AMD Phenom II X6 1055T – technické detaily a ladenie

TurboCore

S nástupom viacjadrových procesorov museli Intel a AMD pristúpiť ku kompromisu – aby sa čipy zmestili to stanoveného limitu TDP, museli bežať jadrá na nižších napätiach, a teda aj frekvenciách. Výkon pri viacvláknových úlohách je vynikajúci, v prípade využitia jedného či dvoch jadier, čo je stále väčšina „bežnej“ každodennej záťaže, však tieto procesory zaostávali za vysoko taktovanými dvojjadrami.

Vynikajúci ťah spravil Intel s prvými Core i7 procesormi, neskôr ešte zlepšil u platformy LGA1156. Obetoval 1 milión tranzistorov pre špeciálnu jednotku v jadre, ktorá sleduje prevádzkový stav procesora a ak existuje priestor, umožní jednotlivé jadrá automaticky pretaktovať. Najviac samozrejme pri jedno či dvojvláknových aplikáciách, ale často sa stáva že procesor pracuje na zvýšenej frekvencii aj pri vyťažení všetkých jadier – ak to dovolí aktuálna spotreba a teplota. Hlavný cieľ je však zvýšiť výkon viacjadrových procesorov aj pri softvéri využívajúcom menej jadier. Takto vybavené čipy potom majú vysoký výkon pri potrebe všetkých jadier, ale taktiež dokážu ponúknuť vysoký takt pre aplikácie neuspôsobené pre multi-core CPU.

AMD v tom čase nemala odpoveď, určitou náhradou boli Smart Profiles v nástroji na pretaktovanie Overdrive. Poriadna, hardvérová, implementácia automatického pretaktovania však prišla až s novými šesťjadrami – AMD nazýva funkciu ako Turbo Core. Od Turbo Boost Intel-u sa však v mnohých veciach líši.

Na rozdiel od Intel-u, AMD nepoužíva žiadnu prídavnú logiku na funkciu Turbo Core. Namiesto toho je toto automatické pretaktovanie iba rozšírením tzv. P-stavov procesora, definovaných technológiou Cool´n´Quiet.

U Phenom II X4 procesorov a ostatných čipov sú „uzamknuté“ násobiče jednotlivých jadier, alebo lepšie povedané – sú spolu späté. Prvé Phenom procesory (65nm) mali možnosť taktovať jadrá zvlášť, to ale spôsobovalo zníženie výkonu. Na príčine bol sheduler systému Windows, ktorý „prehadzuje“ procesy medzi jadrami, pričom sa často stávalo že práve aktívny proces sa preradil na jadro, ktoré práve v tom momente bolo v stave zníženej frekvencie 800MHz. Zapnutím Cool´n´Quiet teda došlo k niekoľkopercentnému poklesu výkonu.

S Phenom II X6 AMD opäť uvoľňuje tieto násobiče, a to práve kvôli funkcii Turbo Core. Ak by boli aj naďalej násobiče jadier späté, nebolo by možné zabezpečiť automatické pretaktovanie iba niektorých z šestice jadier.

Funkcia Turbo Core zakročí vždy vtedy, ak je plne vyťažené jedno, dve alebo tri jadrá. Ich frekvencia sa vtedy automaticky zvýši zo základného taktu o 400MHz (model 1090T z 3,2GHz na 3,6GHz) až 500MHz vyšší (model 1055T z 2,8GHz na 3,3GHz). V prípade že je vyťažených viac jadier ako tri (teda štyri, päť alebo všetkých šesť), ostáva frekvencia na základnom takte (3,2GHz – 1090T, 2,8GHz – 1055T).
Čo sa medzitým deje s nevyťaženými jadrami? Podľa všetkých dostupných zdrojov by sa mali tieto podtaktovať na 800MHz, merania z nástrojov K10Stat či dokonca AMD OverDrive však ukazujú opak – a totiž to, že jadrá ostávajú na svojom základnom takte. Napríklad Turbo Core pretaktuje dvojicu jadier na 3,3GHz, a ostatné štyri sú na 2,8GHz, pričom by mali byť na 800MHz. Neplatí to však úplne vždy – niekedy takt kolíše medzi 800MHz a 2,8GHz. Nástroj TMonitor zas deteguje správny stav – a to s podtaktovaním neaktívnych jadier.

Ktoré z týchto meraní je správne je ťažké rozhodnúť, teoreticky však musí platiť podtaktovanie na 800MHz. Pri takom stave totiž môže byť dostatočný priestor v TDP na to, aby sa vyťažené jadrá pretaktovali.

Ak by však skutočne ostávali nevyťažené jadrá na základnom takte, aspoň by sa eliminoval problém s poklesom výkonu pri „prehadzovaní“ procesov – každé jadro by čakalo na vysokej frekvencii a aplikácia by nemusela „prebúdzať“ jadro na vyšší takt (čo trvá určitý čas – hlavná príčina poklesu výkonu pri zapnutom Cool´n´Quiet).

Pri automatickom pretaktovaní sa dostávame k ďalšiemu rozdielu oproti riešeniu Intel-u. Intel procesory majú zavedený aj tzv. power-gating. Ten zaručí takmer úplné vypnutie neaktívnych jadier, dokonca ich odpojenie od napájania, zatiaľ čo ostatné jadrá sú v pretaktovanom Turbo Boost stave. U AMD je to trocha inak – neaktívne jadrá (by sa mali) podtaktovať na 800MHz, následne sa všetkým jadrám zvýši napätie na cca 1,45V a aktívne jadrá sa pretaktujú. Ku celkovej spotrebe tak prispievajú aj neaktívne jadrá, čo je nevýhoda toho, že AMD nemá implementovanú žiadnu techniku power-gatingu. Keďže ale neaktívnymi jadrami neprechádza záťažový prúd, nie je dopad tak tragický.

A aký je dopad na výkon? Keďže sa dá očakávať nárast iba u menej vláknových aplikácií, obmedzíme test iba na pár vhodných benchmarkov:

Tak ako sa dalo predpokladať, aplikácie využívajúce všetky dostupné jadrá majú rovnaký výkon, keďže TurboCore nezasahuje, u ostatných je nárast viditeľný – od 8,5% až po 14%. V hrách sa procesor prejavil iba v nízkom rozlíšení, a aj to iba nárastom asi o 2%. Celkom jasne je obmedzením v tomto prípade grafická karta (Radeon HD4850 1GB OC). Zrejme je najvyšší čas aktualizovať testovaciu zostavu.
Výkonový bonus celkom zodpovedá nárastu frekvencie, ktorý je v prípade testovaného Phenom II X6 1055T cca 18%. AMD týmto teda zmazáva jednu z nevýhod viacjadrových čipov, podobne ako to spravil Intel už v roku 2008.