AMD mit Details zu Bulldozer und Bobcat

Anlässlich der Hot Chips-Konferenz, auf der es von AMD auch Vorträge zu den kommenden Prozessorarchitekturen Bobcat und Bulldozer gegeben hat, hat das Unternehmen Präsentationen der beiden Architekturen für die Presse freigegeben. Darin werden die bisher bekannten Informationen nochmals aufbereitet, garniert mit wenigen, neuen Infos.

Bulldozer - AMDs kommende High-End-Architektur
Bei Bulldozer soll es sich um die erste weitgehend neue Architektur seit dem K7 (1999) handeln, wohingegen die aktuelle K10.5-Architektur (Thuban, Deneb, Propus, Regor) noch eine Weiterentwicklung des K7 beziehungsweise des K8 darstellt.

AMD macht beim Bulldozer einiges anders, als dies bei den bisherigen CPUs der Fall war. Am wichtigsten ist die Organisation der Bulldozer-Architektur in Modulen, also Doppelkernen. Jedes Modul verfügt über eine gemeinsame Fetch- und Decode-Einheit und gemeinsamen L2-Cache. Zudem gibt es pro Modul nur eine gemeinsame FPU mit zwei 128 Bit-FMAC-Pipelines. Die geteilte FPU erscheint sinnvoll, da etwa 80 Prozent der typischen Anwendungen Integer-Aufgaben sind. Dafür gibt es nun pro Modul zwei Integer-Kerne samt eigenem Scheduler, die auch jeweils einen eigenen L1-Cache besitzen.

Damit geht AMD hier einen anderen Weg als Intel, die hier auf SMT - Simultaneous Multithreading - setzen. Bei Intel werden Teile eines Kerns verdoppelt, so dass ein einzelner Kern zwei Threads gleichzeitig verarbeiten kann.
AMD hat sich dagegen für eine Art CMT - Cluster-based Multi Threading - entschieden. Allerdings besteht hier das Problem, dass AMD jeweils die Integer-Kerne als CPU-Kerne bewerben wird. Ein 4-Modul-Zambezi wird also als 8-Kern-Prozessor beworben werden. Tatsächlich von CMT zu sprechen, wäre nur dann sinnvoll, wenn AMD nicht die Integer-Kerne, sondern die Module als Prozessor-Kerne bewerben würde. Somit ist der Hinweis, CMT sorge für 80 Prozent mehr Performance, während SMT nur knapp 20 Prozent erziele, problematisch. Denn dafür müssten man immer zwei Bulldozer-Kerne mit einem einzelnen Konkurrenz-Kern aus dem Hause Intel vergleichen.

Zudem verspricht AMD einige Power-Management-Innovationen für Bulldozer. Wie auch bei dem ebenfalls in 32 nm gefertigtem Llano wird es für die auf Bulldozer basierenden CPUs Powergating geben. Allerdings nicht pro Kern, sondern pro Modul. Das heißt, Kerne können immer nur im Doppelpack abgeschaltet werden, damit die übrigen höher getaktet werden können. Es wird hier offenbar keine Möglichkeit geben, einzelne Kerne abzuschalten, sondern immer nur Kern-Paare. Trotzdem wird damit nun ein deutlich flexiblerer Prozessor greifbar, der bei Single- beziehungsweise Dual-Thread-Anwendungen stark übertaktet werden kann und gleichzeitig bei Multi-Threaded-Applikationen über viele Integer-Kerne verfügt.

Bei den Erweiterungen wird Bulldozer von Anfang an AVX verarbeiten können, das auch Intel mit Sandy Bridge unterstützt.
Als Erscheinungsdatum wird nach wie vor nur 2011 für Bulldozer angegeben, wobei man frühestens Mitte 2011 mit ersten Bulldozer-CPUs rechnen sollte.

Bobcat - Der Atom-Killer?
Mit der Bobcat-Architektur zielt AMD auf sparsame Notebooks, Netbooks und Nettops. Erscheinen wird Bobcat zunächst in Form von Ontario, einer CPU, bei der zwei Bobcat-Kerne und eine DirectX 11-GPU auf einem Die untergebracht werden. Ontario wird somit die erste Fusion-APU - Accelerated Processing Unit. Gefertigt wird Ontario bei TSMC im 40 nm-Bulk-Prozess. Dies ist insofern interessant, als das AMD für seine CPUs eigentlich auf die teurere SOI-Fertigung setzt.

Die einzelnen Bobcat-Kerne beherrschen im Gegensatz zu Intels Atom Out-of-Order-Execution, was für eine höhere Single-Thread-Leistung sorgt. Intel cachiert die Latenzen der In-Order-Architektur beim Atom durch das integrierte Hyperthreding, wodurch pro Kern zwei Threads verarbeitet werden können. Out-of-Order-Execution wird immer mit einem höheren Stromverbrauch in Verbindung gebracht, allerdings sollte man dabei im Auge behalten, dass auch die für Smartphones gedachten Cortex A9-ARM-Kerne bei einem Energieverbrauch deutlich unterhalb von Atom und Bobcat Out-of-Order-Execution beherrschen, allerdings auch ohne x86-Kompatibilität. Letztlich ist der Verbrauch eher eine Frage des Kern-Designs, nicht von Out-of-Order vs. In-Order.
AMD gibt nur eine sehr schwammige Performanceangabe, nämlich das Bobcat-basierte APUs - also Ontario - 90 Prozent der Leistung heutiger Mainstream-Systeme auf Basis der K10-Architektur erreichen sollen. Gleichzeitig soll Bobcat aber nur die halbe Silizium-Fläche benötigen, was einerseits für eine günstigere Herstellung sorgt, andererseits auch wichtig ist, um den Verbrauch im Rahmen zu halten, der nur einen kleinen Teil aktueller Systeme betragen soll.

Besonders betont wird die einfache Synthetisierbarkeit von Bobcat. So sollen schnell neue Designs auf Basis der Architektur erstellt werden können und auch der Fertigungsprozess soll leicht gewechselt werden können. Dies wäre zum Beispiel interessant, wenn man zukünftig die 28 nm-Fertigung bei Globafoundries nutzen möchte.
Wichtig für den Einsatz in Netbooks und ULV-Notebooks werden die neuen Stromspartechniken sein, die AMD in den Kern integriert hat. Unter anderem wird es Clock- und Powergating geben. Teile des Chips werden also unterschiedlich getaktet oder gar abgeschaltet werden können.

AMD positioniert Ontario wahrscheinlich oberhalb von Intels Atom - schon angesichts der deutlich leistungsstärkeren GPU. Aber auch die CPU-Kerne dürften deutlich leistungsfähiger ausfallen. Somit wird AMD mit den ersten auf Bobcat basierenden APUs sowohl Intels Atom, als auch die kleineren ULV-Notebook-CPUs von Intel angreifen. Erste Geräte auf Ontario-Basis könnten schon Jahresende angekündigt werden und sollen dann Anfang 2011 breit verfügbar sein. Angesichts dieses ambitionierten Zeitplans könnten auf der IFA Anfang September schon lauffähige Systeme zu sehen sein.