La Arquitectura AMD ayer y hoy

La historia de AMD es como una avalancha que partió en una bolita de nieve. Hace 10 años era un fabricante de clones de Intel al igual que muchas empresas que quedaron en el camino. Con el tiempo desarrolló su propio producto, el K6, pero aspiraba a quedarse con un segmento más bajo que Intel y coincidentemente, su rendimiento era algo menor que Intel a iguales Mhz. El tiempo pasó y conocimos la arquitectura K7, que por fin pudo competir de igual a igual con los CPU de Intel... pero AMD carecía de la enorme maquinaria de propaganda de Intel.

La historia pasó por un punto de inflexión durante el 2003. En ese año AMD lanzó su arquitectura AMD64 y el panorama empezó a cambiar.

El Athlon64 vio la luz el 23 de Septiembre del 2003. Ese día hubo dos lanzamientos en paralelo. El Sledgehammer (Athlon64 FX-51), un procesador de 940 pines destinado a las estaciones de trabajo más rudas y servidores pequeños, con soporte para memorias registradas y ECC. Paralelamente vimos al Clawhammer, su par domestico de 754 pines y con frecuencias desde los 2000mhz. Mas tarde los Athlon64 FX perderian un pin y pasarían a ser la plataforma doméstica principal de AMD, el socket 939. Ambos núcleos fueron fabricados en 130nm, haciéndolos mas caros y con un TDP mayor a los Athlon64 que conocemos hoy en día.

Si bien los hermanos tuvieron revisiones con menor cache (512kb, Newcastle) el primer gran refresco vino el 15 de Abril del 2005. Esto es lo que llamamos la democratización del Athlon64. AMD logro encantar al mercado con una evolución del Athlon64, básicamente la misma tecnología, pero esta vez con transistores de 90nm.

Sucede que si bien los primeros núcleos (Clawhammer y Sledgehammer) fueron una revolución en cuanto a rendimiento, y que AMD consiguió con ellos el cetro indiscutido de rendimiento, por precio seguían siendo un producto inadecuado para su masificación. En cambio, cuando el proceso de manufactura pasó a los 90nm, con el núcleo Winchester, el rendimiento permitió bajar los precios y el Athlon 64 pasó a ser accesible para el común de los mortales.

El Winchester, que existió en velocidades entre 1.8 y 2.2 Ghz y tenía 512 de caché L2, tuvo un hermano mayor llamado San Diego, con instrucciones SSE3, 1MB de caché L2 y mayores velocidades. (2200mhz a 2600mhz). Con el tiempo, el Winchester fue dado de baja y AMD sacó un "San Diego chico" llamado Venice, prácticamente un Winchester con SSE3 y mejor controlador de memoria. La combinación San Diego – Venice, logró derrocar en ventas por primera vez en la historia a Intel.

El hermano pobre: Sempron

Todo procesador viene de la mano con un producto menor. Estos hermanos menores cumplen la función de meter la marca en segmentos más bajos y a la vez aprovechar las unidades imperfectas para venderlas a menor velocidad o con algunas características deshabilitadas. Esta es la esencia de todos los procesadores gama baja.

Al producir chips de alto rendimiento, la eficiencia no es siempre óptima y las unidades que no logran estabilidad a la frecuencia deseada pueden venderse con una velocidad menor. También pasa que algunos grupos de memoria tienen defectos así que el fabricante opta por deshabilitarlos y vender un subproducto con menos caché.

El Sempron nació como se ha descrito antes. Primero como un aprovechamiento de Tbreds y Bartons con caché defectuoso, y luego como subproducto del AMD64. Cuando empezó a usarse en el socket 754 era básicamente un procesador sin SSE3, sin instrucciones de 64 bits y con menos caché L2. Si bien la revisión E3 incorporó las instrucciones SSE3 y la revisión E6 agregó las instrucciones de 64 bits, la característica de menor caché perduró en el tiempo. Con el tiempo, este procesador concebido para la plataforma 754 también se fabricó para la 939 pero nunca para venta a público sino a grandes ensambladores como HP.

Dos cerebros piensan mejor que uno

Junto con el desarrollo en 90nm AMD descubrió que podía hacer algo que en 130nm no podía hacer. Los modelos de 90nm eran tan amigables con los disipadores que AMD logró unir dos núcleos idénticos en un mismo empaque para crear el primer procesador de doble núcleo para escritorio, el Athlon64 X2. Este procesador salió a la luz pocos días después del paso de AMD a los 90 nanómetros y con eso se dio inicio a una nueva etapa en la historia de la computación: el multitaskin duro, real, nada de Hyperthreading sino SMP real.

El futuro es hoy

Mayo del 2006, AMD une sus procesadores de entrada, domésticos y de estaciones de trabajo en una sola plataforma: AM2. La arquitectura se mantiene intacta desde el Athlon64 original, las extensiones respecto a los últimos núcleos (Venice, San Diego, Manchester y Toledo) también son idénticas (SSE, SSE2, SSE3, 64-bit). Sin embargo hay un gran cambio, el AMD64 por primera vez en su historia soporta memorias DDR2. Se trata de una tecnología en memoria RAM criticada por algunos y amada por otros, pero que sin lugar a dudas es la tendencia actual y AMD comprendió que era hora de abandonar el viejo y querido DDR que tan buenos dividendos le trajo en el pasado.

DDR2: ¿Un avance o mas de lo mismo?

Tomen nota todos los que preguntan la diferencia entre DDR y DDR2, porque acá la dejaremos clarita.

Las memorias DDR2 son una evolución de las memorias DDR. Tienen un voltaje menor, de 1.8v v/s 2.5v de las DDR. Por otro lado, las memos DDR tienen una velocidad máxima estandarizada (JEDEC) de 200mhz (DDR400, PC3200) y aunque las DDR2 tienen nominalmente la misma velocidad 200mhz (DDR800, PC6400) el ancho de banda es el doble que en una DDR...milagros de la computación.

Sin embargo no todo es color de rosa, las memorias DDR2 tiene un impacto en rendimiento debido a las latencias de funcionamiento de estas, lo cual hace que su respuesta entre instrucciones sea mas lenta que las memorias DDR en ciertas aplicaciones. La mayor aventura de DDR2 ha sido lograr frecuencias altas para lograr amortiguar el impacto negativo de sus altas latencias. En otras palabras, en aplicaciones que privilegian latencia de memoria por sobre ancho de banda o velocidad bruta las memos DDR aún ganan, pero en el último tiempo las DDR2 han ido mejorando tanto en velocidad como en latencia y llegará un momento en que ni las mejores DDR logren equipararse en ninguna tarea. AMD lo sabe y por algo decidió cambiarse de memorias.

La pregunta reinante por lo tanto es, "¿Está la tecnología DDR2 suficientemente madura para hacerle el peso a las rápidas memorias DDR de la actualidad?"

Virtualización

AMD se ha caracterizado por brindarnos un regalito con cada refresco de sus procesadores. Pacifica es el nombre clave de una nueva característica que nos brinda AM2, la capacidad de hacer virtualización por hardware. Si bien Pacifica no es una característica innata de AM2 y pudo haber sido integrado en procesadores para plataformas pasadas, esta fue una gran oportunidad para hacerlo de una vez por todas y sin refrescos innecesarios.

La virtualización se refiere básicamente a la capacidad de correr más de un Sistema Operativo en una sola máquina. Si bien esto se puede hacer hace bastante tiempo vía software (Solaris10, VMWare, Denali, VirtualPC), la virtualizacion "dura", lo hace por hardware y administra la división de estas máquinas virtuales sin desbalanceos indeseables. Si alguien ha usado VirtualPC sabe que en realidad la asignación de recursos a una u otra máquina virtual es muy limitado y éstas se estorban permanentemente. Volviendo a Pacifica, diremos que es la respuesta de AMD a Intel y su tecnología VT (Virtualization Technology, codename Vanderpool) ya vendida en algunos procesadores Pentium 4 "Cedar Mill".