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Athlon 64 FX y Athlon 64 vs. P4 Extreme (Parte I)
Enviado el 05/10/03 a las 02:00 por Noticias

AMD

Los procesadores de 64 bits de AMD, el Athlon 64 FX-51 y Athlon 64 3200+, ya están aquí, así como el nuevo P4 Extreme de Intel. Podemos decir sin dudar que ésto dará lugar a la comparación más excitante desde hace más de dos años. Publicamos la primera mitad de una traducción del artículo de Tom's Hardware.

AMD impactó hace unos meses con su "Hammer", y su archienemigo Intel contraatacó con su P4 Extreme para mantener su cuota. En estos momentos, AMD domina el 15'7% e Intel el 82'5% del mercado, con el 1'8% restante dividido entre VIA y Transmeta.

Las características más importantes del Athlon 64 y del Athlon 64 FX-51 son conocidas desde hace tiempo por ser similares a las de la versión para servidores/estaciones de trabajo (gama Opteron). La principal característica de Athlon 64 es que permite suavizar los baches de la transición del software desde los 32 hasta los 64 bits.

Al mismo tiempo, Apple insiste en que con su modelo G5, ofrecerá el sistema de sobremesa más potente del mundo. Aparentemente hay gente que cree esa clase de afirmaciones. Es cierto que el G5 también tiene soporte de 64 bits a la vez que mantiene compatibilidad con el software antiguo; pero, pese a todo, aún no hay un sistema operativo definitivo disponible para él.

Otros sistemas de 64 bits de mención son los Alpha 21364 (1150 MHz), el IBM PowerPC (1700 MHz), la gama Itanium 2 de Intel (1500 MHz) y los UltraSparc III Cu de Sun (1200 MHz). Comparado con estas CPUs, empleadas únicamente en sistemas de 64 bits profesionales, el Athlon 64 es la primera CPU que puede revolucionar el mercado de sobremesa y, por tanto, el mercado de masas.

Un detalle que hay que comentar también: el 8 de septiembre de 2003, Intel dio una rueda de prensa. Durante este evento intentó, entre otras cosas, animar a los periodistas a emplear programas de medida de prestaciones (benchmark) que aprovechasen las capacidades multi-thread del P4 (o sea, que mostrasen el potencial de la tecnología hyperthreading). Aparentemente, Intel está dolida ante el desinterés de la prensa en su tecnología, en favor de la euforia de Hammer.

Athlon 64 FX y Opteron: compartiendo diseño

El anuncio de AMD, publicado en multitud de medios, dice: Compra hoy un procesador de 64 bits para estar preparado para un futuro cambio a Windows XP 64. Esto no suena demasiado absurdo si tenemos en cuenta que la base de 32 bits (x86-32) tendrá que ser sustituida a medio plazo. A fin de cuentas, en 32 bits, el espacio de direccionamiento está limitado teóricamente a 4 GB, mientras que las necesidades de memoria siguen creciendo; esta barrera sólo se puede romper con el cambio a 64 bits (salvo mediante el uso de trucos de paginación).

Con sólo este argumento, Intel queda completamente desarmada, no pudiendo hacer frente con ninguno de sus P4, ni siquiera con el P4 Extreme. En diversas charlas, Intel ha intentado convencer de que la plataforma de sobremesa no se beneficiará de los 64 bits en un futuro cercano. Sin embargo, según varios rumores, también ha sido precavida y ha integrado extensiones de 64 bits "Yamhill" en el núcleo Prescott planeado para el 26 de noviembre. Pese a todo, ni siquiera los más veteranos empleados de la plantilla de 78.000 personas que trabajan en Intel ha podido confirmar o desmentir la existencia de un grupo secreto de desarrollo.

Una mala elección: colaboración con Nvidia

Nvidia fue elegida para colaborar en el lanzamiento del Athlon64. Esta cooperación se hace bastante evidente en los nombres: Athlon 64 FX y GeForce FX. Solo tres fabricantes de chipsets fueron considerados durante la preselección: ATI, Nvidia y VIA. La decisión se inclinó hacia Nvidia, por lo que los sistemas de prueba que se enviaron a todo el mundo estaban basados en el aún inmaduro chipset NForce 3. Por esta razón, Tom's Hardware empleó varias placas madre en sus pruebas, equipadas tanto con el chipset NForce-3 de Nvidia como con el K8T800 de VIA.

Algunos detalles sobre las pruebas: se probaron 18 procesadores de AMD e Intel durante 4 semanas. Algunos procesadores fueron el Athlon 64 3200+ (2000 MHz) para el mercado de masas, el Athlon 64 FX-51 (2200 MHz) para los jugadores ambiciosos, todas las CPUs Athlon XP conocidas (desde 2500+ hasta 3200+) con bus externo a 166 MHz y 200 MHz en cada caso, y todos los Intel Pentium 4, desde los 2'4 GHz hasta los 3'2 GHz, con bus externo a 133 y 200 MHz. El climax llegó cuando Intel envió al laboratorio de Tom's Hardware un P4 Extreme unos minutos antes de la publicación del artículo.

Algunos comentarios al margen para los amantes de los detalles: AMD envió un sistema completo Athlon64 FX-51 para pruebas. Estaba basado en una Asus S8KN con un chipset NForce3. A pesar de las reiteradas peticiones, el fabricante se negó a enviar un equipo del Athlon64 "normal". Sin embargo, un fabricante de placas madre nos ofreció el deseado procesador. Finalmente, puesto que la plataforma de AMD incluía 1 GB de memoria, el resto de los sistemas fueron actualizados a la misma cantidad.

Nvidia: bug en el NForce-3

El bajísimo rendimiento del AGP en el chipset NForce 3 puede ser claramente atribuido a problemas con el interfaz HyperTransport del NorthBridge. Esto queda patente ante la diferencia de hasta un 33'2% en el rendimiento, comparado con el de los otros chipsets.

Originalmente, Nvidia había decidido integrar un controlador RAID S-ATA en el Southbridge. Sin embargo, aunque dicho controlador existe en el NForce 3, Nvidia lo ha desactivado, pues no se podía garantizar el funcionamiento sin errores. Esta es la razón de que se hayan empleado también placas madre basadas en el chipset VIA K8T800 para las pruebas.

Nvidia puede ser un colaborador con un mejor perfil que VIA según AMD. Sin embargo, hay que recalcar que VIA, con el chipset K8T800, ofrece en estos momentos una solución para Athlon64 mucho mejor.

Vídeo para descargar: Athlon64 FX-51 vs. Athlon64 vs. P4 3'2 Extreme

Tom's Hardware ha filmado varios vídeos que muestran el lado fuerte y el débil de multitud de sistemas hardware. Entre estos estuvo el primer vídeo titulado "¿Qué ocurre si se quita el disipador de la CPU?", el cual alcanzó el status de culto.

Con éste, han llegado al número 10. Al igual que en el resto, han intentado conseguir la mejor calidad de imagen reduciendo al máximo el tamaño. Contiene diversos detalles de la comparativa entre las dos plataformas. Emplea el nuevo codec Divx 5.1 Pro, y está comprimido con ZIP. El resultado son 20MB para 3 minutos y 15 segundos, con sonido estéreo.

Para reproducirlo hace falta un procesador rápido, así como la instalación del último codec de Divx, el 5.1. Este codec se puede obtener en www.divx.com.

Vídeo: Mirror 1

Vídeo: Mirror 1

Vídeo: Mirror 3

Núcleo Athlon XP-64: 95% Athlon

En una inspección de cerca, el observador atento puede apreciar que la circuitería física del núcleo Hammer se parece mucho a la del viejo núcleo del Athlon. Una de las novedades de la nueva CPU x86 es su controlador de memoria integrado, para el que se ha hecho sitio en la zona en donde estaba la caché L2 de los núcleos Palomino y Thoroughbred. Quitando el controlador integrado de memoria y la mayor caché L2 (1 MB, asociativa de 16 vías), el resto de las características permanecen prácticamente inalteradas. Esto se puede apreciar en las fotos de la página de Tom's Hardware. Al igual que en los viejos núcleos, hay nueve unidades funcionales (3 ALUs, 3 AGUs, FADD, FMUL y FMISC, tres unidades de enteros y tres de coma flotante), y tres decodificadores x86 -el clásico diseño de AMD-. También casi inalteradas están las cachés L1 para datos e instrucciones, con un tamaño de 64KB cada una, aunque ahora con una circuitería de corrección de errores (ECC).

Las verdaderas innovaciones están en los detalles. En el corazón de la CPU está un "conmutador cruzado" (crossbar switch, XBAR), que se encarga de gestionar los flujos de datos entre el controlador de memoria, el núcleo de la CPU y los tres puertos HyperTransport. El Opteron incluye un controlador lógico que permite crear sistemas multiprocesador, frente al Athlon64, que está diseñado para sistemas uniprocesador. Esto implica que, en un servidor, se pueden conectar hasta 8 Opterons sin necesidad de un Northbridge.

También se ha añadido una unidad compatible con SSE2, la cual dispone del doble de registros que el Intel P4, así como 8 nuevos registros de propósito general (de 64 bits). Además, los 8 registros de propósito general de la arquitectura x86-32 han sido ampliados también a 64 bits. Otros cambios fundamentales afectan al sistema de proceso de comandos: los buffers de traducción de segmentos de memoria (Transition Look-aside) han sido mejorados para permitir mayores cargas de trabajo (hasta 1000 entradas como máximo). Básicamente, a mayor número de entradas, menor será la frecuencia con la que las tablas de traducción de direcciones tendrán que ser consultadas en la memoria principal. En último término, esto ahorra tiempo, por lo que las instrucciones se ejecutan más rápidamente. Comparada con las de los núcleos Thoroughbred y Barton, el TLB de AMD funciona con una menor latencia, lo que también permite aumentar la velocidad. El sistema de predicción de saltos también ha sido mejorado, de forma que el contador histórico puede almacenar hasta 16.000 entradas (el Athlon XP sólo podía con 4.000). Para poder usar mayores velocidades de reloj, AMD ha aumentado el pipeline de Hammer hasta un total de 12 etapas (el viejo Athlon XP tenía 10, mientras que los actuales Intel P4 y Xeon tienen 20). esto permite alimentar más rápidamente las unidades de ejecución con instrucciones consecutivas.

HyperTransport: un bus de alta velocidad sin apaños

Al contrario que las CPUs de Intel, que se comunican con el Northbridge a través de un clásico bus principal en paralelo, Hammer se apoya en un interfaz HyperTransport. El interfaz serie con velocidad variable permite al procesador alcanzar tasas de transferencia de hasta 3'2 GB/s en ambos sentidos simultáneamente, lo que significa un ancho de banda total de 6'4 GB/s. En comparación, el bus principal a 533 MHz del Pentium 4 permite una tasa máxima de 3'97 GB/s, pero no bidireccional. El ancho de banda del interfaz serie está diseñado para ser flexible. AMD ofrece la versión para servidores de Hammer (o sea, Opteron) con tres interfaces HyperTransport y con el controlador de memoria integrado. Para permitir que las CPUs vecinas accedan a la memoria principal, el Hammer usa el conmutador XBAR. Para instrucciones y direcciones, el conmutador XBAR dispone de buses de 64 bits.

Athlon64/FX: cinco modos de trabajo

LMEAtributos del
segmento de código
(bits L y D)
Modo
0x 0Modo "herencia" de 16 bits
0x 1Modo "herencia" de 32 bits
10 0Modo compatibilidad con 16 bits
10 1Modo compatibilidad con 32 bits
11 0Modo 64 bits
11 1Reservado

Según los bits activos en el registro LME, el procesador trabajará en un modo u otro según la tabla de arriba. Los modos "herencia" son 100% compatibles con código de 16 y 32 bits actual, mientras que los modos "compatibilidad" permiten la ejecución de código actual de 16 y 32 bits desde un sistema operativo de 64 bits.

Registros: 32 y 64 bits

Aunque suena muy inferior a lo que sugiere el nombre de "64 bits", la arquitectura x86-64 viene con un bus de direcciones físico de 40 bits, y uno virtual de 48 bits. Esto limita la memoria máxima del sistema a 1 TB (1024 GB). Por otra parte, también extiende los registros de 32 bits de la arquitectura IA-32 hasta 64 bits. Las aplicaciones que funcionen en modo "herencia" o "compatibilidad" sólo podrán usar los clásicos registros convencionales: EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESI, EDI y ESP. Pero cuando se trabaja en modo 64 bits, los registros se extienden mediante el prefijo "R", nombrándose desde RAX hasta RSP. Además, se añaden ocho registros nuevos, R8 a R15, también de 64 bits. Para cálculos de coma flotante, se han duplicado los registros de 128 bits de la arquitectura SSE, añadiendo los XMM8 a XMM15. Una vez más, sólo el modo 64 bits permite aprovecharlo.

El relevo del Socket 462: Sockets 754 y 940/939

El Socket 462 existe desde hace tiempo. Sin embargo, con el lanzamiento del Athlon 64, tiene sus días contados. El Athlon 64 "normal" emplea el nuevo Socket 754, y el Athlon 64 FX se enchufa en el Socket 940. La diferencia de pines se debe a que el Athlon 64 FX dispone de un controlador de memoria dual-channel, así como tres puertos HyperTransport. El Athlon 64 "normal" tiene un controlador single-channel, y un único puerto HyperTransport. El encapsulado mPGA, similar al de los Pentium 4 y Xeon, es común a todos los procesadores Hammer.

Intefaz de memoria integrada: sin Northbridge como intermediario

El concepto de sistema Hammer multiprocesador incluye un sistema de memoria local en cada CPU, de forma que una CPU determinada puede acceder a la memoria de las demás a través de un bus HyperTransport. Inicialmente, sólo la versión servidor del Hammer, el Opteron, incluirá dos canales de 72 bits. Con un total de ocho slots DIMM, esto permitiría acceder a un máximo de 8 GB. Pese a todo, la integración del controlador de memoria se puede considerar una limitación de la flexibilidad.

Fin de la primera mitad

Fuente: Tom's Hardware (en inglés).


 
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Noticia más leída sobre AMD:
Athlon 64 FX y Athlon 64 vs. P4 Extreme (parte II)


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