AMD´s x86-64 Technologie: K8 "Hammer"

17. Oktober 2001 / von Leonidas / Seite 1 von 2

Wie vorab schon erwartet, hat AMD gestern auf dem Microprocessor Forum (MPF) in San Jose, Kalifornien, Details zur kommenden K8 Prozessorarchitektur bekanntgegeben. Der auch unter dem Codenamen "Hammer" bekannte Chip wird wie erwartet ein 32 / 64 Bit Kombi-Chip sein, welcher sowohl 32 Bit Code (bis auf absolute HighEnd-Server wird heutzutage nur 32 Bit verwendet) als auch 64 Bit (die Zukunft) Code in vernünftiger Geschwindigkeit abarbeiten kann. Intel´s Itanium-Chip ist dagegen ein reiner 64-Bit-Chip, welcher 32 Bit Code nur sehr langsam emulieren kann und dementsprechend erst dann für den Massenmarkt interessant sein wird, wenn sich auf eben jenem Massenmarkt 64 Bit Code durchgesetzt haben wird - was aber noch Jahre dauern kann.

So gesehen ist also AMD´s K8 eigentlich kein "echter" 64-Bit-Chip. Genau dies gereicht dem K8 aber zu einem hohen Vorteil, denn 64-Bit-Chips sind aus heutiger Sicht zumindstens für den Retail-Markt herzlich uninteressant - wie gesagt, bisher werden diese nur in absoluten HighEnd-Systemen eingesetzt. Interessant wird der K8 weniger durch seine 64-Bit-Fähigkeiten, als eben dadurch, daß er nach wie vor ein vollwertiger 32-Bit-Chip ist und somit den Nachfolger des erfolgreichen Athlon-Chips im gesamten Markt stellen wird. Intel´s Itanium ist eine separate Linie neben dem Pentium 4, AMD´s K8 wird irgendwann im Jahre 2003 den Athlon komplett abgelöst haben - das ist der wesentliche Unterschied.

Und damit zur eigentlichen Architektur des K8:
Erstaunlicherweise ist diese gar nicht einmal so abweichend von der K7 (Athlon) Architektur, vielmehr ist es eigentlich "nur" eine stark verbesserte K7 Architektur. Der K8 arbeitet mit einer 12-stufigen, dreifach ausgelegten Pipeline mit insgesamt sechs Recheneinheiten: 3 ALU / Integer Einheiten und 3 FPU / Fließkomma Einheiten. Insbesondere an den Recheneinheiten selber hat AMD offenbar gar nichts verändert - dasselbe Schema gibt es schon beim K7. Einziger Unterschied ist, daß die FPU-Recheneinheiten des K8 neben 3DNow! und SSE1 zusätzlich auch SSE2 beherschen.

Die prinzipielle Ähnlichkeit der beiden Architekturen insbesondere bei den Recheneinheiten ist auch wunderschön den Blockdiagrammen beider Prozessoren zu entnehmen (Klick öffnet großes Bild):

AMD K8 Architektur Blockdiagramm (Klick öffnet großes Bild)

AMD K7 Architektur Blockdiagramm (Klick öffnet großes Bild)

Auch die Pipeline ist mehr oder weniger gleich lang - momentan wird eine "12-stufige" beim K8 angegeben. Laut unseren Informationen ist die ALU-Pipeline des K7 10-stufig, die FPU-Pipeline 15-stufig. Diese Angaben differieren aber von Quelle zu Quelle, es kommt entscheidend darauf an, was man mit zur Pipeline zählt (auch schon die Level1 Zugriffe?, etc., etc.) und ob man gewisse Schritte als einen oder als zwei betrachtet.

Insofern sollte man das mit der Pipeline-Länge nicht ganz so bierernst sehen und keinen großen Unterschied zwischen 10- oder 12-stufig machen. Festhalten läßt sich hier - und das ist der wesentliche Punkt - daß es AMD mit dem K8 wieder mit einer "mittellangen" Pipeline versucht, während Intel bekanntermaßen auf einer superlangen Pipeline (20-stufig) beim Pentium 4 vertraut.

Hier wird es interessant zu sehen, wie sich die kürzere Pipeline des AMD-Prozessors im Megahertz-Rennen macht. Die superlange Pipeline des Pentium 4 wurde ja bewußt in die Länge gezogen, um die hohen Taktraten des Pentium 4 erreichen zu können (der P4-Prozessor erledigt nicht mehr Aufgaben zur selben Zeit, wie man dies eigentlich bei einer langen Pipeline machen könnte, sondern nimmt sich im Gegenteil sogar extra lange Zeit). Mal schauen, wie sich hier AMD mit dem K8 wird positionieren können.

Was ist dann aber eigentlich der Unterschied?
• 64 Bit Adressraum und 64 Bit Register für 64 Bit Code
• SSE2 Support
• Level2 Cache bis 1 MB
• integrierter eigener Speichercontroller mit 64 Bit DDR oder 128 Bit DDR Interface

Von den greifbaren Veränderungen des K8 wird vor allem letztere nach aller Wahrscheinlichkeit der größte Performance-Bringer werden. Grob gesagt integriert AMD damit eigentlich schon einen guten Teil eines Mainboard-Chipsatzes direkt in den eigentlichen Prozessor.