Damals war die Sprachregelung, dass der Phenom 9700 mit 2.4 GHz dann eben später im B3-Stepping erscheinen wird, welches den TLB-Bug nicht mehr aufweisen soll. Die Rede war zuerst von Mitte Q1 2008. Allerdings wurden vor einigen Wochen Stimmen laut, dass sich das B3-Stepping verzögern wird. So sollen im ersten Quartal bestenfalls einige Samples im B3-Stepping verfügbar sein, in Massen beim Endkunden jedoch erst im zweiten Quartal.

Interessanterweise halten die meisten Direktversender und Distributoren weiterhin an der Angabe fest, dass der AMD Phenom 9700 ab 01.02.2008 verfügbar sei - auch auf Rückfrage. Eine unserer inoffiziellen, aber in der Regel zuverlässigen Quelle hat uns heute mitgeteilt, dass der Phenom 9700 aller Voraussicht nach zuerst noch im B2-Stepping auf den Markt kommen wird. Aufgrund der bis dahin allenorts verfügbaren BIOS-Updates, welche den TLB-Bug durch Abschalten einiger Features umgehen sollen, wähnt sich AMD offenbar in Sicherheit.

Für die Kunden ist diese Entwicklung - sollte sich die Information als zutreffend erweisen - ein zweischneidiges Schwert. Positiv ist, dass endlich auch ein schnelleres Modell als der 9600 verfügbar ist. Negativ ist, dass der Kunde die Entscheidung treffen muss, ob er den BIOS-Fix aktiviert, um den TLB-Bug zu 100% zu eliminieren aber teils erhebliche Performance-Einbußen in Kauf nehmen muss, oder den BIOS-Fix abschaltet um volle Leistung zu erhalten, allerdings mit dem Damoklesschwert über dem Kopf schwebend, dass eine theoretische Möglichkeit besteht, dass der Bug zuschlägt - so gering sie auch sein möge (wir berichteten).

Der AMD Phenom 9900 dagegen soll in jedem Fall im neuen B3-Stepping erscheinen, auch wenn einige Redaktionen - so auch wir - mit einem 9900 ES im B2-Stepping versorgt wurden, um Performance-Previews durchzuführen. Diese CPU wird so nie auf den Markt kommen.

Links zum Thema:

• TLB-Erratum 298 nur bei Virtualisierung relevant?
• AMD zieht Phenom 9700 mit 2.4 GHz zurück
• AMD Phenom 9600 Black Edition gehen weg "wie warme Semmeln"
• Stunde der Wahrheit: AMD kommt zum Themenabend am 16.01.2008
• Umfrage: Hast Du schon einen Phenom?
• AMD Phenom 9500 Preisvergleich
• AMD Phenom 9600 Preisvergleich
• AMD Phenom 9600 Black Edition Preisvergleich
• AMD Phenom 9700 Preisvergleich

Wer jedoch glaubt, der Phenom in der aktuellen Fassung sei ein Ladenhüter, der hat sich geirrt. Auf Rückfrage haben uns einige Direktversender versichert, dass insbesondere die 9600 Black Edition weggeht "wie warme Semmeln". Offenbar hat die massive Preissenkung kurz vor Weihnachten, über die Planet 3DNow! als erster vorab berichtete, zu einem Nachfrage-Anschub geführt. So verwundert es auch nicht, dass viele Anbieter derzeit Schwierigkeiten haben genügend Phenom 9600 Black Edition aufzutreiben. Während die CPU nach den Weihnachtsfeiertagen noch verfügbar war, heißt es inzwischen bei den meisten Anbietern "im Zulauf" oder gar "Liefertermin unbekannt". Andere Anbieter wiederum wollen von einer nächsten Lieferung am 08.01.2008 wissen. Welch Ironie: nun könnte AMD ausgerechnet das teuerste Modell mit dem meisten Profit in Massen verkaufen und kann die Nachfrage offenbar nicht befriedigen.

Doch wieso verkauft sich ausgerechnet die derzeit teuerste Variante des Phenom so gut? Nun, die Black Edition besitzt einen frei wählbaren Multiplikator. Anwender können die CPU also bequem im BIOS per Multiplikator übertakten ohne den Referenztakt antasten zu müssen. Offenbar versprechen sich viele Interessenten ungeahnte Taktreserven, was auch nicht ganz unberechtigt ist. Die meisten Reviewer, die bereits eine Black Edition in der Mangel hatten, konnten die CPU relativ problemlos von 2.3 GHz auf 2.8 GHz übertakten, einige mit aufwändigeren Kühllösungen und einem guten Exemplar sogar bis 3.0 GHz - per Multiplikator wohlgemerkt. Per Referenztakt dagegen scheinen dem Phenom äußerst enge Grenzen gesetzt zu sein, was wir in unserem Phenom-Review bereits am eigenen Leib spüren durften. Da scheint viele Besitzer einer AM2-Plattform die Abenteuerlust gepackt zu haben. Die normalen Versionen des Phenom mit festem Multiplikator dagegen sollen auf dem Endkundenmarkt relativ zaghaft nachgefragt werden, obwohl gerade das Modell 9500 ab ca. 160 EUR deutlich günstiger ist, als die Black Edition. Wenig verwunderlich liegen diese CPUs bei den meisten Direktversendern palettenweise auf Halde.

Passend zu diesem Thema möchten wir in unserer neuen Umfrage wissen, wer sich bereits einen Phenom gekauft hat:

• Neue Umfrage: Hast Du schon einen AMD Phenom?

Links zum Thema:

• AMD Phenom Review
• TLB-Erratum 298 nur bei Virtualisierung relevant?
• AMD bestätigt weitgehenden "Barcelona"-Auslieferungsstop
• Erste Benchmarks mit Phenom TLB-Erratum 298 BIOS-Patch
• AMD Phenom: 9100e Variante, weitere Verzögerung des B3-Steppings?
• Preise für AMD Phenom fallen
• AMD Phenom 9500 Preisvergleich
• AMD Phenom 9600 Preisvergleich
• AMD Phenom 9600 "Black Edition" Preisvergleich

Leider hat es AMD bis heute nicht geschafft, das Erratum 298 in seinen Revision-Guide aufzunehmen, wo Entwickler und interessierte User detailliert nachlesen können, unter welchen Umständen der Bug zu Tage tritt, wo Ursache und Wirkung begraben liegen und auf welche Weisen der Bug zu umschiffen ist. Michael Schuette von LostCircuits hat jedoch in seinem kürzlich erschienenen Phenom-Artikel nicht nur die Arbeitsweise eines Translation-Lookaside-Buffer auf drei Seiten detailliert beschrieben, was für viele Leser interessant sein dürfte, die mit "TLB" bisher nicht viel anfangen konnten, sondern auch das Erratum 298 an sich. Interessanterweise geht Schuette davon aus, dass der Fehler, die oft zitierte "race condition under heavy load", lediglich bei Virtualisierung auf Hardware-Basis auftreten könne:

What does all of this have to do with Erratum 298 or the bug it describes? The answer is very simple: Only in situations where hardware virtualization is used and there is heavy load on the CPU can there be a race condition where the wrong TLB data may be written to the L3 cache before being updated in the L2 cache. Since the TLBs are used to find the task-specific data within the virtual memory address space, this could lead to updating data in system memory with data that do not pertain to the task at hand but to another cached operation. This is generally referred to as data corruption. Does any of this affect the standard Desktop user? Sure, when hell freezes over. Especially in any situation where Microsoft Vista is used, the entire thing is a completely moot point since the OS will crash a gazillion times before the “Erratum 298” bug is encountered.

Doch wenn dem so ist, dass der Bug ausschließlich bei Virtualisierung auftritt - wieso hat AMD dann beim Phenom auf diese Art und Weise reagiert? Klar, Virtualisierung ("AMD-V" aka "Pacifica") ist ein beworbenes Feature beim Phenom. Aber für 99 Prozent der Desktop-User, auf die der Phenom zielt, dürfte Virtualisierung völlig irrelevant sein. Wieso hat AMD nicht einfach die Hardware-Virtualisierung des Phenom mit B2-Stepping deaktiviert, die sowieso kaum jemand aus der Zielgruppe nutzt und stattdessen a.) den Phenom 9700 komplett zurückgezogen und b.) bei allen übrigen B2-Stepping Phenoms den berüchtigten BIOS-Fix implementiert, der teils zu erheblichen Performance-Einbußen führt - was sehr wohl auch für die Zielgruppe relevant und kaufentscheidend ist? Solange es von AMD hierfür keine offizielle Dokumentation gibt, darf die Art und Weise wie AMD mit dem Erratum 298 umgeht, zumindest als äußerst merkwürdig bezeichnet werden.

Wo wir aber gerade beim Phenom-Artikel von LostCircuits sind: dieser ist auch in einigen weiteren Punkten sehr lesenswert, weshalb wir ihn an dieser Stelle explizit empfehlen möchten, da er einige sehr interessante und differenzierte Analysen bereithält. Hier ein paar Kostenproben:

- Ein (noch nicht erschienener) AMD Phenom 9900 mit standardmäßigen 2.6 GHz verbrauchte unerklärlicherweise bis zu 40 Prozent mehr Strom, als ein von 2.3 GHz auf 2.6 GHz übertakteter Phenom 9600 "Black Edition" mit freiem Multiplikator.
- Bei Spielen, die massiv multithreaded programmiert sind (z.B. Unreal Tournament 3 oder F.E.A.R.), lieferte sich der Phenom 9900 dank seiner nativen Quad-Core Bauweise ein Kopf an Kopf Rennen mit den schnellsten, teilweise bis zu 600 MHz höher getakteten Intel Core 2 Quad Prozessoren, während er bei singlethreaded Spielen wie Crysis oder World In Conflict, wo bei vergleichbaren IPCs der höhere Takt der Intel-CPUs ausschlaggebend war, kein Land sieht.
- Die unterschiedlichen Northbridge-Takte der verschiedenen Phenom-CPUs von 1800 MHz oder 2000 MHz, also die "Drehzahl" der Komponenten "Memory-Controller" und "L3-Cache", spielte in Sachen Performance so gut wie keine Rolle.

• AMD's Phenom Processor - Beyond Erratum 298
• AMD zieht 2,4 GHz Phenoms zurück
• TLB-Erratum, Phenom 9550 und 9650 für B3-Stepping
• Korrektur zur TLB-Erratum 298 Berichterstattung
• AMD bestätigt weitgehenden "Barcelona"-Auslieferungsstop
• Erste Benchmarks mit Phenom TLB-Erratum 298 BIOS-Patch
• AMD Phenom: 9100e Variante, weitere Verzögerung des B3-Steppings?
• Preise für AMD Phenom fallen
• AMD Phenom 9500 Preisvergleich
• AMD Phenom 9600 Preisvergleich
• AMD Phenom 9600 "Black Edition" Preisvergleich

In der Zwischenzeit jedoch mehren sich die Gerüchte, dass das B3-Stepping einer weiteren Überarbeitung bedarf. AMD soll seine Partner über die Verzögerung bereits in Kenntnis gesetzt haben. Das würde bedeuten, dass nicht nur die Varianten mit 2.2 GHz und 2.3 GHz (Modell 9500 und 9600), die derzeit verkauft werden, bis auf weiteres nur im verbuggten B2-Stepping angeboten werden. Dies würde auch bedeuten, dass schnellere Varianten wie der 9700 (2.4 GHz) oder gar der 9900 (2.6 GHz) bis mindestens Q2 2008 auf sich warten lassen würden. Die Verzögerung bei der Freigabe des B3-Steppings könnte mit der Tatsache zusammenhängen, dass AMD seit kurzem die neue Simulations-Software FineSim SPICE Circuit Simulator von Magma für die virtuellen Tests seiner CPU-Schaltkreise verwendet, die nicht nur schnellere, sondern auch umfassendere Tests der Schaltlogik erlaubt. Möglicherweise wurde dabei entdeckt, dass der Fix, welcher den TLB-Bug umgehen soll, weiterer Überarbeitung bedarf?

Für AMD würde dies also im schlimmsten Fall sechs weitere Monate Dürrezeit bedeuten, die mit dem aktuellen B2-Stepping überbrückt werden müssen. Und so scheint AMD aus der Not eine Tugend machen zu wollen. So sollen die Triple-Core Phenom 8400 und Phenom 8600 nun doch noch im aktuellen B2-Stepping auf den Markt kommen, während man bisher davon ausging, dass alle kommenden Phenom-Varianten auf dem B3-Stepping basieren werden. Wie AMD das TLB-Problem bei den Triple-Core Versionen umgehen will, ist allerdings noch nicht klar. Entweder gar nicht (der TLB-Bug soll ja nur bei hoher Last auf allen vier Kernen auftreten können, was sich bei einem Drei-Kern Prozessor erledigt hätte), oder es wird wie beim aktuellen TLB-Bug-BIOS-Fix der betroffene Teil der Level-2-Cache-TLBs deaktiviert, was zu den bekannten Performance-Einbußen führen würde, oder der Level 3 Cache wird komplett deaktiviert. Offizielle Verlautbarungen stehen noch aus.

Aber nicht nur in Form der Triple-Core Phenoms plant AMD scheinbar Lückenfüller, auch bei den Quad-Core CPUs könnte es noch einmal Nachschub geben. Nachdem der Weg nach oben derzeit versperrt ist, könnte AMD stattdessen noch kleinere Versionen nachschieben. Die Gerüchteküche spricht von einem Phenom 9100e, der (ebenfalls noch im B2-Stepping gefertigt) mit 1.8 GHz Taktfrequenz auskommen müsste. Damit dürfte er inklusive des BIOS-TLB-Fix in Sachen Performance mit gängiger Software selbst gegen die kleinen AMD Athlon 64 X2 Varianten auf K8-Basis alt aussehen. Andererseits wäre solch eine CPU sicherlich der günstigste Einstieg in die Quad-Core Welt, denn nachdem die Preise für den AMD Phenom 9500 (2.2 GHz) noch vor Weihnachten bereits auf ca. 165 EUR gefallen waren, müsste ein hypothetischer Phenom 9100e um 100 EUR herum angeboten werden. Zum Vergleich: Intels kleinste Quad-Core CPU, der Core 2 Quad Q6600, kostet derzeit über 200 EUR, ist allerdings auch um einiges performanter. Interessant könnte der Phenom 9100e allerdings aufgrund seines niedrigen Stromverbrauchs werden. Eine Quad-Core CPU mit einer TDP von lediglich 65 W wäre jedenfalls ein Novum.

Eine derart günstige Quad-Core CPU würde allerdings sicherlich auch weiteren Preisverfall bei den Dual-Core CPUs nach sich ziehen; ein Szenario, welches AMD aufgrund des ruinösen Preiskampfes der letzten Monate eigentlich vermeiden wollte. Dies beträfe nicht nur die aktuellen und kommenden K8-CPUs, sondern auch die kommenden AMD Phenom X2 CPUs, die ja (was immer AMD sich dabei gedacht hat) nicht den Namen Phenom, sondern Athlon tragen werden.

Links zum Thema:

• AMD Phenom CPUs to see further delays
• AMD to launch triple-core Phenom CPUs in March 2008
• Advanced Micro Devices Adopts Magma’s FineSim SPICE Circuit Simulator
• Der AMD Phenom TLB-Bug
• TLB-Erratum, Phenom 9550 und 9650 für B3-Stepping
• Neue Athlon-Prozessoren im Jahr 2008
• Ausführliches AMD Phenom Review
• AMD Phenom Preisvergleich
• AMD Athlon 64 X2 Preisvergleich

Wer jedoch in den letzten Tagen mal versucht hat einen Intel Core 2 Extreme QX9650 zu kaufen, wird festgestellt haben, dass die Verfügbarkeit bei Null liegt. Die Ursache scheint allerdings nicht darin begründet, dass die Nachfrage nach der immerhin 900 EUR teuren CPU so groß wäre, sondern an einem Fehler im Prozessor, der erst nach der Markteinführung entdeckt worden ist. Offenbar kann Intel den Fehler im Labor auch reproduzieren, weshalb die Auslieferung der CPU derzeit auf Eis liegt. So soll Intel seine Partner aus dem Mainboard- und Chipsatz-Sektor darüber informiert haben, dass die bereits gelieferten Prozessoren ein Problem mit der Datenintegrität des Frontside-Bus haben, das unter ungünstigen Bedingungen zu Datenfehlern führen könne. Die mit dem Yorkfield verwandten Xeon-Prozessoren mit Wolfdale-Kern sollen davon aber nicht betroffen sein.

Nach dem entdeckten Fehler in AMDs Phenom hat es damit nun auch Intel mit seinen Quad-Core Prozessoren erwischt. Der Fehler in der Intel-CPU bedinge eine Überarbeitung des Prozessors, weshalb davon auszugehen ist, dass der Core 2 Extreme QX9650 nicht mehr vor Weihnachten geliefert werden kann und stattdessen erst im kommenden Jahr zusammen mit dem QX9770 und den übrigen Penryns tatsächlich zu erwerben sein wird.

Wirtschaftlich dürfte sich das Yorkfield-Erratum aufgrund der sehr geringen Stückzahlen dieser "Oben-Drüber-CPU" kaum auswirken, allerdings zeigt es nach dem TLB-Fiasko mit dem AMD Phenom, dass auch Intel bei der Komplexität der aktuellen Prozessoren nicht vor bösen Überraschungen gefeit ist.

Links zum Thema:

• Quelle: Intel retarde ses nouveaux Penryn quad core a cause d'un bug [PCInpact]
• Intel stellt den Core 2 Extreme QX9650 ("Penryn") vor
• Intel zeigt den Core 2 Extreme QX9770
• Intel Core 2 Extreme "Penryn/Yorkfield" Preisvergleich
• Korrektur zur TLB-Erratum 298 Berichterstattung
• AMD Phenom Review - Teil 2

SPEC Benchmarkwerte unterliegen dem Zwang, dass nur Benchmarks von Produkten, die innerhalb der nächsten drei Monate für Kunden des jeweiligen Herstellers erhältlich sind, eingetragen werden dürfen. Der Zeitrahmen dieser Regelung wurde dabei erst in diesem Jahr von sechs auf drei Monate verkürzt.

Wie Channel Register nun berichtet, verfehlt AMD mit seiner Entscheidung die momentan vom TLB-Erratum betroffenen Prozessoren nur an bestimmte Kunden auszuliefern, die Bedingungen für eine allgemeine Verfügbarkeit. Deshalb stehen weitere SPEC Benchmarkwerte des "Barcelona" vor der Löschung.

Quelle: AMD's Barcelona benchmarks are a'comin down

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The Translation Lookaside Buffer (TLB) errata is an L3 protocol issue causing a system hang when running certain client workload applications independent of platform.

Leider scheint ja der einzige Mann, der bei AMD die Revision-Guides pflegen kann, derzeit im Urlaub zu sein. Aus diesem Grund fehlt das Erratum 298 und dessen ausführliche Beschreibung noch immer in diesem Dokument. Allerdings hat ein kürzlich veröffentlichter Linux-Patch zur Umgehung des TLB-Erratum 298 sowie der Software Optimierungs-Guide für den K10 ab Seite 219 einiges Licht in die eigentliche Ursache gebracht. Demnach liegt es nicht an einem fehlerhaften TLB des Level 3 Cache (dieser besitzt tatsächlich keinen), sondern an einem Fehler im TLB des Level 2 Cache (genau genommen in den TLBs der Level 2 Caches; der Phenom hat ja vier davon, einen je Kern), der in Kombination mit dem Level 3 Cache Protokoll zu einem Absturz führen kann.

Im Detail geht es dabei wohl um ein Timing-Problem. Es scheint ein kleines Zeitfenster nach einem Page-Miss zu geben, in dem es passieren kann, dass Daten aus einem veralteten Eintrag im TLB des L2 in den L3-Cache hinterlegt werden, bevor die tatsächlich aktuelle Version in den L2-Cache geschrieben wurde. Die gepufferten Daten in L2- und L3-Cache sind demnach nicht eindeutig. Geschieht es, dass ausgerechnet in diesem Moment darauf zugegriffen wird, ist der Datensalat perfekt und der Prozessor stürzt ab. Die offizielle Kurzbeschreibung des Bugs steht in der gestrigen Linux-Meldung.

Mit dem bereits beschriebenen BIOS-Update, welches AMD den Mainboard-Herstellern empfiehlt, wird der betroffene Teil des L2-TLB kurzerhand deaktiviert (nicht der komplette L3-Cache, wie man auch gelegentlich liest). Der erwähnte Linux-Patch dagegen geht einen anderen Weg und emuliert die Funktion, welche für das korrekte Setzen der Dirty- und Accessed Bits zuständig ist, kurzerhand per Kernelfunktion.

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AMD spricht zwar weiter davon, dass wegen einer technischen Unregelmäßigkeit eine verbreitete Verfügbarkeit erst Anfang nächsten Jahres garantiert wird, gibt aber gleichzeitig zu, dass nur spezielle Kunden weiter den "Barcelona" erhalten.

"We're continuing to ship it but only to specific customers"

Danke an rkinet für den Hinweis.

Quelle: A.M.D. Delays Energy-Efficient Chip Again

Links zum Thema:

• TLB-Erratum, Phenom 9550 und 9650 für B3-Stepping
• Erratum degrades Phenom 9500, 9600 performance [The Tech Report]
• AMD Phenom 9700 und 9900 ab Anfang Februar?
• AMD zieht 2,4 GHz Phenoms zurück
• Phenom Vorstellung
• Ausführliches AMD Phenom Review

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Zu diesem Zweck will AMD eine neue Funktion in das OverDrive-Tool einbauen, das bei AMD aber offiziell immer noch nicht als Download verfügbar ist.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Mainboardhersteller trotzdem eine Option im BIOS anbieten werden.

Quelle: Erratum degrades Phenom 9500, 9600 performance

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In der Summe der Benchmarks stellte The Tech Report durchschnittliche Leistungseinbußen von 19,3 Prozent fest. Unter der Ausklammerung von synthetischen Benchmarks sank dieser Wert auf 13,9 Prozent. Den größten Einbruch mit 54,7 Prozent zeigt der Phenom 9600 mit dem TLB-Patch beim WorldBench - Firefox.

Den TLB-Fehler will AMD in Hardware mit dem Phenom 9550 und 9650 mit B3-Stepping und in Software mit einem Linux Kernel Patch begegnen.

Nach Informationen des Tech Report sollen bestimmte Kunden, die momentan Barcelona Opterons annehmen substantielle Preisnachlässe bekommen.

Vor diesem Hintergrund hinterlassen die momentanen Phenom-Preise und die Ankündigungen von AMD, dass beim Phenom vor allem erst der Retail- und nicht der OEM-Markt bedient werden, einen äußerst bitteren Beigeschmack.

Quelle: Phenom TLB patch benchmarked

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"The processor operation to change the accessed or dirty bits of a page translation table entry in the L2 from 0b to 1b may not be atomic. A small window of time exists where other cached operations may cause the stale page translation table entry to be installed in the L3 before the modified copy is returned to the L2.

In addition, if a probe for this cache line occurs during this window of time, the processor may not set the accessed or dirty bit and may corrupt data for an unrelated cached operation.
The system may experience a machine check event reporting an L3 protocol error has occurred. In this case, the MC4 status register (MSR 0000_0410) will be equal to B2000000_000B0C0F or BA000000_000B0C0F. The MC4 address register (MSR 0000_0412) will be equal to 26h."

Quelle: AMD Family 10h revision B2 Erratum 298 and L2 Eviction Bug Workaround

Links zum Thema:

• TLB-Erratum, Phenom 9550 und 9650 für B3-Stepping
• Erratum degrades Phenom 9500, 9600 performance [The Tech Report]
• AMD Phenom 9700 und 9900 ab Anfang Februar?
• AMD zieht 2,4 GHz Phenoms zurück
• Phenom Vorstellung
• Ausführliches AMD Phenom Reviews
• AMDs G2-Stepping: das letzte Aufbäumen des K8-Kerns
• AMD Phenom Preisvergleich
• AMD Athlon 64 Preisvergleich

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Was ist ein Translation Lookaside Buffer?
Ein Translation Lookaside Buffer (TLB) ist erst wichtig geworden, seit die Prozessoren Multitasking und Virtual-Mode beherrschen. Zu DOS-Realmode Zeiten war die in einem Programm zum Ablauf angegebene Adresse immer die reale Adresse im Speicher. Speicher-Zelle 1 war in der Tat die erste Speicherzelle im Rechner. Anders heute, wo sich bereits frisch nach dem Booten 30 Programme oder Prozesse im Speicher tummeln. Hier gibt es zwar logischerweise auch die Speicherzelle 1, aber eben mehrmals, da jedes Programm seinen eigenen Adressraum hat, den es verwalten darf. Wenn jedoch letztendlich von der Hardware real auf den Speicher zugegriffen wird, muss natürlich die tatsächliche physikalische Adresse ermittelt werden. Um diesen Vorgang abzukürzen, gibt es in modernen Prozessoren den TLB. Hier werden Cross-Referenzen zwischen virtuellen Adressen und realen Adressen gespeichert. Je größer dieser Puffer, desto mehr Referenzen können zur Laufzeit vorgehalten werden, desto schneller kann auf die Adressen zugegriffen werden.

Beim AMD Phenom des Steppings B2 ist ein Fehler im TLB des beim K10 neu hinzugekommenen Level 3 Caches entdeckt worden¹⁾. Die TLBs des Level 2 Caches sind davon nicht betroffen.

Kann ein Fehler in der Architektur erst ab einer bestimmten Taktfrequenz auftreten?
Ja, solche Fälle gab es bereits öfter in der Vergangenheit. Intel musste vor Jahren den 1,13 GHz Pentium III zurückziehen, da dieser sich in Tests als instabil erwiesen hatte, obwohl die 1.0 GHz Variante völlig problemlos arbeitete. Oder erinnern wir uns an den Intel Pentium 4 3.0C, der wegen einer Anomalie in letzter Sekunde zurückgezogen wurde. Öfter als bei CPUs sind Fehler dieser Art bei Chipsätzen aufgetreten. Man denke nur an den VIA KT400, welcher in letzter Sekunde nicht für FSB400 freigegeben wurde oder an den nForce2 der ersten Revision, der erst mit der Revision C1 FSB400 tauglich wurde.

Sind wirklich nur die Phenoms ab 2.4 GHz/ ab Modell 9700 von dem L3-TLB-Erratum betroffen?
Die Sprachregelung von AMD lautet so, ja. Aus diesem Grund wurde der Phenom 9700 zurückgezogen und die niedriger getakteten Phenom 9500, 9600 sowie die Opterons auf Barcelona-Core Basis (1,7 bis 1,9 GHz) nicht. Allerdings bringt The Tech Report ein paar Fakten auf den Tisch, wonach im Grunde alle aktuellen K10-Prozessoren einschließlich des B2-Steppings an dem TLB-Erratum kranken, egal wie hoch der Kern getaktet ist. Fairerweise muss man sagen, dass dieses Erratum nur in ganz speziellen Fällen, bei einer ganz bestimmten Codefolge auftritt; aber das tat der berühmt-berüchtigte Pentium-FPU-Bug auch. Laut Tech-Report sollen aus diesem Grund derzeit kaum K10-Opteron Prozessoren an Server-Integratoren geliefert werden. Wenn der Bug erst ab 2.4 GHz auftritt, wieso hält AMD dann die K10-Opterons zurück, die maximal mit 1,9 GHz laufen?

Laut Michael Saucier, Desktop Product Marketing Manager bei AMD, kann dieser Bug bei jeder Taktfrequenz auftreten. Er widerspricht damit der ursprünglichen AMD-Sprachregelung, wonach Phenoms erst ab 2.4 GHz davon betroffen wären. Die einzige Möglichkeit diesen Bug zu eliminieren sei den Level 3 Cache TLB kompett zu deaktivieren, was je nach Programm zu 0, 10 bis 20 Prozent Performance-Einbußen führen könne. Mittelfristig - momentan kann man ja schon froh sein, wenn ein Mainboard den Phenom überhaupt schon erkennt (siehe Sammelthread AM2-Mainboard und Phenom-Unterstützung) - werden wohl alle BIOS-Programmierer dazu übergehen, den TLB komplett zu deaktivieren, sobald sie eine B2-Stepping CPU oder früher erkennen.

Wie lautet der Weg aus der Misere?
Heute haben wir bereits einmal berichtet, dass das neue B3-Stepping des K10 Kerns, welches Anfang Februar 2008 auf den Markt kommen soll, dieses Problem nicht mehr aufweisen soll. Damit soll der TLB uneingeschränkt nutzbar sein, wie auch die derzeit bei 2.3 GHz feststeckenden Taktfrequenzen weiter erhöht werden können. Aus diesem Grund kann derzeit nur davon abgeraten werden einen AMD Phenom des Steppings B2 zu erwerben! Diese "neuen" Phenom-CPUs könnten sogar höhere Modell-Nummern erhalten (9550 und 9650 statt 9500 und 9600), um sie von den alten Versionen abzugrenzen.

Ich dachte das Gigahertz-Rennen ist vorbei! Wieso schreit jeder nach höheren Taktfrequenzen?
Die Leistung einer CPU ist (theoretisch) ein Produkt aus Effizienz, auch IPC (Instructions-per-Clockcycle) genannt, Taktfrequenz und Anzahl der Kerne. Der Intel Pentium 4 z.B. war ausnahmslos auf Taktfrequenz getrimmt ohne Rücksicht auf den IPC, der bis zu 40% niedriger lag, als jener des Vorgängers Pentium III. In dieser Zeit (von 2003 bis 2006) war der AMD Athlon 64 dem Intel Pentium 4 in der Leistung überlegen, obwohl er deutlich niedriger getaktet war. Seit Mitte 2006 ist Intel mit dem Core 2 Duo auf dem Markt, der eine ähnliche Effizienz bzw. einen ähnlichen oder besseren IPC-Wert an den Tag legt wie der K8/K9/K10-Kern von AMD. Wenn AMD und Intel ähnliche IPCs und die gleiche Anzahl an Kernen vorweisen, ist natürlich wieder entscheidend für die endgültige Performance, wie hoch die beiden Hersteller ihre Kerne takten können. Intel kann momentan 3.0 GHz problemlos erreichen, sowohl mit den Dual-Core CPUs auf Conroe-Basis, als auch mit den Quad-Core CPUs auf Penryn-Basis, die obendrein sogar noch ein paar Prozentpunkte mehr IPC gegenüber den Conroe-basierenden CPUs in die Waagschale werden können. AMD kann derzeit sogar bis zu 3.2 GHz Taktfrequenz erreichen (siehe AMD Athlon 64 X2 6400+), allerdings lediglich mit den alten Dual-Core K8 Prozessoren. Die neuen K10 Prozessoren enden bei 2.3 GHz und das ist in der Rechnung Leistung = IPC x Anzahl-Kerne x Taktfrequenz nicht genug.

Besteht überhaupt noch Hoffnung für den Phenom/K10?
Erst vor gut einem Monat haben wir einen Artikel veröffentlicht, der auf den Namen "AMDs G2-Stepping: das letzte Aufbäumen des K8-Kerns" hört. Dahin behandelten wir drei verschiedene Steppings von AMD Athlon 64 X2 5000+ Prozessoren: den F2, den G1 und den G2. Normal interessierte PC-Nutzer werden bis heute gar nicht mitbekommen haben, dass es diese verschiedenen Versionen dieses Prozessors überhaupt gibt und trotzdem unterscheiden sie sich um bis zu 10 Prozent in der Leistung, obwohl sie den gleichen K8-Kern, die gleiche Cachegröße und die gleiche Taktfrequenz besitzen. Es ist demnach durchaus realistisch und wahrscheinlich, dass neuere Versionen des K10-Kerns nicht nur deutlich höhere Taktfrequenzen werden erreichen können, sondern auch eine bessere Effizienz und damit zusammen genommen überproportional mehr Leistung werden erreichen können. Ob dies schon mit dem notdürftig nachgeschobenen B3-Stepping wird der Fall sein können, darf bezweifelt werden. Aber beim K8 sind wir mittlerweile bei Stepping G2, da dürfte beim aktuellen B2-Stepping des K10 noch ordentlich Luft nach oben sein.

1) Update
siehe Korrektur zur TLB-Erratum 298 Berichterstattung

Links zum Thema:

• Erratum degrades Phenom 9500, 9600 performance [The Tech Report]
• AMD Phenom 9700 und 9900 ab Anfang Februar?
• AMD zieht 2,4 GHz Phenoms zurück
• Phenom Vorstellung
• Ausführliches AMD Phenom Reviews
• AMDs G2-Stepping: das letzte Aufbäumen des K8-Kerns
• AMD Phenom Preisvergleich
• AMD Athlon 64 Preisvergleich

Wir haben uns in dieser Woche bei einigen Stellen erkundigt und auch die Lieferangaben der Onlineshops in unserer Recherche mit einbezogen. Offenbar gehen die meisten Lieferanten davon aus, dass der Phenom 9700 ab Anfang Februar 2008 lieferbar sein wird. Dazu passt auch eine aktuelle Meldung von Fudzilla, in der ebenfalls davon die Rede ist, dass das neue B3-Stepping und somit auch das Modell Phenom 9900 mit 2,6 GHz Taktfrequenz in Q1 2008 in die Produktion gehen und Mitte des Quartals erhältlich sein wird.

Parallel dazu hat der Phenom 9500 gestern erstmals die 200 EUR Schallmauer nach unten durchbrochen. Mit der Lieferbarkeit des 9600 beginnen also die Preise für das Einsteigermodell endlich auf ein im Vergleich zur Core 2 Quad Konkurrenz interessantes Niveau zu bröckeln.

Links zum Thema:

• AMD's Phenom 2.6GHz+ bug free samples are out
• AMD zieht 2,4 GHz Phenoms zurück
• Phenom Vorstellung
• AMD Phenom kommt zu den Händlern
• AMD Phenom auf "alten" AM2-Mainboards
• AMD Phenom Review
• AMD Phenom 9500 Preisvergleich
• AMD Phenom 9600 Preisvergleich
• AMD Phenom 9700 Preisvergleich
• AMD Phenom 9900 Preisvergleich

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Wieso kommt es zu den Umbauten? Nun, periodische Wartungsarbeiten vor Ort waren sowieso geplant. Für den Februar war ein BIOS-Update (Fix eines kritischen Opteron-Erratums), ein Linux Kernel-Update sowie ein Check der Kühlungsvorrichtungen terminiert - sprich: Sachen, die man nur schwer remote machen kann. Dafür ist eine insgesamt 900 km weite Reise an diesem Tag notwendig. Allerdings hat sich in den letzten Wochen gezeigt, dass Staubwedel und Politur nicht genügen werden, um das Boot auf Kurs zu halten. Der neue Server war stark genug, um unter dem Strich mehr als vier Mal so viele Benutzer gleichzeitig im Forum zu bedienen, wie die beiden alten Server zuvor, die bis Ende 2005 im Einsatz waren. Damals war bei 800 User gleichzeitig Schicht im Schacht. Inzwischen liegt das erreichte Maximum bei 3.500. Aber damit ist das Limit in Stoßzeiten erreicht. Neue, teure Hardware wird erforderlich.

Welche Umbaumaßnahmen sind nun geplant? Zum ersten bekommt das Boot einen ganzen Satz neuer Festplatten. Aktuell lagern sowohl System, Swapfile, Daten und die MySQL-Datenbank auf einem Ultra320-SCSI Raid-1 Verbund. Leider hat sich dies in den Stoßzeiten als problematisch erwiesen. Der Server wird von fortwährenden HDD-I/O-Zugriffen ausgebremst. Zudem hat sich der ICP-Vortex-Controller als nicht so flott entpuppt wie von einem Hardware-Raidcontroller erhofft. Daher bekommt das Boot einen neuen Ultra320 SCSI-Controller, der an den primären 133 MHz PCI-X Bus des AMD 8131 Chipsatz angeschlossen wird, sowie zwei neue 15.000/min Ultra320 SCSI Festplatten. Diese beiden Platten werden ausschließlich für die MySQL-Datenbank zuständig sein, die dann nicht mehr von den Zugriffen des übrigen Systems ausgebremst werden können - oder umgekehrt. Datenbank-Zugriffe sind enorm Latenz abhängig, weshalb hier nur hochdrehende 15K-SCSI-Platten in Frage kamen. Eine Alternative im Hinblick auf die noch einmal deutlich niedrigeren Latenzzeiten wäre eine SSD gewesen, allerdings schwebt über der Haltbarkeit dieser Technologie bei unzähligen Schreibzugriffen noch ein großes Fragezeichen, weshalb wir uns sicherheitshalber für die klassische Variante entschieden haben.

Die beiden 10.000/min Festplatten nehmen in Zukunft nur noch die Daten des Apache Webservers und die E-Mails auf. An den dritten unabhängigen PCI-Bus des Mainboards kommen zwei SATA-Festplatten mit Perpendicular Recording an den Onboard Sil3114 Controller, die lediglich die performance-irrelevanten Parts Betriebssystem, Swapfile und die Logs beherbergen werden. Damit werden die getrennten Busse des AMD 8131/8111 Chipsatzes optimal genutzt, verschiedene Anwendungen belasten verschiedene Arrays und eine unter Vollast werkelnde MySQL-Datenbank kann nicht mehr den Apache oder das Swapfile (oder umgekehrt) solange blockieren, bis sich die angestauten Serveranfragen zum Totalstillstand hochgeschaukelt haben.

Aber auch die beiden AMD Opteron 246 Prozessoren (Single-Core; 2.0 GHz) hatten ab 3000 Besuchern gleichzeitig im Forum mehr zu tun, als einem Admin lieb sein kann. Die CPU-Last Kurve des Server-Info Diagramms drückt dies leider nicht adäquat aus, da das Diagramm immer über die letzten 10 Minuten mittelt. Nur die momentanen Load-Anzeigen per top-Befehl zeigen das ganze Ausmaß der Beanspruchung. Daher bekommen auch die Opterons würdige Nachfolger. In Zukunft werden zwei AMD Opteron 290 (Dual-Core; 2.8 GHz) für Planet 3DNow! schufften, die uns dankenswerter Weise von AMD zur Verfügung gestellt wurden. Die vier registered ECC DDR400 Speicher von Corsair dagegen haben noch Luft, müssen derzeit nicht erweitert werden.

Diese Hardware-Erweiterungen waren mehr oder minder von Anfang an geplant, auch wenn wir nicht gedacht hätten, dass sie schon nach gut einem Jahr notwendig würden. Allerdings war natürlich nicht abzusehen, dass sich die Anzahl der Besucher, die gleichzeitig im Forum "herumhängen", binnen Jahresfrist vervierfachen würde. So kommt es uns nun zu Gute, dass die Komponenten - allen voran das Tyan-Mainboard - im Hinblick auf diese Erweiterbarkeit beim Design des Servers ausgewählt wurden. Körperliche Schmerzen dagegen bereitet ein Blick auf die neuerlichen Kosten für die Erweiterung des Servers. Die Hoffnung, dass die immensen Kosten des Premierenjahres sich im zweiten Jahr auf das Housing reduzieren würden, hat sich so leider nicht erfüllt. Mit etwa 2.000 EUR schlägt der Umbau zu Buche (Anfahrt, Kost und Logis für den Einsatz nicht mitgerechnet), wovon jedoch Gott Lob AMD durch das zur Verfügung stellen der neuen CPUs einen guten Teil abfedert.

Doch bei der Hardware ist noch nicht Schluss. Während bisher das halboffizielle x86_64 Release Linux Debian 3.1 sarge Dienst auf der Brücke schob, haben sich unsere beiden technischen Admins unisono für einen Umstieg auf Sun Solaris 10 ausgesprochen. Ja, richtig gelesen: der grüne Planet wird künftig um eine neue Sonne kreisen. Dieses auf den professionellen Serverbetrieb ausgelegte Unix-Derivat verspricht eine noch einmal höhere Zuverlässigkeit, Sicherheit und Performance. Ferner unterstützt es das neue Dateisystem ZFS, welches substanzielle Vorteile in Sachen Performance, Datenintegrität und Einfachheit bei der Verwaltung gegenüber dem bisher genutzten ext3-Filesystem verspricht. Und auch die Anwendungen selbst erhalten moderate Anpassungen. Die Umstellungen auf mod_fcgi statt mod_php und apache_worker statt apache_prefork sagen nur dem Webserver-Profi etwas, tragen aber ebenso zur Optimierung bei, wie die neue Hardware und das Betriebssystem.

Selbstverständlich werden diese umfangreichen Modernisierungsmaßen deutlich länger dauern, als die ursprünglich geplanten Schritte. Zwar wurde das Update bereits auf einem Testserver als Generalprobe durchgespielt, sodass wir zumindest keine unliebsamen Überraschungen erleben sollten, nachdem wir den Server aus dem Rechenzentrum in Frankfurt geholt haben; dennoch wird die schiere Länge der To-Do-Liste seinen Tribut fordern. Wenn alles funktioniert wie geplant, wird das Boot 2.0 am späten Abend des 24.02.2007 wieder zu Wasser gelassen werden. Dann schneller und zuverlässiger als jemals zuvor. Also drückt uns die Daumen. :)

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Was bisher nur eine Vermutung unsererseits war, ist seit gestern Gewißheit. AMD hat eine neue Version ihres Revision-Guides online gestellt, der alle Errata detaillliert auflistet. Dieser Revision-Guide zeigt, dass mit dem E-Stepping gleich 7 neue Bugs "eingeführt" wurden, die es bis zum D-Stepping alias Winchester noch nicht gab. Mittlerweile ist AMD bei Erratum #124 angelangt, wobei die Nummern nicht fortlaufend vergeben wurden. Der Guide listet nur die echten Bugs auf. Probleme, die ebenfalls eine Nummer bekommen haben, nachweislich aber irgendwelche anderen Ursachen hatten, fehlen im Guide. Daher die eigentümliche Nummerierung.

Zum eigentlichen Thema: beim E6-Stepping wurden drei Bugs des E3-Steppings gefixt:

• #113: Enhanced Write-Combining Feature Causes System Hang
• #114: DDR Data Pin Drive Strength Also Affects Command/Address Pins
• #116: DDR Chip Selects Tristated One Clock Early in Power Down Mode

Aus diesem Grund müssen Anwender, die einen Venice-Kern mit E3-Stepping gekauft haben, auch nicht in Panik verfallen. Es liegt an den BIOS-Programmierern, die entsprechenden Stolperfallen zu umgehen. Voraussetzung ist natürlich, dass ein aktuelles BIOS verwendet wird.

Auch bei den brandneuen Dual-Core Prozessoren Athlon 64 X2 sind bereits Fehler bekannt:

• #123: Bypassed Reads May Cause Data Corruption or System Hang in Dual Core Processors
• #124: STPCLK Throttling Causes Violation of VDD_ac Specification on Some Dual-Core Processors

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Fehler in derart komplexen Gebilden wie Prozessoren, wo mehrere Millionen Transistoren Dienst schieben und möglichst genau das tun sollen, was die Entwickler damit im Sinn hatten, sind unumgänglich. Schon beim Start waren beispielsweise beim Pentium 4 über 40 Bugs bekannt. Beim Opteron sind es zwar nicht ganz so viele (oder zumindest sind nicht so viele bekannt), aber blütenrein ist natürlich auch er nicht. Trotzdem: wäre Software so bugfrei wie Prozessoren, unser Support-Forum wäre wohl menschenleer.

Seit unserem letzten Bericht zu den Erratalisten der K8-Prozessoren im Januar hat sich wieder einiges getan. Zwei neue Bugs mit den Nummern #109 und #111 wurden in den letzen zwei Monaten gefunden und in der Juni-Version 3.25 der Erratalist dokumentiert. Die Bugs im Detail:

#109: Certain Reverse REP MOVS May Produce Unpredictable Behavior
Ein ziemlich tückischer Bug, da das System nicht einfach "nur" abstürzt, wenn der Fehler auftritt, sondern unter Umständen auch falsche Ergebnisse geliefert werden können! Glücklicherweise tritt der Fehler nur in Kombination mit ganz bestimmten, seltenen Konstellationen auf. AMD plant einen Fix in einer der nächsten CPU-Revisionen.

#111: Rtt Specification Violation
Vergleichsweise harmlos dagegen ein Verhalten, welches die Spannungsspezifikationen des HyperTransport-Pins verletzt. Ausfälle oder Folgefehler dadurch seien nicht bekannt, heißt es bei AMD. Trotzdem ist ein Fix geplant.

Der Anwender selbst dagegen kann gegen diese Fehler nichts tun. Mit "ganz bestimmte Kombinationen" ist nicht gemeint, dass ein Fehler immer dann auftritt, wenn er beispielsweise gleichzeitig Taste "n" drückt und dabei die Mouse bewegt. Damit sind Kombinationen von Maschinenbefehlen, Register- und Cacheline-Belegungen gemeint, die in der Folge zu Fehlern führen können. Umgehen können das nur Compilerbauer, indem sie als kritisch bekannte Befehlsfolgen einfach nicht verwenden oder BIOS-Programmierer, indem etwa fehlerhafte Features kurzerhand deaktiviert werden. Somit ist alles was der Anwender gegen solche Fehler tun kann immer das aktuelle BIOS auf dem System zu haben, aktuelle Treiber und aktuelle Programm-Updates zu verwenden - stets unter Berücksichtigung des alten Spruchs "never touch a running system" natürlich...
THX Marc für den Hinweis

Update
Für Erratum #109 hat AMD mittlerweile einen BIOS-Patch erarbeitet, welches Mainboard-Hersteller auf Anfrage erhalten und in ihre eigenen BIOS-Versionen einfließen lassen können! Der Fix ist für alle Besitzer von Athlon 64 Systemen interessant, da der Fehler bei Revisionen ab C0 auftritt. Ältere B3-Revisionen, die diesen Bug nicht aufweisen, wurden nur bei ersten Opteron-Systemen eingesetzt.

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