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。