Länsipuolen prosessori

Llano-sirun CPU-osio perustuu vanhaan Stars-arkkitehtuuriin, joka on käytössä myös nykyisissä Phenom II - ja Athlon II -prosessoreissa. Llanon tapauksessa rakenteeseen on kuitenkin tehty muutamia muutoksia ja parannuksia. Suurin muutos on tietysti AMD:n siirtyminen 45 nanometrin valmistustekniikasta 32 nm tasolle. Jo pelkästään pienempi valmistusprosessi mahdollistaa tiettyjä tehonkulutukseen ja lämmöntuottoon liittyviä etuja verrattuna samaan piiriin isommalla prosessilla valmistettuna. Fusion-tekniikkaan liittyvien komponenttien lisäys lähes tuplaa Llanon transistoreiden määrän Deneb-ytimiin verrattuna ja lopulliseksi määräksi tulee 1,45 miljardia transistoria.



Kannattaa muistaa, että Sandy Bridge -pohjaiset prosessorit valmistetaan jo erittäin vakaalla 32 nm prosessilla ja Intel aikoo ryhtyä valmistamaan Ivy Bridge -prosessoreita 22 nm prosessilla vielä tämän vuoden puolella. AMD:lla tiedetään Intelin huomattavasta etumatkasta valmistusprosessien osalta ja yhtiö pyrkii kompensoimaan epäedullista asemaansa muilla keinoin.

AMD:n mukaan Llanon prosessoriytimet kasvattavat kellojaksoa kohti suoritettujen käskyjen määrää keskimäärin kuuden prosentin verran vanhempiin Stars-arkkitehtuurin prosessoreihin verrattuna. Joissain tapauksissa hyödyt ovat tosin olemattomia ja tietyissä tilanteissa päästään jopa 15 prosentin parannukseen. Suorituskyvyn kasvuun on kaksi pääasiallista syytä: enemmän L2-välimuistia ja parempi rautatason noutoyksikkö.

Kuten aiemmin mainittiin, 6 MB kokoinen jaettu L3-välimuisti on jätetty kokonaan pois. AMD toivoo korvaavansa menetystä tuplaamalla L2-välimuistin määrän kahdesta neljään megatavuun, mikä tarkoittaa megatavua ydintä kohti. Vaikka L3-muistin poisto saattaa kuulostaa hankalalta ratkaisulta, kannattaa muistaa, että vaikka iso L3-välimuisti Northbridgen takana mahdollistaa nopean muistipaikan jakamisen ydinten kesken, se myös kasvattaa latensseja ja aiheuttaa ongelmia virransäästölle. L2-välimuistin kasvattamisella uhrataan hieman yleistä skaalautuvuutta, mutta se parantaa suorituskykyä monisäikeisiä sovelluksia suoritettaessa ja mahdollistaa sirun osien paremman kontrollin virransäästötoimissa. Nämä osa-alueet olivat tärkeitä tavoitteita Llanon suunnittelussa, joten siitä näkökulmasta muutoksissa on järkeä. Vaikka L2- ja L3-rakenne on muuttunut, kaikilla ytimillä on sama 64 KB kokoinen L1-välimuisti (yhteensä 128 KB L1-välimuistia) käskyjen ja datan tallentamiseen kuten vanhemmissa 45 nm Phenom II - ja Athlon II -sarjoissa.



AMD on tehnyt paljon parannuksia prosessorin noutoyksikköön. Perinteisesti noutoyksikkö tarkastelee käskyjä tietyn ajan kuluessa ja jos sen muistiosoite vaihtelee jatkuvasti, noutoyksikkö voi päättää tallentaa sen välimuistiin. Monien ohjelmien kohdalla tiettyjen toimintakuvioiden löytäminen saattaa olla hankalaa noutoyksikön algoritmia keskeyttävien näennäisten käskyjen vuoksi. AMD kehitti noutoyksikön älykkyyttä pidemmälle Instruction Pointer -pohjaisella (IP) haulla. IP mahdollistaa muistiin tulevien käskyjen paremman ymmärtämisen ja helpottaa toistuvien kuvioiden löytämistä.

Tämän lisäksi puskurimuistien kokoa on kasvatettu. Reorder-puskuri on noin 20 prosenttia suurempi ja Load/store-puskureiden koko on kaksinkertaistunut. AMD myös mainitsi, että kertolaskuyksikön toimintaa on paranneltu, mutta ei tarjonnut tarkempia yksityiskohtia.

Tästä kaikesta huolimatta keskimääräinen kuuden prosentin kasvu suoritetuissa käskyissä kellojaksoa kohti on melko vaatimaton parannus ja ei ole varmaa voiko sitä edes havaita testeissä. Vaikuttaisi siltä, että prosessorin suorituskyvyn parantaminen ei ollut suunnitteluryhmän prioriteettilistalla erityisen korkealla. Siinä on järkeä, kun ottaa huomioon ensimmäisen Bulldozer-pohjaisen prosessorin (Zambezi) pian tapahtuvan julkaisun.

Tehonkulutuksen pienentäminen on ollut selvästi tärkeämpi tavoite, mikä lienee hyvä asia, sillä Llano jakaa lämpötilarajansa CPU:n ja GPU:n kesken. Vaikka jo ikääntyvä Stars-arkkitehtuuri saattaa riittää GPU-puolen tehojen esittelyyn tämän päivän käyttötarkoituksissa, Llanon seuraajan tapauksessa Stars korvataan Bulldozer-pohjaisella arkkitehtuurilla. Se saattaa olla jo riittävästä Intelin haastamiseen myös prosessoreiden osalta. AMD:n Rick Bergman esitteli pikaisesti Trinity-pohjaista APU:ta tämän vuoden Computex-messuilla ja kertoi ensimmäisten kappaleiden saapuneen jo testilaboratorioon. Toivottavasti yhtiö ei myöhästy sen suhteen.