تاریخچه پردازنده های AMD (قسمت دوم)

• تاریخچه پردازنده های AMD (قسمت اول)
• تاریخچه پردازنده های AMD (قسمت سوم)

مدت زیادی از عرضه‌ی پردازنده‌ی Athlon از AMD و پردازنده‌های پنتیوم II و III از اینتل نگذشته بود که صنعت ساخت تراشه متوجه شد عملکرد ضعیف حافظه‌های کش L2 جدید، کارایی CPU را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. برای غلبه بر این مشکل، AMD در پردازنده‌های Athlon تاندربرد خود به روش قدیمی ادغام حافظه‌ی کش L2 در CPU بازگشت. اگرچه با این کار مقدار حافظه‌ی کش نصف شد، اما سرعت کاری آن دقیقاً برابر با سرعت کلاک CPU می‌شد و این موضوع کارایی کلی پردازنده را به شدت افزایش می‌داد.

به لطف فناوری ساخت ۱۸۰ نانومتری که حالا به بلوغ رسیده بود، و از طرفی با توجه به بازده بالاتر نسل جدید پردازنده‌ها، AMD توانست از فرصت استفاده کرده و سرعت کلاک CPU را ۴۰۰ مگاهرتز افزایش دهد.

برای پاسخگویی به نیاز بازار پردازنده‌های پایین رده، AMD خط تولید پردازنده‌های Duron خود را معرفی کرد. این پردازنده‌ها از معماری مشابه محصولات بالارده استفاده می‌کردند، اما سرعت کلاک پایین‌تری داشتند.

AMD همچنین تنها 64 کیلوبایت حافظه‌ی کش L2 برای این پردازنده‌ها در نظر گرفته بود که باعث افت عملکرد می‌شد، هرچند Duron از لحاظ کارایی همچنان در مقایسه با پردازنده‌های سلرون اینتل توان رقابت داشت.

در سال ۲۰۰۱، AMD با معرفی Palomino/XP بار دیگر پردازنده‌های سری Athlon خود را ارتقاء داد. تفاوت بسیار کمی بین تاندربرد و Palomino/XP وجود داشت، اما این نهایت بلوغ و تکامل فناوری ساخت ۱۸۰ نانومتری بود که به AMD اجازه می‌داد سرعت کلاک را ۳۳۳ مگاهرتز دیگر افزایش بدهد. در این نسل پشتیبانی از مجموعه دستورالعمل‌های SSE SIMD نیز به پردازنده‌های AMD اضافه شد. سیستم عامل ویندوز XP مایکروسافت نیز در همان زمان به بازار عرضه شده بود و AMD با استفاده از فرصت ایجاد شده و اضافه کردن عبارت «XP» به انتهای نام پردازنده‌ی جدید خود، سعی داشت به تبلیغ آن بین مشتریان سیستم عامل جدید مایکروسافت کمک کند.

نسخه‌هایی از Athlon Palomino/XP با نام «Athlon MP» برای سرورها به فروش می‌رسیدند و پردازنده‌های AMD برای کامپیوترهای لپ‌تاپ «Athlon 4 » و «Athlon XP Mobile» نام داشتند.

در سال ۲۰۰۲، AMD پردازنده‌ی Athlon Thoroughbred را روانه‌ی بازار کرد که با استفاده از فناوری ساخت جدید ۱۳۰ نانومتری تولید می‌شد. فناوری ساخت جدید به مصرف انرژی کمتر کمک می‌کرد و به لطف آن فرکانس پردازنده‌های جدید به بیش از ۲ گیگاهرتز رسیده بود. با بلوغ و تکامل فناوری ساخت، AMD تنها یک سال بعد Barton را معرفی کرد.

بارتون سرعت کلاک بالاتری داشت و مقدار حافظه‌ی کش L2 آن دوبرابر بود. پردازنده‌ی جدید AMD همچنین از FSB های ۲۰۰ مگاهرتزی و رم‌های DDR با فرکانس ۴۰۰ مگاهرتز پشتیبانی می‌کرد.

در کنار Barton، دو پردازنده‌ی پایین رده با نام‌های Thorton و مدل جدیدی از Duron را نیز توسط AMD معرفی شدند. هر دو این پردازنده‌ها بر پایه‌ی Barton بودند، با این تفاوت که بخش حافظه‌ی کش L2 آن‌ها غیر فعال شده بود.

Thorton درست مانند Athlon های قدیمی ۲۵۶ کیلوبایت کش L2 داشت و سرعت کلاک آن اندکی پایین‌تر از Barton بود. به لطف فناوری ساخت ۱۳۰ نانومتری جدید، این پردازنده‌ها از لحاظ مصرف انرژی بسیار بهینه‌تر از پردازنده‌های Athlon قدیمی عمل می‌کردند. تراشه‌ی Duron جدید نیز از لحاظ میزان کش L2 مانند مدل‌های قدیمی‌تر تنها به ۶۴ کیلوبایت محدود می‌شد، اما سرعت آن به ۱.۸ گیگاهرتز رسیده بود.

AMD در سال ۲۰۰۳ خط تولید پردازنده‌های Geode را از National Semiconductor خرید تا طیف محصولات پایین‌رده‌ی خود را گسترش دهد. پردازنده‌های Geode در حقیقت از شرکت Cyrix ریشه گرفته بودند؛ شرکتی که با پردازنده‌ی MediaGX خود در اواخر دهه‌ی ۹۰ میلادی، مفهوم پردازنده‌ی یکپارچه و همه کاره را معرفی کرده بود. پردازنده‌های MediaGX شامل تراشه‌ی صوتی، پردازنده‌ی گرافیکی، و به طور کلی تمامی سخت‌افزارهایی می‌شد که به صورت معمول درون چیپست مادربورد قرار دارند.

AMD دو پردازنده تحت نام Geode به بازار عرضه کرد. پردازنده‌ی به شدت پایین‌رده‌ی Geode GX که با محصولات تولید شده توسط National Semiconductor هیچگونه تفاوتی نداشتند، و مدل‌های نسبتاً کاراتر Geode LX که معماری بخش پردازنده‌ی آن‌ها شبیه CPU های K7 Athlon شده بود. این محصولات به شدت بهینه بودند و در بسیاری از دستگاه‌های ارزان قیمت یکپارچه استفاده می‌شدند.

AMD اولین محصولات خود با نام تجاری Sempron را در سال ۲۰۰۴ به بازار عرضه کرد. در ابتدا، Sempron ها از لحاظ کارایی و قیمت بین پردازنده‌های بالارده‌ی Athlon Barton و پردازنده‌های پایین‌رده‌ی Duron قرار می‌گرفتند و از این لحاظ شبیه Athlon Thorton بودند. چند مدل ابتدایی از هسته‌های Thorton یا Thoroughbred از ۲۵۶ کیلوبایت کش L2 استفاده می‌کردند. سرعت کلاک تراشه‌ی آن‌ها اندکی کمتر از محصولات بالارده بود، بطوریکه سریع‌ترین مدل آن‌ها سرعتی برابر با ۲ گیگاهرتز داشت.

تنها با گذشت چند ماه از معرفی Sempron، AMD نسخه‌ی جدیدی بر مبنای هسته‌های Barton، با ۵۱۲ کیلوبایت کش L2 و سرعت کلاک ۲.۲ گیگاهرتز معرفی کرد.

در سال ۲۰۰۳، AMD با معرفی اولین پردازنده‌ی ۶۴ بیت x86 برای مصرف کننده‌های معمولی، جهان را شوکه کرد. این پردازنده که نام رمز K8 را یدک می‌کشید، اساساً نسخه‌ی به شدت اصلاح شده‌ای از K7 بود. با حرکت به سمت طراحی 64 بیت، AMD توانست مقدار رم قابل پشتیبانی را از لحاظ نظری تا ۱ ترابایت افزایش دهد.

اگرچه این میزان بسیار بیشتر از مقدار رمی بود که سیستم‌های آن زمان از آن استفاده می‌کردند، اما به لطف انقلاب ۶۴ بیتی، PC ها دیگر به ۴ گیگابایت رم محدود نمی‌شدند و رفته رفته سیستم‌هایی با ۸ گیگابایت رم نیز در بازار پدیدار شدند. AMD همچنین کنترلر مموری را از چیپست به CPU انتقال داد. با این کار تاخیر رم به شدت کاهش یافت و کارایی پردازنده‌های جدید به طرز قابل توجهی نسبت به K7 افزایش پیدا کرد. ادغام کنترلر مموری درون CPU، عملاً باعث حذف FSB از سیستم شد. AMD به عنوان جایگزین FSB، تکنولوژی HyperTransport خود را معرفی کرد. این تکنولوژی قادر بود پهنای باند بسیار بیشتری را نسبت به اتصال قدیمی FSB در اختیار بگذارد.

AMD اولین دسته از تراشه‌های K8 را تحت نام تجاری «Athlon 64» به مصرف کنندگان معمولی، «Athlon 64 FX» به مصرف کنندگان حرفه‌ای و «Opteron» برای مصارف سرور می‌فروخت.

سال ۲۰۰۴، AMD فناوری ساخت ۹۰ نانومتری خود را معرفی کرد که به این شرکت اجازه می‌داد عملکرد پردازنده‌های Athlon 64 خود را بهبود بخشیده و در عین حال مصرف انرژی آن‌ها را کاهش دهد. AMD در مجموع ۴ پردازنده‌ی ۹۰ نانومتری Athlon 64 را به بازار عرضه کرد.

Venice آخرین پردازنده‌ی Athlon 64 ای بود که برای سوکت ۷۵۴ AMD عرضه شد و البته بهترین پردازنده‌ی موجود برای آن پلتفرم هم به شمار می‌رفت. پردازنده‌ی San Diego AMD سرعت کلاک مشابهی داشت، اما برای پلتفرم سوکت ۹۳۹ طراحی شده بود و حافظه‌ی کش ۱ مگابایتی L2 آن از Venice بیشتر بود.

با در نظر گرفتن سیستم‌های بهینه‌تر، AMD هسته‌های Winchester را با توان مصرفی ۶۷ وات در همان زمان معرفی کرد. Winchester به مدت چندین سال عنوان بهینه‌ترین پردازنده‌ی Athlon 64 را با خود یدک می‌کشید، تا اینکه در سال ۲۰۰۶ پردازنده‌های ۶۲ واتی Orleans و در سال ۲۰۰۷ پردازنده‌های ۶۵ نانومتری و ۴۵ واتی Lima معرفی شدند.

در کنار پردازنده‌های K8 Athlon، پس از مدت‌ها AMD خانواده‌ی محصولات Sempron خود را نیز با معماری K8 به‌روزرسانی کرد. درست همانند اولین Sempronها، این خانواده از CPU ها از حافظه‌ی کش کمتری برخوردار بوده و سرعت کلاک آن‌ها از همتایان Althon خود پایین‌تر بود.

تنها دو سال پس از شگفتی پردازنده‌های ۶۴ بیتی در سال ۲۰۰۳، AMD بار دیگر دنیا را در بهت و حیرت فرو برد. برای اولین بار در تاریخ، AMD یک پردازنده‌ی دو هسته‌ای بر مبنای معماری K8 به بازار مصرف کننده‌های معمولی معرفی کرد. اگرچه هر دو هسته نمی‌توانستند به صورت همزمان روی یک موضوع کار کنند، هسته‌ی دوم می‌توانست روی وظایف دیگری تمرکز کند که این موضوع موجب افزایش عملکرد چندوظیفگی (multitasking) می‌شد.

AMD در مجموع شش مدل محصول با نام Athlon 64 X2 تولید کرد، هرچند ۵ محصول اول نسبتاً شبیه یکدیگر بودند و تنها مقدار حافظه‌ی کش L2 و سرعت کلاک آن‌ها با یکدیگر تفاوت داشت. ششمین پردازنده از خانواده‌ی Athlon 64 X2 از همه سریع‌تر و بهینه‌تر عمل می‌کرد و این کارایی خوب خود را مدیون تکنولوژی ساخت ۶۵ نانومتری AMD بود.

AMD خانواده‌ی جدیدی از محصولات خود با نام «Turion» را برای استفاده در دستگاه‌های قابل حمل در سال ۲۰۰۵ معرفی کرد.

این پردازنده‌ها از همان معماری پردازنده‌های دسکتاپ AMD بهره می‌بردند، اما به لطف ادغام هوشمندانه‌ی هسته، قادر بودند با مصرف انرژی کمتری کار کنند. AMD مدل دو هسته‌ای این پردازنده‌ها را نیز با نام «Turion X2» معرفی کرد.

معماری بعدی AMD با نام K10 از طراحی بلندپروازانه‌ای استفاده می‌کرد. این طراحی بسیار شبیه K8 بود، اما بهبودهای زیادی در هسته، کش و کنترلر مموری آن اعمال شده بود و IPC آن نسبت به K8 ارتقاء یافته بود. اما مهمترین مزیت K10 طراحی چهار هسته‌ای آن بود.

متاسفانه K10 در اوایل عرضه با مشکلاتی روبرو بود. اولین پردازنده‌های K10 بر اساس معماری Barcelona ساخته شده بودند و تحت نام Opteron به عنوان پردازنده‌های سرور به فروش می‌رسیدند. وجود یک نقص در معماری Barcelona (که به باگ TLB مشهور بود) باعث می‌شد که CPU قفل کند. AMD توانست با ارائه‌ی یک پچ نرم‌افزاری مشکل را تا حدودی برطرف کند؛ اما این پچ تاثیر بدی بر روی بازده و عملکرد پردازنده می‌گذاشت.

به دلیل نیاز به انرژی بالا برای اجرای همزمان ۴ هسته، پردازنده‌های K10 Phenom نمی‌توانستند به سرعت‌های کلاک بالا دست پیدا کنند. سریع‌ترین مدل پردازنده‌های چهار هسته‌ای Phenom سرعتی محدود به ۲.۶ گیگاهرتز داشتند، در حالی که سرعت پردازنده‌های دو هسته‌ای K10 که همچنان با نام Athlon به فروش می‌رسیدند تا ۲.۸ گیگاهرتز نیز می‌رسید.

AMD موفق شد کاستی‌های نسل اول Phenom را در Phenom II جبران کند. با گذار به فرآیند ساخت ۴۵ نانومتری، مصرف انرژی و گرمای تولید شده توسط CPU به شدت کاهش پیدا کرد که به AMD این اجازه را می‌داد تا سرعت کلاک را افزایش دهد. پردازنده‌های چهار هسته‌ای Phenom II که از نسل اول هسته‌های Deneb بهره می‌بردند می‌توانستند به سرعت ۳.۷ گیگاهرتز دست پیدا کنند.

از آنجایی که اندازه‌ی هسته‌ها در این نسل بسیار کوچک‌تر شده بود و فضای کمتری از CPU را اشغال می‌کرد، AMD توانست میزان کش L3 را سه برابر افزایش دهد. Deneb با مموری کنترلر DDR3 سازگار بود و در عین حال از DDR2 نیز پشتیبانی می‌کرد.

این مطلب ادامه دارد ...