Opteron
— первый
микропроцессор
фирмы
AMD
, основанный на 64-битной технологии
AMD64
(также называемой
x86-64
). AMD создала этот процессор в основном для применения на рынке
серверов
, поэтому существуют варианты Opteron для использования в системах с 1-8 процессорами.
В июне 2004 года в
Top500
суперкомпьютеров
десятое место занял
(англ.)
(
— китайский суперкомпьютер, построенный на процессорах
Opteron
. В ноябре 2005 он опустился на 42 место, в связи с появлением более производительных конкурентов. Тогда в ноябрьском Top500 10% суперкомпьютеров были построены на базе процессоров AMD64
Opteron
. Для сравнения, на базе процессоров
Intel
EM64T
Xeon
были построены 16,2% суперкомпьютеров.
Содержание
Техническое описание
Ключевые особенности
Двумя важными технологиями, воплощёнными в процессоре
Opteron
, являются:
Прямая (без эмуляции) поддержка 32-битных
x86
приложений без потери скорости
Прямая (без эмуляции) поддержка 64-битных
x86-64
приложений (линейная адресация более 4
ГБ
ОЗУ
)
Первая технология примечательна тем, что во время анонса процессора
Opteron
единственным 64-битным процессором с заявленной поддержкой 32-битных
x86
приложений был
Intel
Itanium
(эмуляция 32-битного кода с использованием декодера
от 5 июля 2012 на
Wayback Machine
). Но при выполнении 32-битных приложений у Itanium наблюдалась критическая потеря скорости.
Вторая технология сама по себе не так примечательна, так как основные производители
RISC
процессоров (
SPARC
,
DEC
,
HP
,
IBM
,
MIPS
и другие) имели 64-битные решения уже много лет. Но совмещение в одном продукте этих 2-х свойств, напротив, принесло
Opteron
признание, так как он предлагал доступное и экономичное решение для запуска существующих x86-приложений с последующим переходом на более перспективные 64-битные вычисления.
Процессоры
Opteron
имеют интегрированный контроллер памяти
DDR SDRAM
. Это позволило существенно уменьшить
при обращении к памяти и исключить необходимость в отдельном чипе
северного моста
на материнской плате.
Многопроцессорные свойства
В
многопроцессорных
системах (более одного процессора
Opteron
на одну
материнскую плату
),
ЦП
взаимодействуют между собой с использованием архитектуры
посредством высокоскоростной шины
Hyper-Transport
. Каждый процессор может получить доступ к памяти другого процессора прозрачно для программиста. В отличие от обычной симметричной мультипроцессорности, в Opteron-ах используется технология
NUMA
(Non-Uniform Memory Access), когда вместо выделения одного банка памяти для всех ЦП, каждый процессор имеет «свою» память. Процессоры
Opteron
напрямую поддерживают 8-ми процессорные конфигурации, обычно применяемые в серверах среднего уровня. Более мощные серверы используют дополнительные дорогостоящие чипы маршрутизации для поддержки более 8 ЦП на плату.
Во многих компьютерных тестах, архитектура
Opteron
демонстрирует лучшую масштабируемость многопроцессорных систем чем Intel
Xeon
.
В системах на базе
Xeon
суммарная вычислительная мощность часто меньше, чем сумма производительностей отдельных ЦП. К примеру, система на базе
Xeon
может выполнять одновременно две параллельные задачи с производительностью 90 %, или четыре параллельные задачи с производительностью 80 %. Системы на базе
Opteron
значительно меньше подвержены этому эффекту, оправдывая выбор AMD в пользу применённого архитектурного решения. В дополнение,
Opteron
имеет интегрированный в процессор контроллер памяти, который позволяет обращаться каждому ЦП к своей памяти без использования шины HyperTransport. При необходимости обратиться к памяти другого процессора или при межпроцессорных взаимодействиях задействованными оказываются только инициатор и его контрагент, что сводит использование шины к минимуму. В многопроцессорных системах на базе
Xeon
напротив используется одна общая шина для обмена данными процессор-процессор и процессор-память. При возрастании количества процессоров, использующихся в одной системе на базе
Xeon
, увеличивается нагрузка на эту общую шину от конкурирующих запросов от разных процессоров. Это приводит к падению эффективности системы в целом.
Многоядерные процессоры Opteron
В мае 2005 года AMD представила первый «
многоядерный
» процессор
Opteron
. В настоящее время термин «многоядерный» компания AMD использует для обозначения «двухъядерных» процессоров; в каждом процессоре
Opteron
размещено 2 отдельных процессорных ядра. Это фактически удваивает вычислительную мощность доступную каждому процессорному разъёму на материнских платах, поддерживающих эти процессоры. Один процессорный разъём может теперь обеспечивать производительность двух процессоров, два процессорных разъёма — четырёх и так далее. Стоимость материнских плат весьма существенно увеличивается с увеличением количества установленных на них процессорных разъёмов, поэтому новые многоядерные процессоры теперь позволяют строить на базе относительно дешёвых материнских плат с меньшим количеством разъёмов высокопроизводительные системы, недоступные ранее.
Система нумерации моделей процессоров, используемая AMD, немного изменена в свете выхода нового многоядерного модельного ряда. Во время официального релиза AMD представила самый быстрый многоядерный
Opteron
, модель 875 с двумя ядрами, работающими на частоте 2,2
ГГц
. Самым быстрым одноядерным процессором
Opteron
на тот момент являлся «модель 252», работающий на частоте 2,6 ГГц. Для
многопоточных
приложений модель 875 демонстрирует более высокую производительность чем модель 252, но в однопоточных приложениях модель 252 опережает по производительности модель 875.
В сентябре
2007 года
были представлены четырёхъядерные модели Opteron на ядре
Barcelona
. Но из-за ошибки в ревизии B2 (BA) их поставки были приостановлены. В апреле
2008 года
с анонсом новых моделей ревизии B3 поставки были возобновлены.
Socket 939 и AM2
AMD так же представила
Opteron
-ы с разъёмом
Socket 939
, для снижения стоимости материнских плат в низкобюджетных серверах и рабочих станциях.
Opteron
-ы для Socket 939 идентичны процессорам
Athlon 64
с ядром San Diego, при этом они работают на гораздо более низких тактовых частотах, чем максимально возможные для них, обеспечивая чрезвычайно надёжную работу. Поскольку такая схема с пониженной частотой процессора означает очень большие возможности для
разгона
, эти процессоры пользуются большим спросом среди энтузиастов. С переходом настольных процессоров на
Socket AM2
процессоры серии Opteron 1yyy так же перешли на него.
Socket AM2+
В
2007
году AMD представила три четырёхъядерных процессора Opteron на Socket AM2+ для однопроцессорных серверов. Эти процессоры производились по 65 нм техпроцессу и аналогичны процессорам Agena (
Phenom
). Четырёхъядерные процессоры Opteron на этом сокете носили кодовое название Budapest. Модели имеют номера 1352 (2,10 ГГЦ), 1354 (2,20 ГГц) и 1356 (2,30).
Socket AM3
В
2009
году AMD еще три четырехъядерных процессора Opteron, но для Socket AM3. Эти процессоры производились про 45 нм техпроцессу и были аналогичны процессорам Deneb (
Phenom II
). Четырёхъядерные Opteron под Socket AM3 имеют кодовое название Suzuka. Модели имеют номера 1381 (2,50 ГГц), 1385 (2,70 ГГц) и 1389 (2,90 ГГц).
Socket AM3+
Socket AM3+
был представлен в 2011 году и является модификацией Socket AM3 для микроархитектуру
Bulldozer (микроархитектура)
. Процессоры Opteron 3xxx также выпускались на этом сокете.
Socket F (
LGA
) - это второе поколение сокетов Opteron. Этот сокет поддерживает процессоры с кодовыми названиями Santa Rosa, Barcelona, Shanghai и Istanbul. Socket F имеет поддержку
DDR2 SDRAM
с улучшенной шиной
HyperTransport
3.0.
В марте
2010 года
компания
AMD
выпустила первые в мире 12-ядерные серверные процессоры
Opteron 6100
архитектуры
x86
, под 1944-контактный
Socket G34
. В настоящее время существуют 16-ядерные версии процессоров Opteron и по этому показателю процессоры AMD превосходят аналогичные серверные версии процессоров Intel
. Socket G34 - это третье поколение сокетов Opteron.
Socket C32 - второй член третьего поколения сокетов Opteron. Этот сокет физически похож на Socket F, но не совместим с процессорами того сокета. Socket C32 использует
DDR3 SDRAM
и имеет другой ключ, чтобы предотвратить установку процессоров Socket F, которые могут использовать DDR2 SDRAM.
Модели
Все чипы Opteron 130 и 90 нм имеют трёхзначный номер модели, в виде «Opteron
xyy
». Первая цифра (
x
) показывает максимальное количество процессоров в системе:
1
— Предназначен для использования в однопроцессорных системах
2
— Предназначен для использования в двухпроцессорных системах
8
— Предназначен для использования в многопроцессорных системах (4-х или 8-ми процессорные системы)
Последние два значения в номере модели (
yy
) указывают на скорость процессора. Значения
yy
более 60 применяются в двухъядерных моделях.
Чипы Opteron после 90 нм имеют четырёхзначный номер модели, в виде «Opteron
xzyy
».
x обозначает принадлежность к серии:
1
— Предназначен для использования в однопроцессорных системах
2
— Предназначен для использования в двухпроцессорных системах
8
— Предназначен для использования в многопроцессорных системах (4-х или 8-ми процессорные системы)
Последние два значения в номере модели (
yy
) указывают на скорость процессора.