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Bulldozer ist der Codename für a Mikroprozessor-Mikroarchitektur entwickelt von AMD für Desktop- und Servermärkte. Bulldozer wurde am 12. Oktober 2011 als Nachfolger des K10-Mikroarchitektur.

Bulldozer ist ein neues Design und keine Weiterentwicklung eines früheren Prozessors.^[1] Die Architektur richtet sich an Produkte mit einer TDP von 10 bis 125 Watt. AMD-Ansprüche stark verbessert Leistung pro Watt im High Performance ComputingAnwendungen.

Die Bulldozer-Prozessoren unterstützen die meisten Befehlssätze die zum Start Intel-Prozessoren (u. a. SSE4.1, SSE4.2, AES, CLMUL und AVX) sowie neue Befehlssätze von AMD hatten: ABM, XOP, FMA4 und F16C.^[2]

Überblick

Bulldozer basiert Zentralprozessor's werden nach dem 32 nm . hergestellt Silizium-auf-Isolator (SOI)Prozess von GlobalFoundries und verwenden Sie den Ansatz von DEZ Multitasking-Leistung, weil AMD hoffte, "redundante" Designelemente zu umgehen, was eine bessere Nutzung der Hardware bei geringerem Stromverbrauch ermöglicht.

Die ersten Bulldozer-basierten Chips kamen im Oktober 2011 sowohl für Server als auch für Desktops auf den Markt. Für den Servermarkt gab es Opteron-Prozessoren mit 16 Kernen (2 Chips) mit dem Codenamen Interlagos (vor dem Sockel G34) und 4, 6 oder 8 Kerne (1 Chip) Opterons mit Codename Valencia (Sockel C32.) Für Desktops gab es das Zambezi-Design für die FX-Serie auf Buchse AM3 .

Bulldozer ist das erste große Redesign der Prozessorarchitektur von AMD seit 2003, als das Unternehmen seine K8-Prozessoren auf den Markt brachte. Bulldozer hat zwei 128-Bit FPUs die zu einer 256-Bit-FPU kombiniert werden können. Dieses Design umfasst zwei Integer-Cluster mit jeweils 4 Pipelines. Mit der neuen Architektur wurde auch ein gemeinsam genutzter L2-Cache eingeführt. All das ist das Design, das AMD als Modul bezeichnet. Ein 16-Kern-Prozessor besteht also aus 8 dieser Module,^[3] aber das Betriebssystem erkennt jedes Modul als zwei Kerne.

Die modulare Architektur besteht aus einem multithreaded und gemeinsam genutzten L2-Cache und FlexFPU, die simultanes Multithreading unterstützt. Jeder physische Kern, zwei pro Modul, ist im Gegensatz zu IntelsHyperThreading, wobei sich zwei virtuelle Threads denselben Kern teilen.

Die Architektur

Bulldozer-Kern

• AMD hat die von . entwickelte „Clustered Integer Core“-Mikroarchitektur wieder eingeführt DEZ 1996 für die Alpha 21264 Mikroprozessor. Diese Technologie wird umgangssprachlich auch als CMT (Clustered Multi-Thread) von AMD als "Modul" bezeichnet. Ein "Modul" entspricht einem Dual-Core-Prozessor in Bezug auf die ganzzahlige Leistung und einem Single-Core-Prozessor in Bezug auf Gleitkommazahl-Rechenleistung: Für jede FPU gibt es zwei Integer-Cluster. Die FPUs ähneln Single-Core-Prozessoren, die zwei Threads gleichzeitig mit der Leistung eines Kerns verarbeiten können.
• Jedes "Modul" hat die folgenden Ressourcen:^[4][5]
  • 2 MB L2-Cache
  • 16 KB L1-Datencache pro Kern und 64 KB Befehlscache pro "Modul"^[6][7][8]
  • Zwei ganzzahlige Cluster
  • Zwei symmetrische 128-Bit-FPUs
• Alle "Module" teilen sich den gleichen L3-Cache und den integrierten Speichercontroller
• Ein "Modul" hat 213 Millionen Transistoren auf 30,9 mm²

Befehlssätze

• Unterstützung für Intels Advanced Vector Extensions (AVX) Befehlssatz, der 256-Bit-Gleitkommaoperationen verwendet, und SSE4.1, SSE4.2, AES, CLMUL, sowie zukünftige 128-Bit-Befehlssätze von AMD (XOP, FMA4 und F16C), die die gleiche Funktionalität haben wie SSE5 aber mit Kompatibilität mit dem AVX-Programmierschema.

Prozesstechnik und Taktfrequenz

• 11-Metallschicht 32 nm SOI-Prozess mit High K Metalltor-Technik.
• Turbo Core 2 erhöht die Taktrate um bis zu 500 MHz, wenn alle Threads aktiv sind, und bis zu 1 GHz, wenn die Hälfte der Threads aktiv ist, innerhalb der TDP-Grenze.^[9]
• Die Chips arbeiten mit 0,775 bis 1,425 Volt und erreichen Taktraten von 3,6 GHz oder mehr.
• Die minimale TDP beträgt 25 Watt, die maximale beträgt 140 Watt

Cache- und Speicherschnittstelle

• Bis zu 8 MB L3-Cache, geteilt von allen Kernen auf demselben Chip, aufgeteilt in 4 Sub-Caches von je 2 MB, Betrieb mit 2,2 GHz bei 1,125 Volt^[10]
• DDR3-Speicherunterstützung bis DDR3-1866^[11]
• Dual-Channel-DDR3-Controller für Desktop-Prozessoren und Serverprozessoren der Opteron 42xx-Serie^[12], Quad-Channel-Controller für Serverprozessoren der Opteron 62xx-Serie^[13]
• Unterstützung für zwei DIMMs mit DDR3-1600-Speicher pro Kanal. Zwei DDR3-1866 DIMMs werden auf 1600 MHz untertaktet

I/O und Buchse

• HyperTransport Version 3.1 (3,2 GHz, 6,4 GT/s, 25,6 GB/s und 16-Bit-Link)
• Steckdose AM3
  • 942-polig, nur DDR3-Unterstützung support
  • Abwärtskompatibilität mit Steckdose AM3 (wenn der Mainboard-Hersteller wählt^[14][15]), aber dies wird von AMD nicht offiziell unterstützt. AM3-Motherboards sind immer mit AM3-Prozessoren kompatibel.
• Steckdose G34 und C32 für den Servermarkt

Prozessoren

Siehe auch: Liste der AMD FX-Mikroprozessoren.

Die erste Auslieferung von Bulldozer-basierten Opteron-Prozessoren wurde am 7. September 2011 angekündigt.^[16] Die Prozessoren FX-4100, FX-6100, FX-8120 und FX-8150 wurden im Oktober 2011 veröffentlicht. Die anderen Mikroprozessoren der FX-Serie wurden Ende des ersten Quartals 2012 veröffentlicht.

AMD plant zwei Bulldozer-basierte Serverprozessoren: die Opteron-4200-Serie (Codename Valencia, bis zu 8 Kerne) und die Opteron-6200-Serie (Codename Interlagos, bis zu 16 Kerne).

Performance

Leistung unter Linux

Am 24. Oktober 2011 zeigte der erste von Phoronix durchgeführte Test, dass die Leistung der Bulldozer-Prozessoren etwas enttäuschend war.^[17] In vielen Tests war die CPU nur so schnell wie der ältere Phenom 1060T.

Später verbesserte sich die Leistung erheblich, da verschiedene Compiler Optimierungen vornahmen und Treiberkorrekturen anwendeten.^[18][19]

Leistung unter Windows

Die ersten Bulldozer-CPUs stießen auf gemischte Resonanz. Der FX-8150 schnitt in Benchmarks, die nicht für die Verwendung vieler Threads optimiert waren, schlecht ab, fiel hinter die Intel Core i-Prozessoren der zweiten Generation zurück und wurde von AMDs eigenem Phenom II X6 bei niedrigeren Taktraten erreicht oder sogar zurückgelassen. In High-Thread-Benchmarks übertrifft der FX-8150 je nach Test einen Phenom II X6 und einen Intel Core i7-2600K. Angesichts der insgesamt konstanten Leistung, die mit dem Intel Core i5-2500K zu einem niedrigeren Preis vergleichbar ist, waren viele Tester von den Ergebnissen unbeeindruckt. Auch unter hoher Last verbraucht der Prozessor im Vergleich zu Intels Sandy Bridge vor allem beim Übertakten extrem viel Strom.^[20]

Tom's Hardware erklärt die unter den Erwartungen liegende Leistung mit der Art und Weise, wie Windows die Threads verwendet. Wenn Windows zuerst die vier verschiedenen Module lädt und dann die sekundären Threads verwendet, wird die Leistung maximiert. Dies ist vergleichbar mit dem, was Windows mit Intel-CPUs macht, die HyperThreading unterstützen; Windows 7 lädt zuerst die physischen Kerne, bevor die HyperThreaded-Kerne verwendet werden.^[21]

Am 13. Oktober 2011 gab AMD bekannt, dass einige in der Community die Leistung als unterdurchschnittlich empfinden, aber echte Anwendungsbenchmarks zeigten und den Sandy Bridge i7 2600K und den Phenom II X6 1100T übertrafen.^[22]

Im Januar 2012 hat Microsoft zwei Hotfixes für Windows 7 und Windows Server 2008 R2 ausgerollt, die die Leistung der Bulldozer-Prozessoren deutlich steigerten, indem sie zuerst die physischen Module luden.^[23][24]

Am 6. März 2012 veröffentlichte AMD in einem Knowledgebase-Artikel, dass es von einem Kompatibilitätsproblem zwischen FX-Prozessoren und bestimmten Spielen auf dem beliebten Dampf-Plattform. AMD hatte an mehrere Mainboard-Hersteller (Asus, Gigabyte, MSI und ASRock) ein BIOS-Update verteilt, das das Problem beheben sollte.^[25]

Übertaktung

Am 31. August 2011 stellten AMD und eine Gruppe bekannter Übertakter, darunter Brian McLachlan, Sami Mäkinen, Aaron Schradin und Simon Solotko, mit einem unveröffentlichten FX-8150 Bulldozer-Prozessor einen neuen Weltrekord für die CPU-Taktgeschwindigkeit auf. Bis dahin lag der Rekord bei 8,309 GHz, doch der Bulldozer-Chip in Kombination mit Flüssig-Helium-Kühlung erreichte 8,429 GHz. Der Rekord wurde inzwischen von Andre Yang gebrochen, der mit flüssigem Stickstoff 8,58 GHz erreichte.^[26][27]

Überarbeitungen

zweite Generation (Ramme)

Ramme ist der Codename, den AMD der verbesserten Mikroarchitektur gegeben hat, die auf Bulldozer. AMD Ramme Kerne werden verarbeitet in Buchse FM2Dreieinigkeit und Richland APUs und CPUs und die Sockel AM3 vishera CPUs.

Dritte Generation (Dampfwalze)

Dampfwalze ist der Codename für die erweiterte Version von Ramme. Dampfwalze Kerne werden verarbeitet in Buchse FM2 Kaveric APUs und CPUs.

vierte Generation (Bagger)

Am 12. Oktober 2011 gab AMD bekannt, dass Bagger der Codename wird für die vierte Generation sein Bulldozer Ader. Bagger wird 2015 in APUs der vierten Generation der A-Serie verwendet. Der Codename für diese APUs lautet Carrizo.^[28]