推土机Bulldozer入手前瞻及平台构建

lk111wlq · 发表于 2011-10-10 00:09

本帖最后由 lk111wlq 于 2011-10-10 09:56 编辑

AMD新一代桌面级高性能处理器——推土机（Bulldozer）经历了多次跳票和许多的猜测、传闻后，最终确定于美国时间10月12日正式发布。而经过这段时间陆续传出的消息，我们已经对它有了初步的了解，因此写下这篇文章作为大家入手推土机平台的一个借鉴。

由于本人手中没有推土机处理器与相应的主板，所得信息皆为网上搜集，如有错漏之处，欢迎各位指正。

本文出自www.pceva.com.cn，转载敬请注明出处。

目录：

Bulldozer理论部分
FX系列规格、市场定位
FX系列超频相关
FX系列主板部分
总结

资讯站http://www.pceva.com.cn/html/2011/cputech_1010/301.html

lk111wlq · 发表于 2011-10-10 00:09

本帖最后由 lk111wlq 于 2011-10-10 00:59 编辑

自K10时代，AMD的创新几乎是停滞不前，通过不断地改进K10架构支撑了这么多年，至今才见到全新设计的处理器架构，那就是Bulldozer架构、核心代号为Zembezi，并用FX系列替代原有的Phenom/Athlon品牌，家族编号为15h，也就是K15架构。关于Bulldozer的理论知识我并不想说太多，此前AMD在computex 2011与22届Hot Chips及各类场合均对此进行过解说，故在此仅节选部分进行说明，有兴趣的可以自行深入。

CPU架构部分

Bulldozer Die Shot

全规格的桌面级产品中，拥有四个Bulldozer模块（八核心），每个模块拥有独立的2MB二级缓存，以及共享的8MB三级缓存、四条HyperTransport3.1总线、双通道72bit的DDR3内存控制器、I/O输入输出。六核心（三模块）和四核心（双模块）型号都是对全规格的部分模块和二级缓存进行屏蔽得来的，其他规格全部相同。

模块化概念与性能

单个模块Module示意图

对于模块化设计，大概有两种看法：

1）八核心八线程：每个“核心”包含：一个整数计算单元，与模块内另一“核心”共享的前端部分（Fetch、Decode等）、64KB的一级缓存、浮点计算单元、以及2MB的二级缓存
2）四核心八线程：每个“核心”包含：二个整数计算单元，前端部分（Fetch、Decode等）、64KB的一级缓存、浮点计算单元、以及2MB的二级缓存

上述两种看法并没有绝对的对错，但要说的是，如果按照八核心的看法，人们很容易拿过去K10的架构规格来对比，而按照这种思路，推土机的“单核心”规格相比Phenom II是有所缩减的，每个整数运算单元减少了一个ALU（Arithmetic Logic Unit，算术逻辑单元），而整数运算单元中总共就三个ALU单元，因而单线程性能表现的比K10还要差，这是大多数人不乐意看到，也较难接受的，之前网上对推土机IPC（Instruction per Cycle）下降的争论就是围绕这点展开，AMD官方曾经说过推土机的IPC是有提升的，但是结合现在泄露出来的测试数据来看，推土机IPC下降确实已经成为事实。
如果按照四核心八线程的看法，由于Bulldozer架构模块化设计的性能发挥需要相应的优化（操作系统、软件、游戏引擎等），目前的表现并不尽人意，与Phenom II物理六核心的默认性能较为接近，甚至部分项目有所不如。

AMD官方宣传的说法是八核心处理器，但根据bulldozer的物理规格和实际表现，我们更倾向于能够实现八线程运算的物理四核心处理器这种看法，而为了照顾普通的用户，后文两种说法都有使用。

新的特点

Bulldozer处理器采用AM3+接口，同时AM3+插槽的9系列主板向下兼容AM3的Athlon II/Phenom II处理器，而采用AM3插槽的部分8系/7系主板也可通过刷新BIOS，但并未从AMD官方得到确认，详情见后文。

Bulldozer处理器将支持更低的内存电压以及更高的默认频率，并且Bulldozer处理器的内存控制器（IMC）性能比K10有较大的提升。但是，默认支持1866MHz的内存频率，对应的内存读/写/复制性能却没有提高太多，反映出内存效率并没有获得较大的提升，CPU-NB仍将成为AMD平台内存性能的瓶颈。

新的节能技术Core C6 State：模块内的两个核心全部空闲时，可通过Power Gating关掉Core VSS，从而彻底关闭核心；恢复时则重新载入关闭前的状态，但是会不会跟CNQ初期一样因响应速度慢而影响性能，有待考证。

Turbo Core 2.0：这里借一张图来说明

Turbo Core 2.0在原有半数核心频率提升模式（Max Turbo Boost）的基础上增加了提升所有核心频率的新模式（All Core Boost）。与Thuban相同，Turbo Core在激活时VID提升的现象仍可能存在，且关闭Turbo Core时，部分主板VID发生变化导致Offset电压跟着变化，因此要特别注意超频时的电压设定。同时，超过一定的功耗/温度时，Turbo Core2.0将失效，恢复为默认频率，若温度继续升高则启动过热降频功能。所有FX系列处理器皆支持Turbo Core2.0，以首批发布中的FX-8150型号为例，默认主频为3.6GHz，最大Turbo频率为4.2G（双模块4核心），主频提升600MHz，将获得小幅度的性能提升。

所有的FX系列处理器都不锁倍频，具有较大的超频潜力和可玩性。

lk111wlq · 发表于 2011-10-10 00:09

本帖最后由 lk111wlq 于 2011-10-10 01:00 编辑

首批发布的FX系列处理器分别有8核心、6核心、4核心三种规格，均拥有8MB的L3缓存，全部不锁倍频，TDP分为125W/95W。其中最高型号FX-8150，默认主频达3.6G，仅比X4 980BE的3.7G低100MHz，且通过Turbo Core可将半数核心提高至4.2GHz的频率，但IPC下降的情况下，单线程性能与3.6G左右的K10相当。

价格上，目前已知FX-8150的价格约为245美元/1562人民币，最低的FX-4100也要175美元/1116人民币左右，在国内上市初期，千元以上是肯定的了。

FX系列处理器均采用32nm SOI工艺制造，前不久的消息显示，因芯片代工合作伙伴GlobalFoundries德国工厂的生产良率、增产、制造问题，32nm的Llano处理器供货量无法保证，而Llano的良品率问题主要来自CPU与GPU分别使用SOI和Bulk-CMOS之间的通讯问题导致的，推土机由于全是SOI工艺，可能情况反而会好点。

CPU编号解读

推土机实物OPN编号

FD8150FRW8KGU
FA1 1136EPM
F153423110011

第一行：如下图所示

第二行：FA为核心类型，代表推土机，Llano为DA，Zacate为EA；1可能是指代第一代推土机，第二代推土机估计为2，早期的没有这项数字编号，但有待确认；1136为周期，11年第36周；最后三位仍为流水线代号，没有太大意义。

第三行仍旧为CPU的识别码，与盒子上的条码相同，作为保修的凭据。

开核的可能性

Bulldozer结构框图

Bulldozer在全规格的基础上通过屏蔽手段得到6核心和4核心处理器，因此有两种情况：如果被屏蔽的模块属于硬性屏蔽，例如将相应的模块进行物理报废，那么该模块不存在“开核”可能；如果被屏蔽的模块属于非硬性屏蔽（BIOS层限制），那么与SB750上的ACC能开核一样，该模块存在“开核”的可能。这2年流行的开核事件AMD并未作出表态，但相当于默许，而如今的推土机是否能延续开核的“性价比”路线，还要看AMD和各主板厂商的情况了。

Bulldozer平台市场定位

从上图可知，Bulldozer取代Phenom II成为新一代的发烧级、高性能桌面平台，那么，推土机较适用于哪些人？
前文说过，推土机是以模块化为设计理念：如果数整数运算单元，有八个，如果数浮点计算单元，那么只有四个（桌面级）。L2、L3缓存增大，其余部分没有大的变化。而按照推土机官方的说法，在浮点计算性能足够的情况下，增加的一个整数运算单元能有效提升处理器的整体运算能力，但这种设计需要系统、软件作出相应的优化。而此前有部分使用者反映，推土机的媒体运算能力显著，但在游戏中的表现较差，想必是因为线程的利用效率问题导致的。当然，我们并不想过早地给它下结论，因此有相关需求（媒体运算）的用户可以关注推土机的实际表现。
价格上，首批发布的最低型号FX-4100也要千元以上，再加上较高功耗对主板的需求，Bulldozer平台的整机预算将在5000元左右。

lk111wlq · 发表于 2011-10-10 00:09

本帖最后由 lk111wlq 于 2011-10-10 09:55 编辑

1）FX系列处理器的超频与Athlon II/Phenom II没有太大的变化，与Thuban核心的黑盒产品相似，调节项目同样为CPU电压、NB电压、CPU-NB（IMC）电压、内存电压和外频、CPU倍频、CPU-NB倍频、内存分频，且主板孔距、扣具与AM3通用；
2）CPU倍频与CPU-NB倍频均开放调节，FX-8150的倍频可达31，基于200MHz的外频，可以说风冷超频只需加CPU电压、无脑拉倍频即可，CPU-NB倍频、内存分频也是同样的方法。

然后来看看首批发布的顶级型号FX-8150的超频潜力：

推土机的超频思路与此前的黑盒产品相同，即超外频与超倍频两种，通过不同的组合方式可以达到十分多样化的CPU、CPU-NB、内存设定

外频联动CPU、CPU-NB、内存频率，超外频时请注意相应的倍频、分频设置，图中红色数值部分仅供参考，请根据CPU体质来设置，切勿照搬。超频及排除故障的时候，也可以按以下的思路分三大步走：外频/倍频->CPU-NB倍频->内存分频。

超频相关：
1）由于官方HT3.1版本为3200MHz（6400MT/s），因此CPU-NB>=HT>DRAM可能不再适用，不过目前主板均为HT3.0（默认2000MHz，最大13倍频即2600MHz），这点有待确认；
2）CPU-NB频率默认为2000MHz，默电超频至2600MHz左右没有悬念，极限频率则有待确认；
3）FX系列处理器的内存控制器有可能与Llano相同，故支持内存频率较高，默认1866MHz不是问题，甚至有2400MHz的成绩出现；
4）内存分频可能有2400（1：1.8）选项，详情视主板而定；
5）超频时务必关闭Turbo Core功能
6）节能项目CC6与C1E、CnQ的具体情形未知，K10STAT在基于K10架构的Llano上能够使用，15h的Bulldozer架构理论上不再适用，而出自AMD的PSCheck 1.34版本确定可以对FX系列处理器进行实时vid、CPU倍频调节。
7）CPU功耗与主板供电需求：随着频率和电压的提升，推土机的功耗也在增加，对主板的供电需求也提高不少。根据部分测试的数据来看，默认情况下的FX-8150满载功耗十分接近TDP的125W，而加压至1.475v后超频至4.8GHz的FX-8150，仅仅是进行Cinebench R11.5的测试时，CPU功耗就达到了268W。因此特别提醒，要进行大幅度的超频，一张好的主板是必不可少的，如果在主板上省钱的同时又企图超频，会有烧主板的危险！

lk111wlq · 发表于 2011-10-10 00:11

本帖最后由 lk111wlq 于 2011-10-10 09:52 编辑

前面说过，AM3+（Socket 942）接口的FX系列处理器配备的主板为9系列芯片组——9xx的北桥芯片和SB950南桥芯片。

我们先来看看主要的9系、8系、7系芯片组之间的区别

北桥芯片规格对比

资料参考http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_AMD_chipsets

主要特点汇总如下：
1）最大的变化是HyperTransport升级为3.1版本，带宽可达6.4GT/s，但是，目前各大主板厂商的990FX芯片组最高型号主板均只支持HT3.0
2）全面支持IOMMU (Input/Output Memory Management Unit)，一种用于虚拟机领域的硬件加速技术，与Intel芯片组的VT-d类似
3）9系列芯片组均无集成显卡，故9系列主板将不再配备DVI/VGA/HDMI接口
4）9系列芯片组获得NVIDIA的SLI授权
5）南桥原生6 x 6 Gbps，基本与SB850相同（SB850之前型号均无原生SATA 6 Gbps）
6）SB950支持RAID 0, 1, 10,5，最新的AHCI驱动已支持固态硬盘修剪（TRIM）指令

从上面可以看出，9系芯片组规格与890FX最相近，TDP也相同，分别为18W、6W。

主板AM3/AM3+插槽部分

AM3插槽示意图

AM3+插槽实物图

仔细观察会发现，两者只有“25”处不同，AM3+比AM3多了一个孔位

早在4月份，就有人曝推土机CPU针脚的实物图

上图右下角空缺位，对应AM3插槽示意图上“25”位置。如果上述针脚图片属实，那么AM3插槽是能够插上AM3+的CPU的，但AM3/AM3+插槽的区别还不仅于此。

包括上图在内，一共有6张图片表明，AM3+插槽在孔位大小、电压频率/功率损耗、电流大小/噪音、原装扣具都与AM3有所不同，因此AM3的插槽无法支持AM3+的FX系列Bulldozer架构的处理器是可以理解的，也解释了各大厂商采用原有8系芯片组但更换AM3+插槽新主板的举动。但与AMD官方说法相悖的是，各大厂商的部分AM3主板也提供了AM3+处理器支持。

以技嘉的顶级890FX+SB850主板GA-890FXA-UD7为例，它采用AM3插槽，但在特性中明确表明了对AM3+处理器的支持，甚至连部分880G、870、760G主板也提供了AM3+支持，支持方式均为刷新BIOS。

然后我们再注意一下对应的990FX+SB950的顶级型号

对比两者的BIOS部分会发现，GA-890FXA-UD7最新BIOS的发布日期为2011/7/28，而GA-990FXA-UD7自2011年5月24日的F2开始，目前最新的版本已经是F6E，发布日期为2011/10/06， BIOS更新显得十分频繁。其中最主要是AGESA版本（AMD支持64位操作系统的处理器的程序库）的更新，而在9系列芯片组主板上使用较早版本BIOS的同时使用64位操作系统，有发现部分测试成绩异常的情况，32位操作系统是否有同样问题还未确定。其他8系列/7系列的AM3插槽主板也是类似的情形，最新版本的BIOS要落后于对应9系列主板的BIOS，因而实际的支持情况来说，并不乐观。

FX系列处理器主板的选购汇总为以下几点：

1）9系列芯片组可以获得最完整FX处理器支持，各大厂商的BIOS更新进度有所不同，且是价格略贵；
2）8系列芯片组各大厂商均有8系芯片组配合AM3+插槽的主板，以新型号或新版本的形式出现，价格上与同芯片组的AM3主板相差不大，但BIOS更新进度较缓慢；而AM3插槽的主板，FX系列处理器的实际支持情况未知，且BIOS更新比AM3+主板还要更缓慢；
3）7系列芯片组AM3+插槽的主板还是有望获得FX处理器支持的，而AM3插槽的主板，
想要获得FX系列处理器的支持，还要视相关主板厂商的态度，毕竟芯片组过于老旧，且大部分主板无法满足推土机超频的供电需求。

总的来说就是：如果以AMD的Bulldozer平台为/选购升级目标，请尽量购买9系列芯片组主板，预算有限的话才考虑相应的8系列/7系列AM3+主板，不推荐AM3插槽的主板使用FX系列处理器。而无论选择什么主板，都请刷新最新的BIOS以支持FX系列处理器。

对各平台的影响

对X58平台：作为上一代高性能平台的X58芯片组，上一代的I7系列处理器虽然功耗大，但在性能上仍保持着较高水平，且经过漫长的市场更迭，相关产品的价格已经有所降低，加上三通道内存的支持，X58平台综合性价比其实并不输给Bulldozer。而X58平台的劣势在于，主板大多数为工包、二手、库存，比较难买，且南桥与周边芯片规格也比较老旧。

对SNB-E平台：X79平台与Bulldozer平台的主要用户与芯片组规格都比较接近，且以多线程应用为主，而根据目前情况来看，SNB-E在性能上领先FX系列处理器已经毫无疑问，但相对的，构建SNB-E平台的花费也较为昂贵，属于追求极致性能、资金充足的用户，而此类用户在FX系列处理器的对象中占了不小的比例，因此会受到其影响。

对Sandy Bridge平台：从官方的宣传来看，FX-8150定位于2600K与2500K之间，从性能上来说较为接近，价格上也持续了一贯的性价比路线，最高型号8150价格约1600人民币，与2500K相当，但最低型号的FX4100也要上千元，各型号间差价并不大，产品分布显得有些集中。但是，SNB平台仅有2个SATA3，无法双16x交火，且大部分CPU无法超频，加上FX系列处理器突出的媒体处理能力，在部分应用上推土机还是具有较大的竞争力。

对Phenom II平台：Phenom x6无论是默认还是超频，性能都不输于FX-81xx多少，x6甚至能够在部分项目中超过它，纯粹的高频率在IPC降低的情况下并没有带来太大实际上的提升；推土机的四核双线程在媒体运算及相关能力上有所提升，但只对有相应需求的用户吸引力较大，对一般的家用用户来说，两者差别并不大，而且推土机由于上市初期，平台构建上的花费要高于即将退出市场的Phenom II系列。当然，为了享受最新的高性能处理器而搭建平台的玩家，在性能满足要求、预算充足的情况下，FX系列处理器的确值得入手一玩。

lk111wlq · 发表于 2011-10-10 00:16

本帖最后由 lk111wlq 于 2011-10-10 00:46 编辑

与K10相同/相近的地方：芯片组规格、CPU-NB性能、功耗要求、超频思路
与K10不同的地方：单模块双线程、32nm新制程、单线程性能降低、支持1866内存分频、新的节能技术Core C6 State、Turbo Core 2.0

推土机是AMD自八年前的K8以来，对处理器架构的最大改革，且仍有开发的潜力。但由于目前的操作系统、软件程序、游戏等还来不及跟进、作出相应的优化，使得目前FX系列处理器的性能表现不尽人意，加上受人们观念中核心数定义的影响，以及全新的模块化设计导致的线程利用问题，需要我们更多的耐心去等待它的完善。同时，AMD也要加强在软件、游戏方面的公关，以尽快提供相关的优化。

ABC毒药 · 发表于 2011-10-10 01:03

表示最大倍频47的BLACK秒杀他31。。
我更期待990FX板子。。
另外想确定一点。。990FX是可以拆分4X8的把

lk111wlq · 发表于 2011-10-10 01:06

回复 7# ABC毒药

是的，芯片组那里的x8 quad就是4x8，可以CF或SLI哦

wsy2220 · 发表于 2011-10-10 01:12

分析得很好，等着低价收6核PHENON II

batlv4 · 发表于 2011-10-10 01:15

本帖最后由 batlv4 于 2011-10-10 01:18 编辑

等着用推土机架构的APU，推土机就算了，刚为了超，买了一块Z68，唉，推土机啊，等你那么久了，还是让我那么不尽兴，唉！喜欢你的模块化架构，可惜现在的软件，无语了！用推土机架构的APU了！

fanlei501 · 发表于 2011-10-10 01:25

好文

认真拜读了一遍

135tt · 发表于 2011-10-10 01:35

某版的文章不错。拜读了，加油

鼠标仔 · 发表于 2011-10-10 01:36

回复，等明天慢慢品读~

ABC毒药 · 发表于 2011-10-10 01:47

回复 8# lk111wlq

也就只对这个感点兴趣了- -。

风林火山 · 发表于 2011-10-10 03:28

对Phenom II平台：Phenom x6无论是默认还是超频，性能都不输于FX-81xx多少，x6甚至能够在部分项目中超过它，纯粹的高频率在IPC降低的情况下并没有带来太大实际上的提升；推土机的四核双线程在媒体运算及相关能力上有所提升，但只对有相应需求的用户吸引力较大，对一般的家用用户来说，两者差别并不大，而且推土机由于上市初期，平台构建上的花费要高于即将退出市场的Phenom II系列。当然，为了享受最新的高性能处理器而搭建平台的玩家，在性能满足要求、预算充足的情况下，FX系列处理器的确值得入手一玩。

````````````````````````为什么AMD不出 32MN的六核啊·············

ABC毒药 · 发表于 2011-10-10 03:38

回复 15# 风林火山

FX6100不就是么。。

karl.12 · 发表于 2011-10-10 08:57

推土机上市最大的价值就是让老速龙退市抄底

solonace · 发表于 2011-10-10 09:39

电源厂商又高兴了，CPU和显卡的功耗依然居高不下

royalk · 发表于 2011-10-10 09:40

对推土机来说，IPC下降还有补救机会，这功耗我看是没救了
JF说的8核/IPC提升是互相矛盾的，只能取其一

zerozhong · 发表于 2011-10-10 09:44

PII X4表示后继者仍需努力啊

推土机Bulldozer入手前瞻及平台构建

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