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AMD Phenom是採用新K10微架構的處理器產品,具備許多先進的功能與省電設計,該處理器不但包含首款原生型四核心處理器,還破天荒的新增三核心處理器,可說是開創了多核心處理器架構的新局面。
叫了很久的Phenom這個名字,AMD終於在2007年底推出問世。Phenom雖然是採用新設計的Barcelona架構,不過嚴格來說僅算是K8的改良延伸版本,但由於變更的設計部分眾多,加上採用良率較低的「原生型四核心」設計,因此從研發到推出的時間撐了好一陣子。接下來我們就來看看Phenom到底藏了多少好料。

更快的HyperTransport 3.0
首先,處理器與晶片組的連接與傳輸由原先的HyperTransport 2.0升級為3.0版本,相對傳輸頻寬也從原先的2000MHz提升到3600MHz,而資料傳輸率也從原先的8.0GB/s提升至16GB/s,足足多了一倍(HT3.0最高可超過20GB/s,但礙於處理器設計僅能到達16GB/s)。事實上2.0版本的傳輸率與效能已經夠好了,理論上足敷現今的系統使用,不過AMD表示,如果動用到PCI Express2.0與多顯示卡平行運算技術,還得要HT 3.0架構才足以發揮其效能。
另外HyperTransport 3.0還具備特殊的Link Splitting功能,可以將單組通道拆為兩組用,以支援多處理器的SMP架構(Symmetrical Multi-Processing),如此一來處理器與晶片組無需重新設計就可支援SMP,可以節省部分成本,而且HT 3.0可相容於2.0版本。

改為Socket AM2+腳位架構
導入HyperTransport 3.0的最大衝擊應該是處理器腳位架構的改變,Phenom採用的是「Socket AM2+」,之所以只加個+文字,是因為只有部分腳位電氣規格改良,支援110A的處理器與20A的北橋晶片電流輸出能力,至於外觀、數量與排列方式則都跟Socket AM2一模一樣,均為940pin針腳。

這種狀況表示,Socket AM2與AM2+腳位架構彼此之間可以互相相容,大大節省了升級成本。因此消費者可以先買AM2+主機板使用舊版的AM2處理器,而有AM2主機板的也可以安裝Phenom來使用。不過當AM2+處理器插在AM2插槽時,HyperTransport會降為2.0模式運作,多少會影響一點傳輸效能。

值得一提的是,AMD將於2009年推出Socket AM3腳位架構的Phenom處理器, 最大的改變原因在於支援DDR3-1333記憶體規格,而且現行的Socket AM2與AM2+均可相容AM3腳位架構(效能當然會降低),不過反過來AM3則無法支援AM2與AM2+處理器。

記憶體僅支援DDR2-1066
內建記憶體控制器是AMD處理器一貫的設計,不過Phenom這次沒有升級到DDR3記憶體規格(未來AM3才會開始支援),而是改支援「DDR2-1066」。因此問題就出現在,DDR2-1066原本是個不被JEDEC(記憶體規範組織)認可的標準,因此當AMD想讓Phenom在記憶體效能表現不輸DDR3的時候,只能聯合廠商勸說JEDEC制定該標準。

雖然之後JEDEC於2007年12月正式通過DDR2-1066標準,不過市場上許多現有的超頻版本DDR2-1066在Phenom上不見得能夠支援,這點還請消費者需稍加留意。另外,Phenom記憶體控制器將位址空間擴大到48bit,可支援到高達256TB的記憶體容量。

兩種雙通道記憶體運作模式
雖然Phenom內建的記憶體控制器僅支援DDR2-1066,不過也有一項很大的改變,由原先的雙通道「單組128bit」改為「兩組64bit」的連結架構,因此Phenom的記憶體雙通道運作方式分為兩種,一種是當兩組記憶體一模一樣時,兩組64bit會合併為單組128bit運作模式(與一般雙通道運作相同),稱之為「Ganged Mode」;另外一種是兩組64bit各自獨立但協同運作,稱之為「Unganged Mode」。嚴格來看Unganged Mode運作和一般雙通道設計並不一樣,可是一起運作的關係因此記憶體頻寬同樣是128bit的效果。

Unganged Mode的好處是安裝容量不同或是時序不同的記憶體時,都可以同步雙通道運作,這對於超頻玩家更是一大福音,因為不但可以針對不同的記憶體模組作設定,時序或是容量不同的記憶體模組都可以達到雙通道的效果(此功能切換可以在主機板BIOS中設定)。

多種新的省電機制
Phenom的省電部分也改採用全新「Cool‘n’Quiet 2.0」技術,並具備雙重電源動態管理。其一是處理器核心部分,稱之為「CoolCore」,可以獨立控制每個核心與快取記憶體的電壓、頻率,達到省電的目的。另一個部分則是記憶體控制器的電壓調整功能,可讓處理器的核心與北橋晶片處於不同電壓下運作(這也是改為AM2+腳位架構的原因之一)。另外,Phenom還設計有「多點溫度監控」,可以避免各線路過熱而毀損,不但可以省電也降低了超頻的風險。

致命的L3快取?
Phenom另一大創舉就是具備了「共享式L3快取記憶體」,目前為2MB設計(未來45nm版本會增加為6MB快取)。雖然L3快取記憶體的用意無非是讓處理器的執行效率更好,不過由於每個核心依然有獨立自主的512kB L2快取記憶體,加上L3快取速度較慢且與L2不同調的情況下,L3快取記憶體或許可能是得力助手,但也有可能成為絆腳石。

而且很不幸的是,在Phenom推出不久後,AMD果然發現L 3快取出現不小的問題(Translation Lookaside Buffer Bug),AMD計畫在下一個版本(B3)處理器做修正,另也有廠商提供主機板BIOS更新的方式來關閉有問題的L3快取,只不過這樣一來Phenom效能還會下滑。

不一樣的SSE4a指令集
Phenom還有一樣有趣的改變,那就是在多媒體指令集的執行單元上,由原本K8的兩組64位元,均改為128位元架構,並且在前後端的傳輸通道上,也都一併升級為128位元。另外Phenom還支援特異的「SSE4a指令集」,之所以稱為特異,那是因為SSE4a與Intel的SSE4完全是兩回事。SSE4a只新增4組多媒體指令,Intel的SSE4則多達47組,SSE4a可以帶來多少的多媒體效益,實在令人質疑。

關於3核心處理器的兩三事
AMD針對Phenom處理器規劃了完整的產品線,並以編號作為核心數量之分,而不再是「X2」或「X4」,也捨棄了64位元為號招(因為大家都有64位元了)。Phenom四核心版本稱之為「Phenom 9000系列」,另有高階的「Phenom FX-80系列」與受到不少玩家討論的三核心「Phenom 8000系列」。

其中三核心處理器最受到熱烈的討論,主因是由於完全出乎玩家的意外之外。根據AMD表示,雖然四核心處理器是未來的趨勢,但普及還需要一段時間,加上公司內部測試發現三核心效能雖不及四核心,但已達接近四核心的程度,因此才推出三核心產品搶佔市場空缺,加上目前應用程式多以「多執行緒」概念開發,因此Phenom 8000系列三核心處理器的效能與應用軟體的配合上應不成問題。

圖說:AMD Phemom 9000系列處理器


更快的HyperTransport 3.0

圖說:Phenom核心架構最大的改變,就是採用了HyperTransport 3.0的傳輸架構,不但頻寬一舉提升至16GB/s,而且可彈性支援單顆或是雙顆處理器SMP架構,更重要是可以相容於2.0版本,可說是一舉兩得。

相容的Socket AM2+腳位架構

圖說:雖然因為HyperTransport 3.0的關係,Phenom採用了Socket AM2+腳位架構,不但外觀與AM2一樣,甚至AM2主機板也可支援AM2+的處理器,甚至未來的AM3版本都可以互相相容,只是效能上會打些折扣。

有關於Phenom的L3快取Bug
AMD Phenom處理器在推出不久後,隨即發現其L3快取記憶體出現TLB(Translation Lookaside Buffer,變換後備緩衝區)錯誤問題,會導致L3快取記憶體內的暫存資料無故消失,並且導致處理器效能無法發揮,AMD就在官方文件中承認Phenom核心時脈為2.3GHz,其實大約只有 2GHz的效能而已。

AMD官方針對這個錯誤提供兩種方式修正:第一是修正硬體線路,目前Phenom為B2 Stepping版本,預計B3 Stepping將對TLB臭蟲修正。另一種方式是透過BIOS及Microcode作修正,將有問題的L3快取記憶體線路關閉,不過L3快取效能會降低40-50%,處理器效能會下降10-15%左右,目前主機板廠商大多有提供BIOS修正,但可讓使用者選擇開啟或關閉。
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