AMD旗舰级原生四核Phenom 9900评测

来源：中关村在线作者：出处：巧巧读书 2007-12-26 进入讨论组

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●Phenom带来了什么（1）

　　本次送测的K10架构CPU——AMD Phenom64 X4 9900是目前AMD方面最为高端的桌面级原生四核处理器，其频率为200MHzx13=2.6GHz，每个核心独立管理128KB的L1缓存和512KB的L2缓存，此外，四核心共享2MB容量的L3缓存。

Phenom当然不可能是K8的L3升级版，那么Phenom究竟为我们带来了怎样的新技术和新理念，对我们又有怎样的用处呢？下面我们将详细介绍Phenom的核心改进内容。

　○更先进的架构

　　Phenom是基于AMD研发的K10架构的原生多核心微型处理器，Phonem处理器采用65nm工艺，使用先进的11层应变硅通道技术，而之前的K8核心仅仅采用9层设计。或许大家对这样的技术参数并没有太大的概念，那用一个很简单的对比就可以了解这样的技术设计的领先意义——Intel Core2 Duo仅采用8层应变硅通道技术。四核心的Phonem处理器搭载2MB的L3缓存，晶体管数量高达4.63亿个，众所周知的是AMD的内存控制器是内置的，与内存控制器外置的传统南北桥平台相比，内存与CPU之间的数据交换会更有效率，表现在实际应用中就会带来更强的内存效能（随之而来的还有综合能耗的降低），这到目前为止依然是一项领先世界的技术，目前发布的Phenom依然支持DDR2内存（新的K10内存控制器能够提供DDR3内存模组，不过并未发布DDR3的版本，该版本将会在2008年后推出）。

K10核心架构写真

　　同K8相比，K10拥有更多先进技术和优秀的改进，更强大的HT总线规格、加入CPU三级缓存、更优秀的CPU运算效率、更完备的指令集等等等等，在文章下面的内容中我们都将一一为大家详细说明。

　○更强的HT总线规格

　　HyperTransport是K8时代AMD提出的领先于时代的传输总线技术，K8的性能如此强劲，其中就有HyperTransport的功劳在内，第一代的HyperTransport 1.0具备1.0GHz的工作频率，单条数据总线数据传输速度达到6.4GB/s，AM2处理器在HyperTransport 1.0的帮助下得到了最大的性能发挥。

HyperTransport 3.0 工作方式示意

　　于是K10的新御用平台为我们带来更新的HyperTransport 3.0规格，总线频率提升到了4GHz，数据传输带宽更是达到了史无前例的20.8GB/s（注：在高频率<2.6GHz>、高位宽<32bit>的方式下，HT3.0提供了41.6GB/s总线带宽<2600MHz×32bit×4/8>，在16bit位宽下则提供20.8GB/s带宽<2600MHz×16bit×4/8>），无论是工作频率还是传输带宽都远远超越了HyperTransport 2.0标准，有了HyperTransport 3.0，数据传输带宽将不会对K10的性能产生瓶颈，可以预料到，HyperTransport 3.0将成为K10发挥其性能的最佳助力。

　○向下兼容的AM2+接口

　　严格来说AM2的Socket 940针脚标准是Socket 939接口标准的升级版本，当AMD系列处理器全面升级，加入DDR2内存控制器之后开始启用，经过近2年的发展，AM2接口标准已经成为目前最为普及的AMD平台接口标准。Phenom出世，AM2接口标准显然已经到了更新换代的时候。AM2+接口标准也随着K10的出台而浮出水面。

依然采用同AM2同样的针脚布局

　　应该也是考虑到AM2接口的普及率因素，Phenom处理器将采用向下兼容的AM2+接口标准，和AM2 Socket 940接口相比，增加了对HyperTransport 3.0的支持，提供了数据传输能力，而AM2+的御用芯片组AMD 7系列芯片组方面也全面采用PCI-E 2.0标准以保证数据通信带宽不会给系统造成瓶颈。总之，你可以把Phenom处理器装在AM2接口的主板上使用、也可以把K8 AM2的处理器装在AMD 7系列芯片组主板上使用，都没有问题，当然AM2接口的老主板无法享受HT3.0和PCI-E 2.0的豪华待遇。

●Phenom带来了什么（2）

　○缓存的升级——加入L3缓存

　　至今为止，AMD处理器的缓存容量都控制在比较低的范围，由于处理器内置了内存控制器，因此其对L2缓存的需求并不大，所以512KB的二级缓存容量对于AMD的K8和K10架构处理器来说已经完全绰绰有余。

　　Phenom带来的另外一个革命性的技术就是CPU三级缓存的加入，在AMD的四核心处理器中，由一个核心单独管理自己对应的L1缓存和L2缓存，而AMD则另外设置了一个共享的2MB L3缓存来供四个核心分享使用。其工作原理也并不复杂，同最初的单核心处理器的基本原理类似：核心首先向L1请求数据，如果数据不存在就再向L2缓存请求数据，而如果依旧没有依次向L3或者内存请求数据。

K10架构的缓存管理机制示意

　　值得注意的是：如果L1缓存中数据已满，则数据只能存放到L2中，如果L2数据也存满，则会自动放到L3中。由于L3采用共享设计，当四个核心认为这项数据对自己有用，那么就直接从L3中调用这项数据。由于缓存的独占性，因此当已经有用的数据已经存在的话，就不会再去调用一次数据到缓存中。这种工作机制对于只启用单核心工作的时候优势是明显的：处理器就可以几乎由一颗核心来管理128KB的L1、512KB的L2以及2MB的L3。缓存的效率远比内存高，因此系统的综合效能就会有一定程度的提升。

　○指令集的升级

　　全新的Phonem处理器也加入了SSE128指令集，这项指令集的加入让Phonem处理器能够支持单循环内的128bit向量运算，这是K8架构处理器64bit运算带宽的两倍，这意味着Phonem处理器能够用单循环处理原本K8处理器双循环才能处理完毕的指令。

　　由于128bit位宽的指令较之之前的64bit指令的字节数量要多，因此原始的指令存取带宽（每周期16字节指令预取）将不再适用，有鉴于此，AMD改良了原先的指令存取带宽，Phonem支持每周期32字节的指令预取（是K8的两倍），那Phonem处理器在处理SSE代码的时候就不会过度分割导致效率低下。

　　存取和处理的效率获得了提高，相应的，L1数据缓存也得到了改进以令其更加适应128bit数据的处理和存取。这一系列的改进令K10架构处理器从数据处理的高度彻底领先于K8架构处理器。

　○分支预测的改进

　　熟悉处理器的读者应该都知道：分支预测部分的深度和宽度影响处理器的分支预测准确性，当提升分支预测器的宽度之后，其可以进行运算的能力更强，可以处理更加复杂的指令。正是如此，相较于K8，AMD在Phonem身上大大提升了分支目标缓存的容量，不仅如此，AMD通过对目前的编译器的分析，修正了分支预测逻辑，这使得其“命中率”大大提高，执行效率提升了，自然就使处理器在执行任务时更加高速。

　　需要注意的是，Phonem的分支预测器采用了512入口，并且提供了间接分支预测机制，用简单的例子来说：当一个大型指令需要处理时，处理器的主分支预测单元会按照处理器的分配来执行，而间接分支预测单元则处理主分支预测单元未及处理的指令，同时也会修正一些错误指令。间接分支预测机制是一种效率和准确率都比较有保证的解决方案。

羿龙的五大改进

　○TDP的升级——全新技术带来更低的功耗

　　新的Phonem四核处理器采用了新颖的功耗控制技术——分离供电，这是将内存控制器和CPU核心供电互相独立的技术，在内存控制器较忙碌而CPU核心比较空闲的时候，处理器核心将会降低工作电压，也就是说我们将看到这样的情况：内存控制器电压不变且非常忙碌（功耗最大），而CPU核心则电压下降且比较空闲（功耗极小），应用这样的技术，可以让Phonem的整体功耗降低到非常低的水平，再加上制造工艺采用65nm技术，这将令Phonem的功耗得到有效的控制。

　　那么这样的系列改进会得到怎么样的好处呢？根据测试，Phonem处理器的功耗低于95W，而根据AMD方面的消息，更低功耗的Phonem版本也已经在推出计划中。对于能耗日益严重的硬件业界来说，这无疑是顺应时代的技术产物。

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