AMD bringt 2011 zwei neue CPU-Rechenkerne: Bobcat soll ab dem ersten Quartal flache Notebooks bis 13 Zoll antreiben, Bulldozer im Laufe des Jahres Server. ZDNet erklärt, was der Intel-Konkurrent plant.
"The Future is Fusion" wirbt AMD[1] bereits seit letztem Jahr. Gemeint ist damit die Kombination von CPU und GPU auf einem Chip - eine der Triebfedern hinter der milliardenteuren Übernahme des Grafikspezialisten ATI. Wie sich AMD die Fusion-Zukunft genau vorstellt, war bislang nicht klar. Anfang 2011 soll es mit dem Net- und Notebook-Prozessor Ontario soweit sein.
Neben einer noch nicht näher bezeichneten DirectX-11-GPU soll in Ontario auch ein neuer Core namens Bobcat zum Einsatz kommen. Geräte auf Ontario-Basis sollen schon im ersten Quartal 2011 auf den Markt kommen.
AMD hat im nächsten Jahr aber noch mehr vor: Mit Bulldozer soll ein zweiter völlig neuer Rechenkern erscheinen, bei dem nicht der stromsparende Betrieb, sondern die Performance Priorität hat. Einsatzzweck sind High-Performance-Desktops, Workstations und Server. ZDNet stellt beide Architekturen vor.
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Bulldozer und Bobcat: AMDs neue Cores im Überblick[2]
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Bobcat bietet im Gegensatz zu Intels Atom Out of Ordner Execution, aber kein Hyperthreading (Bild: AMD).
Im Gegensatz zum Atom bietet Bobcat Out of Order Execution[3], was die Pipelines der CPU besser auslastet und so die Performance steigert. Intel verzichtet auf das Feature, da der Leistungszuwachs deutlich unter dem zusätzlichen Stromverbrauch liegt. Zur Auslastung der Pipeline setzt Intel stattdessen auf Hyperthreading, was der Bobcat-Core nicht beherrscht.
Bobcat unterstützt den X86-64-Befehlssatz sowie SSE 1 bis 3. Neuere Varianten wie AVX oder hardwarebeschleunigte AES-Verschlüsselung bleiben aber außen vor. Hardwaregestützte Virtualisierung soll aber implementiert sein. AMD will den neuen Core so gestaltet haben, dass er relativ einfach an unterschiedliche Konfigurationen (einen, zwei oder vier Kerne) und Fertigungsprozesse angepasst werden kann.
Er soll 90 Prozent der Performance K8-basierter Produkte wie dem Athlon II erreichen, dabei aber nur die Hälfte der Die-Fläche und einen Bruchteil der Energie benötigen. Was von diesen Versprechen in der Praxis eingehalten wird, muss sich freilich erst zeigen.Ontario wird AMDs erster Chip, der CPU und GPU auf einem Die[4] vereint. Darauf sollen bis zu zwei Bobcat-Cores, eine DirectX-11-GPU sowie ein DDR3-Speichercontroller zu finden sein. Bezeichnet wird das Produkt als APU (Accelerated Processing Unit).
Ontario kombiniert einen oder zwei Bobcat-Cores mit einer DirectX-11-GPU. Note- und Netbooks mit dem Chip sollen im ersten Quartal auf den Markt kommen (Bild: AMD).
Vor einigen Wochen sind Benchmarks an die Öffentlichkeit gelangt, die die Leistungsfähigkeit Ontario im Distributed-Computing-Projekt BOINC[5] zeigen. Gemessen wird dabei immer die Performance eines Rechenkerns.
Ein Ontario mit unbekannter Taktfrequenz erreicht eine Integer-Rechenleistung von 3,047 GFlops[6], ein Atom D510 mit 1,6 GHz nur 1,892 GFlops. Auch im Fließkommabereich sieht es mit 1,351 zu 0,735 GFlops nicht besser für Intel aus.
Den stromsparenden Atom leistungsmäßig zu überflügeln, ist freilich nicht schwer. Die Frage ist ist nur, wieviel mehr Energie dazu notwendig ist. Offizielle Antworten darauf gibt es bislang nicht.
Ontario wird beim Auftragsfertiger TSMC in einem 40-Nanometer-Bulk-Prozess hergestellt. Zumindest für diesen Chip greift AMD damit nicht auf Global Foundries[7] zurück, in das die Fertigungskapazitäten ausgelagert wurden.
Vermutlich Mitte 2011 will AMD mit Llano eine weitere APU vorstellen. Sie soll in leistungsfähigeren und größeren Geräten wie Standard-Notebooks zum Einsatz kommen. Llano verwendet aber weder Bobcat noch Bulldozer, sondern einen K10-basierten Rechenkern, der nach Angaben von AMD etwas überarbeitet wird.Mit Bulldozer will AMD im Workstation- und Serverbereich auftrumpfen. Der Schlüssel dazu ist, Intels Hyperthreading-Konzept etwas entgegenzusetzen.
Anstatt nur die Registersätze zu verdoppeln, verfügt ein Bulldozer-Core auch über zwei komplette Integer-Verarbeitungseinheiten mit jeweils eigenem Scheduler, eigener Pipeline und eigenem L1-Datencache. Die Fließkommaeinheit (FPU) ist pro Kern allerdings nur einfach vorhanden. AMD nennt eine solche Einheit nicht Rechenkern, sondern spricht von einem Modul. Der Vorteil ist, durch die gemeinsame Nutzung von Ressourcen einen deutlichen Leistungszuwachs im Integer-Bereich bei moderater Zunahme der Die-Fläche zu erreichen.
Bulldozer soll zunächst als Server-Prozessor auf den Markt kommen (Bild: AMD).
Eine CPU auf Basis von Bulldozer wird aus mehreren Modulen bestehen. Die Interpretation von AMD lässt indes aufhorchen: Obwohl ein Modul durch gemeinsam genutzte Ressourcen eben keine zwei Cores repräsentiert, spricht der Chiphersteller beispielsweise bei einem Prozessor mit zwei Modulen von einen Quad-Core-Chip.
Ein Quad-Core-Prozessor von Intel wie der Core i7 bietet hingegen vier vollwertige Cores inklusive FPU, die zudem über Hyperthreading verfügen. AMD hat mit Interlagos (16 Cores, Server), Valencia (8 Cores, Server) und Zembezi (8 Cores, Client) mehrere Bulldozer-Chips angekündigt., die mehr vollwertige Integer-Ausführungseinheiten haben als Intels 8- und 4-Core-CPUs.
Der Bulldozer-Kern wird die erste CPU aus dem Hause AMD sein, die den SSE-Nachfolger AVX unterstützt. Intel will den Befehlssatz in seiner kommenden Sandy-Bridge-Architektur implementieren. Vorgesehen ist auch eine Einheit zur hardwarebeschleunigten AES-Verschlüsselung. Die Prozessoren sollen im 32-Nanometer-Verfahren (Hi-K Metal Gate[8]) bei Global Foundries gefertigt werden. Clock Gating[9] soll dafür sorgen, dass sich die einzelnen Module besser übertakten lassen als dies mit der Turbo-Core-Technik beispielsweise beim Phenom II X6[10] der Fall ist.
AMD verspricht für Bulldozer im Vergleich zum 12-Core-Prozessor Magny Cours bei gleicher TDP ein Drittel mehr Kerne und einen um 50 Prozent höheren Durchsatz. Diese Werte haben jedoch nur wenig Aussagekraft. Wie konkurrenzfähig der Chip tatsächlich ist, müssen Benchmarks zeigen.
Fazit und Ausblick
AMD hat sich für 2011 viel vorgenommen: Mit zwei neuen Cores will das Unternehmen leistungsmäßig zu Intel aufschließen. Oberstes Ziel wird es sein, Wettbewerbsfähigkeit nicht mehr nur über den Preis herstellen zu können. Nur so lässt es sich nachhaltig profitabel wirtschaften.
Prognosen, wo AMD im nächsten Jahr mit seinen neuen Chips technisch steht, sind schwierig. Viele Details wie Cache-Größen und Taktfrequenz sind noch nicht bekannt. Zu beachten ist auch, dass Bulldozer vermutlich schon gegen die die nächste Intel-Architektur Sandy Bridge konkurrieren wird. Optimistisch stimmt aber, dass AMD gegen mehr vollwertige Integer-Ausführungseinheiten bieten.
Die Bobcat-Architektur wird aufgrund der Out of Order Execution vermutlich deutlich schneller sein als ein Atom. Diesen Schluss lassen die Eckdaten sowie die bekannt gewordenen Benchmarks zu. Offen ist hingegen, ob AMD auch in Sachen Stromverbrauch eine attraktive Lösung bieten kann.
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