خواندن ۳۳ دقیقه·۵ سال پیش

پردازنده AMD

مقدمه

ريزپردازنده واحد پردازش مركزي يا مغز رايانه مي باشد. اين بخش مدار الكترونيكي بسيار گسترده و پيچيدهاي مي باشد كه دستورات برنامه هاي ذخيره شده را انجام مي دهد. جنس اين قطعه كوچك (تراشه) نيمه رسانا است. CPU شامل مدارهاي فشرده مي باشد و تمامي عمليات يك ميكرو رايانه را كنترل مي كند. تمام رايانهها (شخصي، دستي و...) داراي ريزپردازنده مي باشند. نوع ريزپردازنده در يك رايانه مي تواند متفاوت باشد اما تمام آنها عمليات يكساني انجام مي دهند.

CPU مخفف كلمات Central Processing Unit است.

اولين ريزپردازنده در سال ۱۹۷۱ با نام Intel ۴۰۰۴ به بازار عرضه شد. اين ريزپردازنده قدرت زيادي نداشت و تنها قادر به انجام عمليات جمع و تفريق ۴ بيتي بود. تنها نكته مثبت اين پردازنده استفاده از يك تراشه بود، زيرا تا قبل از آن از چندين تراشه براي توليد رايانه استفاده مي شد. اولين نوع ريزپردازنده كه بر روي كامپيوتر خانگي نصب شد. ۸۰۸۰ بود. اين پردازنده ۸ بيتي بود و بر روي يك تراشه قرار داشت و در سال ۱۹۷۴ به بازار عرضه گرديد. پس از آن پردازنده اي كه تحول عظيمي در دنياي رايانه به وجود آورد ۸۰۸۸ بود. اين پردازنده در سال ۱۹۷۹ توسط شركت IBM طراحي و در سال ۱۹۸۲ عرضه گرديد. بدين صورت توليد ريزپردازنده ها توسط شركت هاي توليدكننده به سرعت رشد يافت و به مدل هاي ۸۰۲۸۶، ۸۰۳۸۶، ۸۰۴۸۶، پنتيوم ۲، پنتيوم ۳، پنتيوم ۴ منتهي شد.

پردازندهها
پردازنده در رايانه هاي شخصي به شكل يك قطعه نسبتاً تخت و كوچك به اندازه ۸ يا ۱۰ سانتي متر مربع هستند.

بدين گونه كه آن را به صورت ورقه هاي بسيار نازك و ظريف برش مي دهند و اين تراشه ها را در درون مخلوطي از گاز حرارت مي دهند تا گازها با آنها تركيب شوند و بدين صورت طبق اين فرآيند شيميايي سيليكان كه از جنس ماسه مي باشد به فلز و بلور تبديل مي شود كه امكان ضبط و پردازش اطلاعات را در بر دارد. اين قطعه كار ميليون ها ترانزيستور را انجام مي دهد.

محل قرارگيري پردازنده ها بر روي مادربرد مي باشد. بنابراين بايستي هماهنگي لازم بين مادربرد و پردازنده وجود داشته باشد. اين هماهنگي باعث بالا رفتن عمليات رايانه مي شود. در غير اين صورت نتيجه خوبي به دست نمي آيد.

ريز‌پردازنده، از واحدهاي گوناگوني تشكيل شده است كه هر واحد وظيفه خاصي را انجام مي‌دهد. با قرار گرفتن اين واحدها در كنار يكديگر يك ريزپردازنده به صورت يك مجموعه مجتمع و فشرده تشكيل مي‌شود. هر ريزپردازنده از واحدهاي زير تشكيل شده است:

1. واحد محاسبه و منطق (ALU)

2. واحد كنترل CU يا Control Unit

انواع شركتها عبارت اند از: Intel, AMD, IBM, Motorola, Cyrix, Nec
که معروفترین شرکت های سازنده AMD و Intel هستند.

AMD

CPUهاي شركت AMD داراي قيمت كمتر و سرعت بالاتري خصوصاً در كارهاي گرافيكي پويا (Dynamic) مانند ساخت انيميشن و اجراي بازي ها هستند. اما به خاطر ايجاد حرارت بيشتر و گاها مشكلاتي كه در كار با بعضي از نرم افزارها به وجود مي آيد نسبت به CPU هاي شركت Intel، داراي فروش كمتري مي باشند.

CPU ها از نظر ظاهري نيز متفاوت هستند؛ به اندازه و شكل مكان قرارگيري CPU هاي شركت AMD روي مادربرد، Socket A و به CPU هاي شركت Intel ، Socket 478 مي‌گويند. CPU هاي اينتل كوچكتر از CPU هاي AMD هستند. همچنين جايگاه CPU هاي Pentium هاي اوليه از نوع Socket 7 و CPUهاي Pentium III ها از نوع Socket 370 و Slot one بودند .

نكته مهم ديگر اين است كه اغلب وقتي در مورد يك پردازنده از نوع Pentium چيزي مي‌شنويد، كلماتي مانند Full Cache ،Half Cache و يا Celeron نيز به عنوان پيشوند يا پسوند به گوش مي رسد. اين كلمات بيان كننده مقدار حافظه نهان (Cache) پردازنده هستند. بدين ترتيب كه؛Full Cache ، به معني داشتن بيشترين مقدار حافظه Cache روي پردازنده است. اين مقدار تا كمي پيش از اين 512 KB بود، اما در حال حاضر به 1 MB يا بيشتر رسيده است.

Half Cache ، يعني پردازنده داراي نيمي از بيشترين مقدار اين حافظه مي‌باشد. اين نوع پردازنده‌ها داراي حافظه نهان برابر 256 KB بودند، اما مدتي است كه اين نوع پردازنده كمتر به چشم مي خورد .

Celeron، به معني وجود يك چهارم از بيشترين مقدار اين نوع حافظه، روي پردازنده است.

AMD Athlon 64

AMD گام اساسی در جهت تکامل پردازشگرهای شخصی با معرفی پردازنده AMD Athlon برداشته است. پردازنده AMD Athlon 64 اولین پردازنده ای است که سازگاری پردازش 64 bit را دارد. AMD Athlon با فن آوری AMD 64 کار می کند، که این فن آوری انقلابی در صنعت کامپیوتر می باشد و قادر است که برنامه های 32 bit را با حداکثر سرعت اجرا کند، در حالی که قابلیت کارکرد بسیار بالا با برنامه های 64 bit را نیز دارد.

فن آوری D now3 و سازگاری با SSE2 که بر روی پردازنده AMD Athlon64 وجود دارد، راه کارهای زیادی را برای اجرای برنامه های چندین رسانه ای فراهم میکند و کارایی فوق العاده ای برای نرم افزارهای Audio، Video و برنامه های عکاسی به وجود می آورد.

این پردازنده حدود 100 جایزه بین المللی به دست آورده است. AMD با مایکروسافت و سایر شرکت ها همکاری نزدیک دارد، تا بتواند سازگاری بیشتری بین پردازنده ها (سخت افزار) و نرم افزار به وجود بیاورند و به این ترتیب باعث استفاده بهینه از فن آوری AMD 64 شوند.

AMD Athlon 64 به كاربران خود اين امكان را مي دهد كه زمان كمتري صرف مقابله با ويرس ها كنند. حمايت كردن از كامپيوترها عليه بعضي از ويروس هاي خاص نظير MS Blaster و Slammer باعث میگشت Athlon64 AMD را انتخاب كنند تا يك سيستم حفاظت شده عليه ويروس ها داشته باشند.

همچنین لذت استفاده از كامپيوتر با صداي كم و مصرف پايين برق از دلایل دیگری برای انتخاب AMD Athlon 64 بود.

در اين پردازنده از فن آوري HTT یا همان Hyper Transport Technology استفاده شده است که باعث كاهش تاخير در حافظه و بهبود عملكرد مخصوصا در برنامه هايي كه نياز به حافظه زياد دارند، نظير بازي هاي 3 بعدي و برنامه هاي رسانه اي digital مي شود.

معماری K8

ذهنیت استفاده از دو پردازنده جداگانه دسکتاپ بر روی یک برد از مدتها قبل وجود داشته ، اما مشکلاتی از تحقق این فکر ممانعت می‌کرده از جمله اینکه رابطه دو پردازنده با حافظه اصلی تمام پهنای باند ارتباطی را اشغال خواهد کرد و عملا پردازنده با دیگر قطعات پر سرعت مانند گرافیک نمی تواند ارتباط قابل قبولی را دلشته باشد.

اما این معماری نیز با به کارگیری چند تکنیک بر این مشکلات فایق آید. از این زمان به بعد تمام پردازنده های FX AMD بر مبنای معماری 4*4 طراحی می شوند (حتی در معماری K10 ). لازم به ذکر است که K8L اولین معماری است که پردازدنده های آن مجهز به حافظه کاشه سطح 3 هستند.

با اینکه زمان زیادی از ارائه این تکنولوژی ها گذشته است، در ذیل اشارهای کوتاه به این تکنولوژی ها میکنیم.

Integrated Memory Controller: هدف این تکنیک از بین بردن واسطه در ارتباط پردازنده با حافظه اصلی بوده و در نتیجه کاهش زمان دسترسی به حافظه (از 80 نانوثانیه به 45 نانو ثانیه) با بر قراری ارتباط مستقیم را به ارمغان آورده است برای این کار کنترلر حافظه مجتمع در پردازنده با دو خط ارتباطی 72 بیتی با حافظه ارتباط دارند که در پردازنده های سرور با حافظه DDR2 667 MHz رنج انتقال داده ای برابر 10.7 GB/s و در مدل های دسکتاپ با 4 هسته در معماری 4*4 (که از حافظه های DDR2 1066 MHz در معماری K10 پشتیبانی می کنند) به رنج انتقال داده 25.6 GB/s دست یافته اند.

اما یک تکنیک مشکلاتی را هم برای AMD به وجود آورده است از جمله این که تغییر تکنولوژی برای پشتیبانی از حافظه های جدید بسیار پر هزینه خواهد بود به همین دلیل معمولا AMD از نظر زمانی دیرتر از اینتل از حافظه های جدید پشتیبانی می کند.

HyperTarsport: ایده اصلی از آنجا نشات گرفت که کنترلر حافظه مجتمع در پردازنده عملا تمام پهنای باند پردازنده را اشغال کرده بود به همین منظور از یک مسیر اختصاصی برای ارتباط دیگر قطعات سخت افزاری پرسرعت مانند VGA که احتیاج به پهنای باند گسترده دارند طراحی شده است. HT در نسخه اولیه فرکانسی برابر 2.0 GHz و رنج انتقال دادهای برابر 6.4 GB/s را داراست.

(Virtualization (AMD-V: این تکنولوژی باعث افزایش قابلیت سیستم در هنگام ایجاد یک ماشین مجازی روی سیستم (مخصوصا برای پردازنده های سرور) با استفاده از کاهش لایه های میان برنامه های کاربردی و سیستم عامل است این فناوری که pacefica نام دارد یک رابط سخت افزاری با نام Hypervisor است که جایگزین Software Virtualization گشته است.

معماری K9

زمانی که در سال 2003، AMD پردازنده های مبتنی بر معماری K8 را ارائه کردند این شرکت از تولید نسل بعدی پردازنده های سرور (Opteron) خود با استفاده از معماری K9 در سال 2005 خبر داد.

در ابتدا قرار بر این بود این معماری فقط به سرور ها اختصاص یابد و بعد در اواسط 2007 هر سه گروه پردازنده ها (سرور ، دسکتاپ و موبایل) به سمت معماری K10 حرکت کنند اما اینگونه نشد و AMD ترجیح داد که تا سال 2007 همچنان پردازنده های سرور خود را با استفاده از معماری K8 (البته توسعه یافته آن) تولید کند و از ماه نوامبر آن سال، پردازنده های K10 با اسم رمز Barcelona را وارد بازار کرد.

لازم به ذکر است پیش از آنکه AMD به طور کامل به سوی معماری K10 حرکت کند در نیمه اول سال 2007 برای توسعه پردازنده های دسکتاپ سری موفق Athlon و Sempron خود اقدام به تولید پردازنده هایی با هسته های جدید (البته برمبنای K8) کرده که در جدول ذیل به توضیح آنها پرداخته ایم.

پردازنده

اسم رمز

معماری

تعداد هسته

سوکت

فناوری ساخت

حافظه نهان سطح 2

Athon 64 Fx

Windsonr FX

K8L 4*4

2+2

F(1207)

90 nm

2 MB total

Athon 64 X2

Brisbane

AM2

65 nm

1 MB total

Athlon 64

Lima

AM2

65 nm

512 KB total

Sempron

Sparta

AM2

65 nm

128 KB or 256 KB

جدول 1. تمامی پردازندهها به تکنولوژی AMD-V مجهز هستند.

K10 نخستین معماری بر پایه 45 نانومتری AMD
اما معماری کامل‌تری که AMD برای توسعه پردازنده‌های چند هسته‌اي خود انتخاب کرده، K10 نام دارد.‌ اين معماری برای هر سه دسته پردازنده‌های موبایل ، دسکتاپ و سرور در نظر گرفته شده که حدودا از نوامبر سال 2007 در پردازنده‌های ‌اين شرکت مبتنی بر ‌اين معماری تولید خواهند شد.

K10 در ابتدا از فناوری ساخت 65 نانومتری تولید خواهند شد اما به تدریج در فاز دوم به سمت فناوری 45 نانومتری و همچنین پشتیبانی از حافظه های DDR3 با استفاده از سوکت جدید خود AMD3 حرکت خواهد کرد (همچنین بهره گیری از تکنولوژی SOI در ساخت پردازنده 45 های نانومتری).

از برتری‌های معماری K10 (که البته در تمام پردازنده‌هايی‌ كه از اين معماری استفاده مي‌كنند وجود خواهد داشت) مي‌توان به استفاده از حافظه نهان سطح 1 سه طرفه (64KB) با پهنای باند128 bit ، افزایش دستورالعمل‌های SSE4A,MMX و رمزگشایی تمامی ‌اين دستورالعمل‌ها به شیوه مسیر مستقیم و اضافه کردن 8 ثبات (GPR) General Purpose Register داده واحد پردازش در مُد 64 بیتی.

K10 از Instruction Fetch 32 بايتي پشتیبانی مي‌کند .

Instruction Fetch ، واحد واکشی برای خواندن دستوالعمل‌ها از حافظه اصلی و انتقال آن به ثبات های پردازنده که در داخل آن تعبیه شده است مي‌باشد.

البته قرارگیری دستورالعمل هر کد و محل دستور بعدی (در صورت شرطی بودن دستور) در حافظه نهان پیش بینی شده است.

همچنین ماکزیمم پهنای باند ارتباطی CPU و حافظه اصلی از 6.4 GB/s در (K8) به 25.4 GB/s البته در قدرتمندترین پردازنده یعنی Quad FX) رسیده است.

در مورد تکنولوژی HT (HyperTransport) به کار رفته در ‌اين معماری باید گفت که ‌اين نسخه مجهز به HT3.0 است که قابلیت پشتیبانی کامل از نسخه بعدی اسلات کارت‌های گرافیک یعنیPCIExpress 2.0 ( که مورد استفاده کارت‌های گرافیک MultiCore خواهد بود) را دارد.

در مورد سرعت HT3.0 باید گفت که در پرسرعت‌ترین نوع ، سرعت آن 5.2 GT/s خواهد بود و با وجود خطوط داده 16 بیتی خود به رقم باور نکردنی انتقال داده 41.6 GB/s دست یافته است، که ‌اين رقم دو برابر مقداری است که در نسخه قبلی (HT2.0) دیده بودیم.

ویژگی‌های پردازنده‌های‌خانواده K10

حال بعد از معرفی معماری جدید، به ویژگی‌های پردازنده‌های ‌اين خانواده مي‌پردازیم.

پردازنده‌های سری FX

پردازنده‌های سری FX در ابتدا با اسم رمز Agena FX با فناوری ساخت 65 نانومتر و بعد با اسم رمز Deneb FX که 45 نانومتری است عرضه مي‌گردد.‌

اين پردازنده‌ها تک چیپ و با چهار هسته خواهند بود که هر هسته، از یک حافظه نهان سطح یک 64 کیلوبایتی ديتا و دستورالعمل و یک حافظه نهان سطح دو 512 کیلوبایتی به طور جداگانه برخوردار است و از 2MB حافظه نهان سطح سه به طور اشتراکی بین هر چهار هسته نیز بهره مي‌برد.

در معماری قبلی، AMD تکنولوژی Cool’n’Quiet را ارئه کرده بود که بر طبق آن فرکانس کاری پردازنده متناسب با فعالیت سیستم تغییر مي‌کرد. در معماری K10 مي‌توان گفت که نوعی Cool’n’Quiet به کار رفته به طوری که کار کلی پردازنده بین هسته تقسیم مي‌شود، ‌اين امر باعث مي‌شود که توان مصرفی پردازنده تا حد قابل ملاحظه‌اي کاهش یابد.

پردازنده‌های سري Phenom

اما دسته دیگر پردازنده‌های دسکتاپ معماری K10، پردازنده‌هاي Phenom X4 و Phenom X2 نام دارند که به ترتیب با اسم رمزهای Agena و Kuma عرضه خواهند شد. البته یک مدل دیگر هم در ‌اين دسته وجود دارد با نام Rana (البته بدون (L3 Cache که توان مصرفی بسیار پایینی خواهد داشت (در حدود 45w).

Phenom X2 که شامل Kuma و Rana در اوایل 2009 جای خود را به Propus وRegor که از فناوری 45 نانومتری بهره مي‌برند خواهند داد. البتـهKuma نیز مانند Rana L3 Cache , نخواهد داشت اما سوکت آن AM3 خواهد بود.

در مورد سوکت AM3 (که با پردازنده‌های 45 نانومتری ارائه مي‌گردند) باید گفت مهندسان شرکتAMD مي‌گویند که سوکتی در آن زمان ارائه خواهد شد تغییرات زیادی نسبت به آنچه که هم‌اکنون از AM3 صحبت مي‌شود خواهد داشت.

همانگونه که مي‌دانید AM3 در ابتدا کاندیدایی برای سوکت بعدی AM2 بود که ‌اينگونه نشد و AM2+ جای آن را گرفت اما چیزی که واضح مي‌باشد ‌اينست که تمام تلاش AMD ، بر تولید سوکت‌های Backward Compatible است. یعنی نسخه‌های جدید قابلیت پشتیبانی از سری‌های پیش از خود را نیز داشته باشند، اما پشتیبانی از تکنولوژی‌های روز (مثل پشتیبانی از حافظه‌های DDR3) در اولویت قرار دارد.

Code Name

CPU Clock

L2 cache

L3 cache

Power

(w)

Bus Speed (MT/s)

Socket

Phenom

Agena

2.8 GHz

4*512KB

2MB

TBD

4200

1207+

2.6 GHz

3800

4*4

2.4 GHz

3800

8 Cores

Phenom

Agena

2.4 GHz

4*512KB

2MB

3600

AM2+

2.2 GHz

3200

Phenom

Kuma

2.8 GHz

2*512KB

2MB

4200

AM2+

2.6 GHz

3800

2.4 GHz

3600

2.3 GHz

3400

2.1 GHz

3000

1.9 GHz

2800

جدول شماره 2. البته همانگونه که قبلا هم اشاره شد در مرحله بعد تمام Agena ها جای خود را به Deneb خواهند داد و سوکت‌ها هم در مدل‌های X4 و X2 ، همگی AM3 خواهند شد.

پردازنده‌هاي مخصوص Server

دسته آخر پردازنده های معماری K10 که به آن می پردازیم پردازنده Barcelona است. بارسلونا (که از پردازنده های Cities Family به شمار می رود) یک پردازنده چهار هسته ای 65نانومتری است که از HT 2.0 پشتیبانی می کند. دیگر مشخصات این پردازنده مانند حافظه کاشه، دستورالعملهای SSE و کاملا مشابه Phenom ها هستند و فقط امکانات امنیتی پیشرفته ای به آن اضافه شده که آن هم به خاطر ماهیت سرور بودن بارسلونا طبیعی است.

درباره دیگر خصوصیات بارسلونا باید گفت که یک پردازنده پندway به شمار می رود. منظور way در server تعداد پردازنده های قابل استفاده در معماری server است.

پردازنده های بارسلونا به دو دسته Opteron 8000/2000 و Opteron 1000 تقسیم می شوند. سریOpteron 8000/2000 از سوکتF و حافظه های DDR2 667MHz پشتبانی می کنند و سرعت HT آنها 2.0GT/s است.

سری Opteron 1000 از سوکت +AM2 و حافظه هایDDR2 800MHz پشتیبانی می کنند و سـرعت HT بـــرابـر5.2 GT/s دارنــــد.

طبقه بندی AMD براساس توان مصرفی

AMD طبقه بندی دیگری بر اساس توان مصرفی در هر سری انجام داده:

SE پردازنده هایی با توان مصرفی 120W

Standard پردازنده هایی با توان مصرفی 95w

و HE پردازنده هایی با توان مصرفی 68w

اورکلاکینگ چیست ؟
در حالت کلی به افزایش فرکانس قطعات کامپیوتر از جمله پردازنده ، رم ، کارت گرافیک و … از راه دستکاری در تنظیمات کارخانه ای آن ها را OverClock می گوییم

مزایا:

1. صرفه جویی در هزینه های مالی

2. بهره مندی از رایانه ای با سرعت و کارایی بیشتر

3. تجربه هیجان و لذت!

معایب و نگرانی ها:

1. معیوب شدن رایانه و قطعات آن در صورت اورکلاکینگ نادرست

2. خارج شدن قطعات از شرایط گارانتی و خدمات پس از فروش

3. کوتاه شدن عمر قطعات در صورت اورکلاکینگ طولانی مدت

معماری های بعدی AMD

AMD در سال 2011 دو تراشه جدید به نام های Bobcat و Bulldozer روانه بازار کرد.

تراشه بولدوزر (Bulldozer) به عنوان مهره سنگین وزن AMD، بازار سرورها و رایانه های دسکتاپ با کارآیی فوق العاده را هدف گرفت، در حالی که هدف تراشه باب کت، بازار لپ تاپ ها و نت بوک ها بود.

این 2 پردازنده اولین پردازنده های این شرکت هستند که هسته گرافیکی و هسته پردازشی در آن ها به صورت یک بسته واحد کنار یکدیگر قرار دارد.AMD به جای قرار دادن 2 قطعه سیلیکون در یک بسته یک قطعه سیلیکونی را بین آن ها به اشتراک گذاشته است.

پردازنده بولدوزر

هسته بولدوزر 2 واحد اجرایی را با اجزائی چون حافظه پنهان که قابلیت اشتراک گذاری دارد، در کنار هم جاسازی کرده است. کارکرد این واحدهای اجرایی از بسیاری جهات شبیه فناوری ابرچندرشته ای اینتل بوده و به هسته پردازنده اجازه می دهد دو کار را در یک زمان انجام دهد.

Bobcat

AMD نام باب کت را به خاطر چابکی و سرعت انتقالش بر این هسته نهاده است. اولین پردازنده ای که طراحی باب کت در آن به کار رفت، اوایل سال 2011 با نام مستعار اونتاریو (ontario) به بازار عرضه شد. باب کت اجرای دستورات خارج از قاعده را نیز مورد پشتیبانی قرار می دهد.

AMD ادعا می کند این پردازنده تا حدود 90 درصد کارآیی استاندارد پردازنده های امروزی را در نصف مساحت سیلیکون به کار رفته در آنها ارائه می دهد که این کارایی بالا و میزان پایین برق مصرفی، بر ارزش آن به میزان زیادی افزوده است.

CPU های چند هسته ای

دلایل زیر از مزایای CPU های چند هسته ای نسبت به تک هسته ای می باشد:

1 . تقسیم بار سیستم

2 . زیاد شدن توان عملیاتی ( Throughput)

3 . اجرای بهتر برنامه های سنگین (برنامه هایی با چند(Thread

4 . به بن بست رسیدن روش بالا بردن فرکانس کاری پردازنده های تک هسته ای

5 . وجود کش L1 و L2 بصورت جدا گانه برای هر هسته

6 . صرفه جویی در هزینه ها

7 . تحمل پذیری در برابر خطا (Fault-Toleraut)

همچنین استفاده از پردازنده های چندهسته ای علاوه بر افزایش کارایی باعث کاهش مصرف نیز می شود و این امر برای دستگاه هایی که با باطری کار می کنند مانند نوت بوک ها و تلفن های همراه امری ضروری محسوب می شود. این کار با بهبود بهره وری انرژی و نیرویی که یک پردازنده صرف می کند تا یک عمل مشخص را انجام دهد، صورت می گیرد.

شرکت AMD اولین CPU دو هسته ای را به بازار فرستاد که باعث جلو افتادن این شرکت از رقیب خود یعنی Intel شد.

تکنولوژی دو هسته ای

شركت AMD، با ساخت اولین مدل آتلون ۶۴ بیتی كه البته برخلاف نام آن، قابلیت پشتیبانی ۴۰ بیتی (نه ۳۲ و نه ۶۴) از حافظه را داشت و می‌توانست ۱۳۶ گیگابایت از فضای حافظه را آدرس‌دهی كند و اینتل با ساخت پردازندهXeon سری DP با قابلیت اجرای ۳۲ و ۶۴ بیتی و برخورداری از تكنولوژی hyper threading، اولین گام‌ها را جهت ساخت پردازنده‌های ۶۴ بیتی برداشتند. این پردازنده‌ها علاوه بر مهیا‌ ساختن قابلیت دسترسی به میزان حافظه بیشتر برای سیستم‌عامل، به هر برنامه كاربردی قابل اجرا بر روی آن سیستم‌عامل، یك بلاك چهار‌گیگابایتی از حافظه را جهت اجرا اختصاص می دهند.

این توانایی جدید به نحو بسیار محسوسی، كاربران برنامه‌های طراحی مهندسی (CAD) و بسیاری از بانك‌های اطلاعاتی را با افزایش كارایی و سرعت اجرای برنامه‌ها مواجه‌‌كرد.

این پردازنده‌ها كه طبق نظر سازندگانشان به‌طور كامل از سیستم‌عامل‌ها و برنامه‌های ۳۲‌بیتی پشتیبانی كرده و هیچ خللی را به دلیل ارتقا به وضعیت ۶۴ بیتی، در برنامه‌های قبلی وارد نمی کنند.

در حالی كه در زمان اجرای ۳۲‌بیتی بر روی سیستم‌عامل‌های ۳۲‌بیتی، تنها چیزهایی كه می‌توانند عاید این محیط‌های قدیمی نمایند، عبارت است از:

۱ - استفاده از فركانس بالاتر جهت اجرای تعداد بیشتری دستورالعمل در واحد زمان

2 - استفاده از سطوح بالاتر cache (سطح ۲) جهت افزایش سرعت دسترسی به اطلاعات

۳ - استفاده از سیلیكون‌هایی با كیفیت بالاتر و دارای تعداد ترانزیستور بیشتر باز هم در راه افزایش سرعت.

به هر روی هر دو شركت سرشناس تولیدكننده پردازنده‌های ۶۴ بیتی برای كامپیوترهای x۸۶ مدعی ساخت پردازنده‌های مذكور با كیفیت بالاتر بوده و در واقع هر دو ادعای پیشتازی در این عرصه را دارند.

راه‌حل‌های AMD

AMD برای پشتیبانی از فناوری پردازش‌های ۶۴‌بیتی، چندین مدل پردازنده ۶۴ بیتی آتلون، اُپترون، و توریون را ارائه كرده است. كه در ادامه به‌بررسی اجمالی آن‌ها پرداخته می‌شود.

فناوری EM۶۴T

تكنولوژی ۶۴ بیتی حافظه توسعه یافته (Technology 46 Extended Memory)، امكانی است كه توسط آن سیستم‌عامل‌های ۶۴ بیتی قادر خواهند ‌‌بود برنامه‌های ۶۴ بیتی را توسط پردازنده‌های xeon اجرا نمایند. برای استفاده از این قابلیت، تمام فاكتورهای موجود، یعنی سیستم‌عامل، برنامه در حال اجرا، BIOS كامپیوتر، و درایورهای مورداستفاده باید به این فناوری یا در اصطلاح EM۶۴T مجهز باشند.

AMD Athlon 64

انواع و اقسام مختلفی از آتلون سری ۶۴ برای اجرای برنامه‌های ۶۴ و ۳۲ بیتی با كارایی بالا ساخته شده است. این پردازنده‌ها كه با فناوری‌های قابل رقابت مشابه آنچه كه در اینتل برای ساخت پرازنده‌های زئون ساخته شده‌است، به كاربران كامپیوترهای دسكتاپ اجازه‌می‌دهد برنامه‌های كاربردی‌ای كه به سرعت بالا و دسترسی سریع به حجم بالای حافظه نیاز دارند را با كارایی بالایی اجرا نمایند. برنامه‌های گرافیكی و مالتی مدیا، بازی‌های سه بعدی، ویرایش تصاویر، فیلم، موسیقی بهترین بهره را از این پردازنده‌ها می‌برند.

Opteron

AMD، پردازنده‌های سری اُپترون را در قالب و همپای با xeonهای ۶۴ بیتی و تا حدودی پردازنده‌های گران‌قیمت‌تر ایتانیوم ساخته است. این پردازنده كه به گفته AMD با تركیب فاكتورهای مهمی چون سازگاری، كارایی، قابلیت اعتماد، و قیمت نسبتاً پایین رقابتی، پا به عرصه وجود گذاشته، تاكنون در قالب چهار مدل مختلف سا خته شده است.

این پردازنده قادر است تا ۲۵۶ ترابایت فضای حافظه را مورد دسترسی قرار دهد و با استفاده از توان مصرفی نسبتاً پایین ۵۵ وات (برای سری HE) و ۳۰ وات (برای سری EE) از هدر رفتن توان مصرفی پردازنده و در نهایت كل سیستم جلوگیری كند. پردازنده‌های آتلون و اُپترون ۶۴ بیتی تاكنون بارها از طرف مجامع مختلف به عنوان مقرون به‌صرفه‌ترین راه‌حل برای كاربردهای دسكتاپ و تا حدودی Enterprise با حفظ هر دو فاكتور كارایی بالا و قیمت پایین شناخته شده است.

Turion

این پردازنده به منظور ایجاد امكان سواركردن سیستم‌عامل‌های ۳۲ و ۶۴ بیتی بر روی كامپیوترهای نوت‌بوك با تكنولوژی Mobile طراحی و ساخته شده است. این پردازنده با وزن بسیار كم، مصرف انرژی پایین، و ایجاد حرارت محدود با فناوری بی‌سیم (wireless) بسیار سازگار بوده و می‌تواند با كارایی بسیار بالاتری نسبت به پردازنده‌های معمولی دستگاه‌های مبتنی بر تكنولوژی موبایل و بی‌سیم، به اجرای برنامه‌های طراحی شده برای این محیط‌ها بپردازد.

سوکتهای AMD

يكي از معضلاتي كه AMD براي كاربران ايجاد مي‌كند، تغيير مداوم سوكت پردازنده‌ها است.

به طوري كه كاربران براي استفاده از نسل جديد پردازنده‌هاي اين شركت مجبور به تغيير مادربورد خود هستند. امري كه در مورد اينتل اتفاق نمي‌افتد.

البته اينتل هم براي نسل جديد پردازنده‌هاي خود چيپ‌ست‌هاي جديدي توليد مي‌كند، ولي در بسياري موارد با به‌روزرساني بايوس سيستم مي‌توان از نسل‌هاي جديد پردازنده‌هاي اينتل روي چيپ‌ست‌هاي قديمي‌تر هم استفاده كرد.

به هر صورت AMD براي استفاده از پردازنده‌هاي Phenom سوكت جديد +AM2 را معرفي كرده است كه دو تغيير عمده نسبت به سوكت‌هاي AM2 كنوني دارد:

1. از HyperTransport 3.0 پشتيباني مي‌كند.

2. امكان تقسيم توان بين هسته پردازنده و كنترلر حافظه دارد.

عرضه اولين Phenomها، بازار تست روي آن‌ها داغ شد. به طوري كه بسياري از سايت‌ها و مجلات شروع به تست و مقايسه آن‌ها با پردازنده‌هاي چهار ‌هسته‌ اي اينتل نمودند.

AMD به طرز فجيعي از اينتل در تمام تست‌ها باخته است! حتي در بسياري از تست‌ها قوي‌ترين پردازنده آن نتوانست بالاتر از Q6600 بايستد.

AMD Athlon 64 X2

وجود دو عامل در CPU تک هسته ای Athlon 64 باعث شد تا اولین دو هسته ای را بر مبنای آن بسازند و آن دو عامل عبارت اند از:

1. رابط Hyper Transport و کنترل کننده های آن

2. کنترل کننده حافظه

مشخصات Athlon 64 X2

رابط Hyper Transport ( رابط بین دو هسته ) 1GHz to 1.8 GHz

رابط North Bridge (رابط بین CPU و Cache)

کنترل کننده حافظه

تکنولوژی ساخت 90nm

ولتاژ کاری 1.35v to 1.40v

گرمای خروجی کمی بیش از 110 W

توان مصرفی (TDP) 89 Watt

وجود Cache L1 & L2 جداگانه برای هر هسته

L1:128 KB

L2: 512 KB to 1.00MB

رابط 32 بایتی (Advanced Transfer Cache) ATC

مدل پردازنده

فركانس‌كاری

GHz

سوکت

میزان کاشه L2

Athlon 64 FX-62

2.8

AM2

2*1024

Athlon 64 X2 5000+

2.6

AM2

2*512

Athlon 64 X2 4600+

2.4

AM2

2*512

Athlon 64 X2 4200+

2.2

AM2

2*512

Athlon 64 X2 3800+

2.0

AM2

2*512

جدول شماره 3. مدل‌هاي رايج Athlon 64 X2

دو برتری سری پردازنده های Athlon 64 X2

1. Crossbar Swich

که آدرس ها را جمع آوری کرده و توزیع می کند و داده ها را از هر هسته به هسته دیگر یا باقی سیستم توزیع می کند.

2. امکان استفاده از سوکت 939 / 940

موفقیت دیگر AMD که از نظر مصرف کننده خیل مهم می باشد، امکان استفاده Athlon 64 X2 از مادربوردهای سوکت 939/940 (مدل های تقریبا قدیمی تر) می باشد و فقط لازم است شرکت تولیدکننده مادربورد، BIOS را برای پشتیبانی از خصوصیات جدید، بروزرسانی کند.

LIano

اولین واحد شتابدهی (APU) که AMD عرضه کرد، Liano نام دارد که شامل یک پردازنده چهار هسته‌ای از خانواده فنوم2 در کنار یک گرافیک از خانواده DirectX 11 روی یک تراشه هستند. پردازنده‌های Liano از کنترل حافظه DDR3 برخوردار بوده و با فناوری 32 نانومتری تولید خواهند شد.

Ontario

این پردازنده‌ها برخلافLiano ازمهندسی جدید با‌ب‌کت بهره برده و با فناوری 40 نانومتری تولید شد. این واحد شتاب دهی از دو هسته باب‌کت استفاده خواهند کرد و با هسته گرافیکی DX 11 نیز همراه خواهند شد.

Zambezi

اولین پردازنده‌های دسکتاپ مبتنی بر مهندسی Bulldozer، با این نام خوانده می‌شوند. پردازنده‌های Zambezi حداکثر 4 ماژول بولدوزر در خود داشته که تحت عنوان 8هسته‌ای به فروش رسیدند. این پردازنده‌ها در دسته واحدهای شتابدهی (APU) قرارنمی‌گیرند و بنابراین گرافیک مجتمع نیز نخواهند داشت.
با این حساب، سازگاری آنها با سوکت AM3 ساده‌تر بوده و AMD نیز چنین وعده‌ای داده است. این پردازنده‌ها به کنترلر حافظه DDR3 مجهز بوده و جزئی از پلتفرم Scorpiusدر سال 2011 هستند.

Ryzen

رایزن، نام تجاری ریزپردازنده‌های جدید شرکت ای‌ام‌دی می‌باشد که در سال ۲۰۱۷، نخستین مجموعه از این پردازنده‌ها بر پایه ریزمعماری ذن تولید گردیده‌اند. محصولات نخستین از برند رایزن بر پایه فناوری ۱۴ نانومتری به صورت رسمی در اجلاس افق جدید شرکت ای‌ام‌دی در ۱۳ دسامبر ۲۰۱۶ معرفی گردید. نسل دوم پردازنده‌های رایزن مجهز به ریزمعماری ذن+ هستند و بر پایه فناوری ۱۲ نانومتری ساخته شده که در آوریل ۲۰۱۸ معرفی گردیدند. نسل سوم نیز مبتنی بر معماری ذن ۲ است که دارای پیشرفت چشمگیری در طراحی است و بر پایه فناوری ۷ نانومتری در ۷ ژوئیه ۲۰۱۹ ارائه گردید

اغلب محصولات برند رایزن از پلتفرم سوکت AM4 بهره می‌برند اما با این همه، در اوت سال ۲۰۱۷، ای‌ام‌دی، یک مجموعه پردازنده‌های رومیزی با تعداد هسته بالا را تحت عنوان رایزن تردریپر روانه بازار مصرف کرد. تردریپر از سوکت بزرگ‌تر TR4 استفاده می‌کند که توانایی استفاده از کانال‌های حافظه بیشتر و همین‌طور امکان استفاده از خطوط پی‌سی‌آی اکس‌پرس بیشتر را نیز فراهم می‌نماید.

ویژگی‌های نسل سوم پردازنده‌های AMD

Ryzen 5 3500X, 3500

این سری از CPU ها 6 هسته حقیقی و 6 هسته مجازی دارند و سرعت آن ها حداکثر به 4.1 گیگاهرتز میرسد.

Ryzen 5 3600X, 3600

این سری از CPU ها 6 هسته حقیقی و 12 هسته مجازی دارند و سرعت آن ها حداکثر به 4.4 گیگاهرتز می رسد.

Ryzen 7 3700X, 3800X

این سری از CPU ها 8 هسته حقیقی و 16 هسته مجازی دارند و سرعت آن ها حداکثر به 4.5 گیگاهرتز می رسد.

Ryzen 9 3900X

این سری از CPU ها 12 هسته حقیقی و 24 هسته مجازی دارند و سرعت آن ها حداکثر به 4.6 گیگاهرتز میر سد.

Ryzen 9 3950X

این سری از CPU ها 16 هسته حقیقی و 32 هسته مجازی دارند و سرعت آن ها حداکثر به 4.7 گیگاهرتز می رسد.

پردازنده AMD Ryzen 9 3950X را می توان اولین تراشه MSDT جهان دانست که تا 16 هسته فیزیکی و 32 رشته منطقی را در اختیار سیستم و کاربران خانگی قرار می دهد؛ پس کاربرد آن چیزی فراتر از بازی است. این پردازنده از 2 چیپ 8 هسته‌ای بر روی یک PCB به همراه یک کنترلر I/O مجزا تشکیل شده است. این محصول با فرکانس پایه 3.5 گیگاهرتزی معرفی گشته وAMD برای افزایش کارایی حافظه های کش را در سری ریزن 3000 تا 2 برابر افزایش داده است.

پشتیبانی از PCIe Gen4 برای اولین بار در پردازنده ها

Processor model

Cores/Threads

L3 Cache

TDP

Base

Turbo

Unlocked

Price

AMD Ryzen 7 1800X

8/16

16 MB

95 W

3.6 GHz

4.0 GHz

Yes

$499

AMD Ryzen 7 1700X

8/16

16 MB

95 W

3.4 GHz

3.8 GHz

Yes

$399

AMD Ryzen 7 1700

8/16

16 MB

65 W

3.0 GHz

3.7 GHz

Yes

$329

AMD Ryzen 5 1600X

6/12

16 MB

95 W

3.6 GHz

4.0 GHz

Yes

$249

AMD Ryzen 5 1600

6/12

16 MB

65 W

3.2 GHz

3.6 GHz

Yes

$219

AMD Ryzen 5 1500X

4/8

16 MB

65 W

3.5 GHz

3.7 GHz

Yes

$189

AMD Ryzen 5 1400

4/8

8 MB

65 W

3.2 GHz

3.4 GHz

Yes

$169

AMD Ryzen 3 1300X

4/4

8 MB

65 W

3.4 GHz

3.7 GHz

Yes

$129

AMD Ryzen 3 1200

4/4

8 MB

65 W

3.1 GHz

3.4 GHz

Yes

$109

جدول 4. مشخصات رایزن سری اول

CPU Name

AMD Ryzen 3 2300X

AMD Ryzen 5 2500X

AMD Ryzen 5 2600

AMD Ryzen 5 2600X

AMD Ryzen 7 2700

AMD Ryzen 7 2700X

CPU Family

Ryzen 2

CPU uArch

12 nm Zen+

CPU Cores

CPU Threads

Base Clock

3.5 GHz

3.6 GHz

3.4 GHz

3,6 GHz

3.2 GHz

3.7 GHz

Boost Clock

4.0 GHz

3.9 GHz

4.25 GHz

4.1 GHz

4.35 GHz

Total Cache

10 MB (L2+L3)

18 MB (L2+L3)

19 MB (L2+L3)

20 MB (L2 + L3)

Memory Support

DDR4-2933

TDP

65W

95W

65W

105W

Cooler Bundle

Wraith Stealth

Wraith Spire

Wraith Spire LED

Wraith Prism

Price

$130-$140 US

$150-$160 US

$199 US

$229 US

$299 US

$329 US

Release Date

TBC

19th April 2018

جدول 5. مشخصات رایزن 2000 نسل دوم

AMD Ryzen 3000 Desktop AM4 Series

هسته/رشته

فناوری

ساخت

پردازنده گرافیکی

پشتیبانی از

PCIe 4

حافظه نهان

(کش)

ساعت پایه

توربو بوست

توان

مصرفی

قیمت

Ryzen 9 3950X

32/16

7 نانومتری

ندارد

بله

72 مگابایت

3.5 GHz

4.7 GHz

105W

749 دلار

Ryzen 9 3900X

24/12

70 مگابایت

3.8 GHz

4.6 GHz

105W

499 دلار

Ryzen 9 3900

24/12

70 مگابایت

4.1 GHz

4.3 GHz

65W

499 دلار

Ryzen 7 3800X

16/8

36 مگابایت

3.9 GHz

4.5 GHz

105W

399 دلار

Ryzen 7 3750X

349 دلار

Ryzen 7 3700X

3.6 GHz

4.4 GHz

65W

329 دلار

Ryzen 7 3700

279 دلار

Ryzen 5 3600X

12/6

35 مگابایت

3.8 GHz

4.4 GHz

95W

249 دلار

Ryzen 5 3600

3.6 GHz

4.2 GHz

65W

199 دلار

Ryzen 5 3500X

6/6

3.6 GHz

4.1 GHz

149 دلار

Ryzen 5 3500

16 مگابایت

3.6 GHz

4.1 GHz

129 دلار

Ryzen 3 3300X

4/8

18 MB

3.8 GHz

4.3 GHz

$120

Ryzen 3 3100

3.6 GHz

3.9 GHz

$99

Ryzen 5 3400G

8/4

12 نانومتری

Radeon Rx Vega 11

خیر

6 مگابایت

3.7 GHz

4.2 GHz

Ryzen 5 3200G

4/4

6 مگابایت

3.6 GHz

4.0 GHz

99 دلار

جدول 6. رایزن 3000 سری 3

تفاوت های CPU های AMD و INTEL

AMD براساس معماری اجرایی 9 مرحله ای ساخته شده است، اما معماری پردازنده های Intel شش مرحله ای می باشد. بدین معنا که AMD در هر چرخه کاری 9 عملیات را انجام می دهد در حالی که Intel فقط 6 عمل را می تواند انجام دهد.

AMD از Kb 640 Cache برخوردار است در حالی که Intel ، از Kb 532 بر خوردار است هر چقدر که میزان Cache پردازنده بیشتر باشد، پردازنده کارایی بیشتری خواهد داشت اطلاعات بیشتری می تواند ذخیره کند و دیگر لازم نیست پردازنده برای بدست آوردن اطلاعات یا دستور ها مدت زمان بیشتری را رفت و برگشت به حافظه برد اصلی برای جذب اطلاعات یا دستور العمل ها صرف کند.

AMD از مس برای اتصال ترانزیستور های بکار رفته در پردازنده ها استفاده می کند در صورتی که در ساختمان پردازنده های Intel آلومینیوم بکار رفته است.مس هادی الکترسیته بهتری است، ازاین رو پهنای اتصال های بین ترانزیستورها را به میزان چشمگیری کاهش می یابد.که این امر باعث مصرف کمتر مواد اولیه و در نتیجه منجر به کاهش هزینه می شود این دلیل ارزان تر بودن AMD نسبت به P4 است.

نمی توان گفت کدام CPU برای چه کاری بهتر است. اگر نرم افزاری بر اساس معماری و تواناییهای Intel طراحی شده باشد در صورت استفاده از Intel بهتر می توانید با آن کار کنید. اگر بازی یا برنامه بر اساس دستورات AMD طراحی شده باشد AMD آن را بهتر اجرا می کند.

هر دو پردازشگرهای تک هسته‌ای AMD و Intel گرمای فوق‌العاده زیادی تولید می‌کردند، که هیت سینک‌های فوق‌العاده بزرگی که برای آنها استفاده می ‌شود.

مقایسه قیمت CPU های AMD مقرون به صرفه هست و با قیمت برابر نسبت به Intel کارایی بهتری دارند اما اگر اهل Over Clock باشید خواهید دید که ضعیف ترین CPU در خانواده Pentium Dual Core اینتل به راحتی Athlon X2 6000 را شکست می دهد.

موتور جستجو گرgoogle از cpu Amd استفاده می کند.

یکی دیگر از مهمترین نکات برتر پردازنده های AMD واحد ممیز شناور آن است که از FPU اینتل بسیار قوی تر می باشد که این امر باعث اجرای سریع تر برنامه های چند منظوره (MultiMedia) می شود.

زمانی که اینتل P4 را طراحی کرد طول PIPELINE را از 10 مرحله در P3 به 20 مرحله افزایش داد Intel همین تغیر توانست که تعداد عملیاتی که در چرخه عملیاتی انجام می شود. به صورت قابل ملاحظه ای کاسته می شود و از طرف دیگر افزایش طول PIPELINE نیازمند افزایش تعداد ترانزیستور ها برای انجام همان تعداد عملیات می باشد که این امر باعث افزایش اندازه هسته و بالا رفتن قیمت تولید می شود. در حالی که AMD با وجود افزایش فرکانس پردازنده های خود طول pipeline را به همان اندازه p3 یا k6 ثابت نگهدارد.

منابع

1. www.Intel.com

2. www.rayanak.com

3. http://forum.pacyrus.com

4. http://forum.sakhtafzar.com

5. www.tarfandestan.com

6. http://www.rasekhoon.net

7. http://arezoo-rashidi.blogfa.com/post/2

8. https://en.wikipedia.org/wiki/Bobcat_(microarchitecture)

9. https://en.wikipedia.org/wiki/Bulldozer_(microarchitecture)

10. https://en.wikipedia.org/wiki/Ryzen

11. مقایسه ریزپردازنده (CPU) intel, AMD، يوسف آهنگر اسفروشاني، آذر 87