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AMD Piledriver

AMD Piledriver（中文：「AMD 打樁機」[1]）是超微半導體研發微處理器架構的代號，是為第一代Bulldozer微架構的改進版。[2][3]首發產品是2012年5月發布的基於Piledriver微架構的AMD Fusion之行動版本A10、A8系列（核心代號「Trinity」）。Piledriver在架構上不會與Bulldozer有太大的差別，而部分國外科技媒體則稱它為「New Stepping of Bulldozer」，是步進比較新的Bulldozer[4]。給人一種「只對耗電問題解決，並在某些方面的改良當中讓時脈變得更好提升。[5]

Piledriver
產品化2012年至現今
推出公司超微半導體（AMD）
設計團隊超微半導體（AMD）
生產商
微架構CISC（x86-64/AMD64）
指令集架構MMX、SSE、SSE2、
SSE3、SSSE3、SSE4.1、
SSE4.2、SSE4a、x86、
x86-64/AMD64、F16C、NX-bit、
AES-NI、AVX、AVX1.1、
XOP、FMA3、FMA4、AMD-V
製作工藝/製程32奈米
核心數量2至16（1模組至8模組）
一級快取每整數排程運算單元16KB（指令）
每模組64KB（資料）
二級快取每模組1～2MB
三級快取共享8MB（AMD FX系列）
CPU主頻範圍1.8 GHz 至 5.0 GHz
HyperTransport速率至 6.4 GT/s
CPU插座
封裝
應用平台伺服器、工作站、桌上型電腦、筆記型電腦、超級計算機
核心代號
  • Trinity（桌上型電腦、筆記型電腦）
  • Vishera（桌上型電腦）
  • Abu Dhabi（伺服器）
  • Seoul（伺服器）
  • Delhi（伺服器）
使用的處理器型號
上代產品AMD Bulldozer
繼任產品AMD Steamroller

2010年超微半導體的財務分析日上，公佈了2012年第二代Bulldozer微架構的計劃事宜[6]，指出它是「增強型Bulldozer」微架構；後來這個微架構被賦予了代號「Piledriver」。Piledriver相對於第一代Bulldozer微架構的主要改進在於提升每時鐘週期的指令執行效能、提升時脈頻率、提高效能功耗比率和降低發熱量。[7]和Bulldozer微架構不同的是，Piledriver微架構還將會有行動平台型號的處理器，部分型號還內建顯示核心。 同頻率下單核心效能約Phenom II(K10.5架構)的0.8~0.85之間。

特性

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微架構設計、製作工藝

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  • 延續AMD Bulldozer微架構的「M-SPACE」模組化設計，AMD FX的高階型號FX-8350共計12億左右的電晶體數量；[8]
  • 採用格羅方德改進的32奈米SOI HKMG製程；
  • Piledriver把所謂的FPU（浮點運算單元）從2個合成1個，於是128位元的FPU因為2合1變成了256位元。因此說它是雙核心不太對，因為FPU只剩下1個而不是2個，而架構上看起來是有點怪的單核心，但比較確切來說是變成2個邏輯核心。[5]

指令集

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快取

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  • 和Bulldozer架構一樣，每整數排程運算單元獨占4路16KB一級資料快取，每模組共享2路64KB一級指令快取；每模組1～2MB二級快取；FX系列和Opteron系列分別擁有最高8MB和16MB的三級快取，但改進了一級快取的轉譯後備緩衝器（TLB）和快取分支預測器。[8]

電源管理

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  • 加入Cyclos半導體公司最新的共振時鐘網路/振諧時鐘網路（Resonant Clock Mesh，RCM）技術，透過最大限度地回收晶片時鐘電路運作時損耗的能量，來為時鐘電路產生更多的時鐘訊號，以此來提升晶片運作時的電能利用效率，降低發熱量。[10][11]Cyclos指出，相同的架構的處理器，加入共振時鐘網路技術的可以在降低5%至10%的耗電量的同時提升5%至30%的效能，AMD認為該技術可使Piledriver微架構的晶片降低24%每時鐘週期的能耗，相較於Bulldozer微架構的晶片相同的效能而言。[12][13][14]
  • Turbo Core 3.0，與Turbo Core 2.0相比，可以同時動態調整CPU和內建GPU的時脈頻率；[15]
  • 處理器的熱設計功耗最低17瓦[15]，最高140瓦，一些特別型號更達到220瓦；[16][17]

記憶體介面、晶片組、處理器插座、匯流排

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內建顯示核心（僅限AMD Fusion）

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處理器

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桌上型效能級處理器

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主條目：AMD FX

基於AMD Piledriver微架構的第二代AMD FX處理器，核心代號「Vishera」，單晶片最高4模組8核心，支援TurboCore 3.0，無整合顯示核心，使用既有的900系列晶片組和Socket AM3+插座，支援雙通道DDR3記憶體介面，大體上和第一代基於AMD Bulldozer微架構的AMD FX的規格相差不大。超微稱第二代FX系列處理器可以在多媒體任務的處理效能上提供20%至30%的效能增長幅度，得益於共振時鐘網路技術帶來的更低的能耗、更高的時脈頻率和更低的發熱量。[19][20][10]

第二代AMD FX在2012年10月23日正式上市。其後，首發的效能評測媒體普遍表示基於Piledriver架構的AMD FX系列效能上比Bulldozer的強13%至15%，但仍不敵對手英特爾的Core i7-3770K，部分項目甚至只和Core i5-3570K持平，功耗上Vishera核心的FX比Zambezi核心的稍有下降但降幅不大，低負載時（瀏覽網頁為例）的功耗水平優於對手但滿負載時依然和對手存在差距。[25][26][27][28][29][30]不過首發FX-8350的官方售價卻不超過200美元。[31]

2013年6月11日，AMD發布基於Piledriver架構的FX-9590和FX-9370，其中FX-9590更以5.0GHz的預設加速時脈、220瓦的熱設計功耗創下市售處理器（包括OEM）的時脈以及發熱功率記錄。[32][33][34]處理器本身是FX-8350的晶片中挑選過「過硬體質」的結果，但功耗仍巨大，部分多執行緒效能可與對手英特爾的旗艦級型號Core i7-4770K抗衡。[17]

桌上型主流級處理器

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主條目：AMD Fusion和AMD Athlon II

第二代AMD Fusion A系列APU，主要面向桌上型主流平台，AMD也推出了「Virgo」（處女星座）平台：由第二代A系列APU、A系列晶片組和可選的AMD Radeon HD 7000系列顯示卡組成。[35]針對Intel Core i3和Core i5之間的市場領域。

基於AMD Piledriver微架構的AMD Fusion A系列APU，核心代號「Trinity」（三位一體），諸多規格都與現時基於K10/K10.5的「Llano」核心的APU大相徑庭：除了支援雙通道DDR3-800至2133、以及可以沿用現有的晶片組和無L3快取外，使用全新的Socket FM2插座、支援TurboCore3.0、內建效能更強的顯示核心、CPU部分使用1至2個Piledriver模組（2至4核心）。[36][37]

值得注意的是和第一代A系列Fusion APU一樣，會有無顯示核心的晶片以Athlon II（速龍2）的品牌推出。「Trinity」核心的Athlon II有Athlon II X4 730、740和750K，和A10、A8系列一樣均為2模組4核心，但封鎖了內建顯示核心，730更將Turbo Core功能刪減。[38][39][37]

  • Athlon II X4 750K，CPU核心同A10/A8，預設時脈3.4GHz，加速時脈頻率4.0GHz，採用不鎖倍頻設計，熱設計功耗100瓦；
  • Athlon II X4 740，CPU核心同A10/A8，預設時脈3.2GHz，加速時脈3.7GHz，最高倍頻鎖定，熱設計功耗65瓦；[37]
  • Athlon II X4 730，CPU核心同A10/A8，但支援的記憶體時脈最高只到1600MHz。

在一些基準效能測試中，CPU核心的效能依舊不敵對手Intel Core i5，但要優於Core i3，而內建GPU核心的效能繼續大幅拋離對手Intel的HD Graphics以及一眾入門級獨立顯示核心。[40][41][37]而且有高時脈DDR3記憶體的加入也可使第二代A系列APU的效能有所提升。[42]

移動型效能/主流級處理器

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主條目：AMD Fusion

第二代AMD Fusion A系列APU移動版本，主要針對主流級和效能級的筆記型電腦市場，AMD相應地推出了「Comal」移動平台。[43]AMD也籍此推行自己的超輕薄筆電平台「Ultrathin」。[44][45][46][47]

和桌上型主流級平台一樣，AMD Fusion A系列APU行動版本的核心代號為「Trinity」（三位一體），也分為A10、A8、A6和A4四大系列。其中A10、A8的CPU部分均為雙模組四核心，4MB L2快取，主要區別在於內建GPU部分：A10的為Radeon HD 7660G/7620G，而A8的則為Radeon HD 7640G；A6和A4的CPU部分為單模組雙核心，2MB L2快取，A6的內建顯示核心為Radeon HD 7500G/7520G。A10、A8和A6均在2012年4月發布，不少效能測評媒體也收到了測試樣機。[48]

在2011年AMD Fusion開發者論壇上，超微稱行動平台上「Trinity」核心AMD Fusion APU的計算能力會比「Llano」核心的快50%。[49][50][51] 實際上是藉著拉頻率來比舊的Llano核心快30% (單核心同頻下只有 0.8~0.9的效能)。

企業級處理器

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主條目：AMD Opteron

對於伺服器市場，超微在2012年財政分析日上（2012年2月2日）表示，將和基於AMD Bulldozer微架構的AMD Opteron一樣，分為三大系列：[24]

  • 針對單路伺服器市場（單CPU，用於Web伺服器、Web網站代管以及小型伺服器、小型工作站）的AMD Opteron 3300系列，核心代號「Delhi」，擁有2模組4核心或4模組8核心，和桌上型效能級的AMD FX一樣採用Socket AM3+插座，以及支援雙通道DDR3 ECC記憶體；[16]
  • 針對單路至雙路伺服器市場（單CPU或雙CPU，用於高效益、高能效比的伺服器、中型工作站）的AMD Opteron 4300系列，核心代號「Seoul」，擁有3模組6核心或4模組8核心，繼續沿用舊有的Socket C32插座，支援雙通道DDR3 ECC記憶體。[16]
  • 針對雙路至四路伺服器市場（雙CPU至四CPU，用於主流企業級伺服器、大型工作站）的Opteron 6300系列，核心代號「Abu Dhabi」，擁有雙模組四核心、4模組8核心、6模組12核心、8模組16核心等型號，繼續沿用舊有的Socket G34插座，支援四通道DDR3 ECC記憶體。4模組以上的型號不再採用多晶片模組的封裝，而是統一整合至一塊晶片上，即單晶片最高可容納8模組16核心。[16]

超微認為Piledriver架構的Opteron相比Bulldozer架構的會有15%的效能增長，得益於每時鐘週期指令數的優化和高20%的處理器時脈頻率。[52]

未來發展

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主條目：AMD Steamroller

超微在發布AMD Bulldozer微架構時表示Bulldozer架構實現「一年一改進」，2011年發布首代Bulldozer架構，2012年發布第二代『增強型』Bulldozer架構（即Piledriver架構），2013年/2014年推出第三代Bulldozer架構（即Steamroller架構），2015年/2016年推出第四代Bulldozer架構（即Excavator架構）。[53][54]

Piledriver Bug

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  • 2016年2月，AMD Piledriver核心處理器被發現非管理員權限的使用者，可以接管整台伺服器的漏洞。AMD已發佈新微代碼修正此一漏洞。被發現此一漏洞的是AMD Opteron 6300系列處理器，執行微代碼版本為 0x6000832 及 0x6000836 的產品。一旦漏洞被執行，這個漏洞會干擾處理器核心的執行資料，可能導致現在運轉中的處理器當機。使得虛擬機中的非管理者權限使用者可以利用這個漏洞，接管整個主機系統或者誘導主機的處理器執行被使用者控制的惡意程式。

參見

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參考資料

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外部連結

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