 875 демонстрирует более высокую производительность чем модель 252, но в однопоточных приложениях модель 252 опережает по производительности модель 875.

В сентябре 2007 года были представлены четырёхъядерные модели Opteron на ядре Barcelona. Но из-за ошибки в ревизии B2 (BA) их поставки были приостановлены. В апреле 2008 года с анонсом новых моделей ревизии B3 поставки были возобновлены.

Socket 939 и AM2 AMD так же представила Opteron-ы с разъёмом Socket 939, для снижения стоимости материнских плат в низкобюджетных серверах и рабочих станциях. Opteron-ы для Socket 939 идентичны процессорам Athlon 64 с ядром San Diego, при этом они работают на гораздо более низких тактовых частотах, чем максимально возможные для них, обеспечивая чрезвычайно надёжную работу. Поскольку такая схема с пониженной частотой процессора означает очень большие возможности для разгона, эти процессоры пользуются большим спросом среди энтузиастов. С переходом настольных процессоров на Socket AM2 процессоры серии Opteron 1yyy так же перешли на него.

Socket AM2+ В 2007 году AMD представила три четырёхъядерных процессора Opteron на Socket AM2+ для однопроцессорных серверов. Эти процессоры производились по 65 нм техпроцессу и аналогичны процессорам Agena (Phenom). Четырёхъядерные процессоры Opteron на этом сокете носили кодовое название Budapest. Модели имеют номера 1352 (2,10 ГГЦ), 1354 (2,20 ГГц) и 1356 (2,30).

Socket AM3 В 2009 году AMD еще три четырехъядерных процессора Opteron, но для Socket AM3. Эти процессоры производились про 45 нм техпроцессу и были аналогичны процессорам Deneb (Phenom II). Четырёхъядерные Opteron под Socket AM3 имеют кодовое название Suzuka. Модели имеют номера 1381 (2,50 ГГц), 1385 (2,70 ГГц) и 1389 (2,90 ГГц).

Socket AM3+ Socket AM3+ был представлен в 2011 году и является модификацией Socket AM3 для микроархитектуру Bulldozer (микроархитектура). Процессоры Opteron 3xxx также выпускались на этом сокете.

1207-контактный Socket F Socket F (LGA) - это второе поколение сокетов Opteron. Этот сокет поддерживает процессоры с кодовыми названиями Santa Rosa, Barcelona, Shanghai и Istanbul. Socket F имеет поддержку DDR2 SDRAM с улучшенной шиной HyperTransport 3.0.

1944-контактный Socket G34 В марте 2010 года компания AMD выпустила первые в мире 12-ядерные серверные процессоры Opteron 6100 архитектуры x86, под 1944-контактный Socket G34. В настоящее время существуют 16-ядерные версии процессоров Opteron и по этому показателю процессоры AMD превосходят аналогичные серверные версии процессоров IntelСайт overclockers.ua: «AMD дала зеленый свет 8- и 12-ядерным процессорам серии Opteron 6100» .. Socket G34 - это третье поколение сокетов Opteron.

Второй 1207-контактный Socket C32 Socket C32 - второй член третьего поколения сокетов Opteron. Этот сокет физически похож на Socket F, но не совместим с процессорами того сокета. Socket C32 использует DDR3 SDRAM и имеет другой ключ, чтобы предотвратить установку процессоров Socket F, которые могут использовать DDR2 SDRAM.

Модели

Все чипы Opteron 130 и 90 нм имеют трёхзначный номер модели, в виде «Opteron xyy». Первая цифра (x) показывает максимальное количество процессоров в системе:

1 — Предназначен для использования в однопроцессорных системах 2 — Предназначен для использования в двухпроцессорных системах 8 — Предназначен для использования в многопроцессорных системах (4-х или 8-ми процессорные системы)

Последние два значения в номере модели (yy) указывают на скорость процессора. Значения yy более 60 применяются в двухъядерных моделях.

Чипы Opteron после 90 нм имеют четырёхзначный номер модели, в виде «Opteron xzyy». x обозначает принадлежность к серии:

Последние два значения в номере модели (yy) указывают на скорость процессора.

Список микропроцессоров OpteronЛоготипСерверКодовое имяТех. процессДата релизаКоличество ядерSledgeHammerVenusTroyAthens130 нм90 нм90 нм90 нмАпрель 2003Декабрь 2004Декабрь 2004Декабрь 20041DenmarkItalyEgyptSanta AnaSanta Rosa90 нм90 нм90 нм90 нм90 нмАвгуст 2005Май 2005Апрель 2005Август 2006Август 20062BarcelonaBudapestShanghai65 нм65 нм45 нмСентябрь 2007Апрель 2008Ноябрь 20084Istanbul45 нмИюнь 20096Lisbon45 нмИюнь 20104,6Magny-Cours45 нмМарт 20108,12Valencia32 нмНоябрь 20114,6,8Interlagos32 нмНоябрь 20114,8,12,16Zurich32 нмМарт 20124, 8Abu Dhabi32 нмНоябрь 20124,8,12,16Delhi32 нмДекабрь 20124, 8Seoul32 нмДекабрь 20124, 6, 8Kyoto28 нмМай 20132, 4Seattle28 нмЯнварь 20164, 8Toronto28 нмИюнь 20172, 4

Opteron (130 нм SOI)

Одноядерный — SledgeHammer (1yy, 2yy, 8yy) степпинги процессоров: B3, C0, CG Кэш первого уровня: 64 + 64 КБ (данные + инструкции) Кэш второго уровня: 1024 КБ, работающий на скорости ядра Поддержка MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64 Разъём: Socket 940, 800 МГц HyperTransport НЕ требуется использования регистровой DDR SDRAM, поддерживается память с ECC Напряжение ядра: 1,50 — 1,55 В Тактовые частоты: 1400—2400 МГц (x40 — x50) Впервые представлен: 22 апреля 2003 года

Opteron (90 нм SOI, DDR)

Одноядерный — Venus (1yy), Troy (2yy), Athens (8yy) Степпинг процессоров: E4 Кэш первого уровня: 64 + 64 КБ (данные + инструкции) Кэш второго уровня: 1024 КБ, работающий на скорости ядра MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64 Разъем: Socket 939/Socket 940, 1000 МГц HyperTransport Требует использования регистровой DDR SDRAM для варианта Socket 940, поддерживается память с ECC Напряжение ядра: 1,35 — 1,4 В Поддержка технологии NX Bit Оптимизированное управление питанием (OPM) Тактовые частоты: 1600 — 3000 МГц (x42 — x56) Впервые представлен: Декабрь 2004

Двухъядерный — Denmark (1yy). степпинги процессоров: E1, E6 Кэш первого уровня (L1): 64 КБ + 64 КБ (данные + инструкции). Кэш второго уровня (L2): 2048 КБ. MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, OPM, NX Bit. Разъём: Socket 939. Напряжение ядра: 1,10 В — 1,35 В, мощность: 110 Вт (TDP), технология: 90 нм (SOI). Тактовые частоты: 1,8 ГГц — 2,6 ГГц Впервые представлен: Апрель 2005 Модели: 165: 1,8 ГГц, 170: 2 ГГц, 175: 2,2 ГГц, 180: 2,4 ГГц, 185: 2,6 ГГц.

Двухъядерный — Italy (2yy). степпинги процессоров: E1, E6 Кэш первого уровня (L1): 64 КБ + 64 КБ (данные + инструкции). Кэш второго уровня (L2): 2048 КБ. MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, OPM, NX Bit. Разъём: Socket 940. Напряжение ядра: ? — 1,35 В, мощность: 55 Вт — 95 Вт (TDP), технология: 90 нм (SOI). Тактовые частоты: 1,6 ГГц — 2,8 ГГц

Opteron

Źródło i licencja