AMD Athlon 64系列終極報告（上）：
盡管在X86-64的64位擴展上，AMD目前遇到了一些推廣方面的阻力。然而作為世界上頂尖的處理器制造廠商之一，AMD仍然具備非凡的實力。他們的新王牌——K8顯然在常規(guī)32位領(lǐng)域也作足了準備和Intel繼續(xù)拼殺。這一部分目的的達成，在失去了指令集的優(yōu)勢后，就必須更多依賴整個系統(tǒng)的架構(gòu)以及處理器的核心架構(gòu)。在這個兩方面，AMD也采取了許多措施，實現(xiàn)了K8的32位性能相對K7質(zhì)的飛躍，從而完全具備了同Intel在32位領(lǐng)域一爭高下的強大實力！
那么相比之下，K8在系統(tǒng)的架構(gòu)這部分究竟有哪些主要的變動呢？下面我們就為大家做一些粗略的分析。
● 舊有架構(gòu)的缺陷
我們都知道：處理器主要同兩類外部設(shè)備進行信息交換，其一是內(nèi)存，其二是I/O設(shè)備（包括顯卡、硬盤等等）。對于桌面系統(tǒng)而言，通常的做法是設(shè)置南北橋兩個外置芯片，由外置的前端總線連接CPU和北橋，負責(zé)單個或多個CPU同內(nèi)存和I/O設(shè)備的信息傳輸。
這方面的例子有AMD的上一代K7架構(gòu)，如上圖。它采用同為點對點傳輸?shù)腅V6前端總線技術(shù)，前端總線數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率為總線運行頻率的2倍，即200×2＝400MHz。不過，雖然在處理器與北橋芯片之間使用點對點傳輸，然而多處理仍然必須共享集成在北橋里的內(nèi)存控制器。
Intel P4 3.2GHz則仍使用沿襲自P6架構(gòu)的多處理器共享式AGTL＋前端總線技術(shù)，如上圖。不過，Intel將前端總線數(shù)據(jù)傳輸率提升為總線運行頻率的4倍，即200×4=800MHz。多處理器間不僅共享前端總線，同時還必須共享集成在北橋里的內(nèi)存控制器。
這兩種辦法存在兩個主要缺點，其一是由于前端總線和內(nèi)存控制器外置，導(dǎo)致CPU同內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換時的延遲較大；其二是由于AGP顯卡等I/O設(shè)備和內(nèi)存一起共享前端總線同單CPU或多CPU交流，特別是在多處理器的環(huán)境下，由于前端總線為多處理器共享，造成前端總線“交通擁擠“，效率不佳。
● 全新架構(gòu)的改良
因此，新的K8核心處理器使用了全新的北橋架構(gòu)，把舊有北橋一分為二，將傳統(tǒng)北橋的內(nèi)存控制器和北橋總線接口內(nèi)置到CPU核心中，而傳統(tǒng)北橋中的AGP控制器以及同南橋進行數(shù)據(jù)交換的接口界面則仍然外置。新的北橋架構(gòu)通過外置Hypertransport總線將北橋的內(nèi)置部分同外置部分的AGP控制器等連接在一起。下面，我們給出傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與K8結(jié)構(gòu)的區(qū)別圖如下：
傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與K8結(jié)構(gòu)的區(qū)別圖（點擊放大）
對于Athlon64、Athlon64 FX51以及Opteron14系列處理器來說，內(nèi)置北橋具備一條最大位寬16bit，最大運行頻率800MHz的雙向傳輸Hypertransport總線。它同外置的北橋其余部分進行連接，峰值帶寬達到了6.4GB/s，超過了以前K7系統(tǒng)的3.2GB/s，與Intel P4的6.4GB/s持平。
雖然數(shù)值上與Intel P4的6.4GB/s持平，但是不要忘記，Hypertransport支持雙向點對點傳輸，況且從原來的外置北橋中移走了內(nèi)存部分。而對于Opteron的其它系列處理器來說，這個連接數(shù)目則增加到3條，使Opteron具備連接多處理器的能力。
通過使用新的北橋架構(gòu)和新的總線，改正了舊北橋結(jié)構(gòu)的兩個主要缺點，使處理器同內(nèi)存、外設(shè)接口的性能獲得了較大的提升。<
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