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 Top500суперкомпьютеров десятое место занял Dawning 4000A[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.
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 ГБОЗУ)
Первая технология примечательна тем, что во время анонса процессора Opteron единственным 64-битным процессором с заявленной поддержкой 32-битных x86 приложений был IntelItanium (эмуляция 32-битного кода с использованием декодера Архивная копия 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 задержки 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 Direct Connect Architecture 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.[1] 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[2]. 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.
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.