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Samstag, 21. Juli 2012

14:15 - Autor: Opteron

Bobcat-Nachfolger Jaguar bekommt Unterstützung für AVX

Bisher wurden die Low-Power-Prozessoren sowohl bei Intel als auch bei AMD in den Befehlssätzen beschnitten. Es schien fast so, also ob sich beide Firmen stillschweigend geeinigt hätten, denn sowohl Ontario/Zacate mit Bobcat-Kernen als auch Intels Atom-Prozessoren unterstützten maximal SSSE3. Kein SSE4.1 oder 4.2, oder gar AVX. Dies ändert sich nun.

AMDs kommender Mobilprozessor Kabini mit Jaguar-Kernen, der laut der aktuellen Roadmap für 2013 in 28 nm geplant ist, wird laut Aussage eines AMD-Compiler-Programmierer mit AVX-Unterstützung aufwarten können:
Zitat:
There are ISA changes as well like btver2 supports AVX, BMI.
Zusätzlich werden auch die nicht so bekannten Bit-Manipulations-Instruktionen (BMI) implementiert.

SSE4-Derivate werden nicht direkt erwähnt, allerdings ist auch von deren Support auszugehen, denn AVX ist eine Obermenge aller früheren Befehlssatzerweiterungen und stellt dadurch z.B. 3-Operand-Befehle aller vorherigen SSE-Befehle bereit, die nur für zwei Operanden ausgelegt waren. Deshalb ist die Funktionalität aller SSE-Befehle mit einer AVX-Unterstützung bereits gegeben und somit die Kompatibilität zu SSE denkbar einfach sicherzustellen. Aus diesem Grund wäre eine Nicht-Unterstützung der höheren SSE-Erweiterungen nach SSSE3, sehr verwunderlich.

Des weiteren gibt es noch ein kleines Detail zur Hardwarekonfiguration. Die Entwickler änderten die Compiler-Optimierungs-Variable für den L2-Cache von 512 kB auf 2048 kB. Allerdings ist es höchst fragwürdig, ob die Jaguar-Kerne wirklich 2MB-L2-Cache pro Kern bekommen. Schließlich handelt es sich bei Jaguar um ein kostengünstiges Low-power-Design. 2 MB L2-Cache pro Kern würden selbst im platzsparenden 28nm-Prozess bei einem Quad-Core-Prozessor zuviel Fläche verbrauchen, wodurch die Produktion zu teuer werden würde. Worüber man spekulieren könnte, wäre vielmehr ein gemeinsamer, vereinigter L2-Cache für alle 4 Kerne einer Kabini-APU. Pro Kern bliebe es im Schnitt dann bei den schon bisher üblichen 512 kB.

Dies wäre dann natürlich kein Höchstleistungs-Design, aber erstens ist die Bocat-Reihe eben keine Höchstleistungs-Architektur, zweitens läuft der L2-Cache der aktuellen Bobcats schon mit nur halbem Takt und drittens hätte man Vorteile in den immer noch verbreiteten Single-Thread-Last-Szenarien, da einem Thread die vollen 2 MB L2-Cache zur Verfügung stünden.

Update 24.7.2012
Unser Forenmitglied tex_ hat sich den Code genau angesehen und festgestellt, dass dort in den Compiler-Änderungsbeschreibungen bereits eine komplette Befehlssatzübersicht zu finden ist (Link). Die Jaguar-Architektur unterstützt demnach alle Befehlssätze, die vor dem Erscheinen von AVX gebräuchlich waren, also SSE 4.1, SSE 4.2 und AES. Unsere obige Spekulation zu älteren Befehlssätzen war somit eigentlich unnötig, aber immerhin ist sie damit jetzt auch bestätigt. Was im Vergleich zu Bulldozer fehlt ist nur die FMAC-Fähigkeit der FPU. Diese ist aber für einen günstigen Einstiegsprozessor - selbst im nächsten Jahr - sicherlich noch nicht nötig. Ansonsten würde auch die FPU und damit der gesamte Chip zu groß werden, was sich negativ bei die Fertigungskosten auswirken würde und damit dem Ziel, einen günstigen Prozessor anbieten zu können, entgegenwirken würde.

Alleine durch die bloße Verwendung von AVX darf man allerdings keine dramatische Leistungserhöhung erwarten. Auch wenn der Befehlssatz 256 Bit vorsieht, böte das gegenüber alten 64-Bit-Instruktionen keinen Vorteil, wenn die Rechenwerke diese z.B. nur in vier Takten zu je 64 Bit abarbeiten können. Um einen der oft gescholtenen Auto-Vergleiche zu bemühen: Ohne größere Motorumbauten ist der Effekt eines besseren Treibstoffes (z.B. Super-Plus statt Normalbenzin) eher gering. In etwa den ähnlichen Effekt wird man von den restlichen AVX-Verbesserungen (3-Operanden-Format und leicht kürzere Befehle, dank VEX-Präfix) erwarten können - zumindest solange AMD nicht auch etwas am Motor, d.h. den Rechenwerken ändert und diese z.B. auf 128 Bit erweitert.

Genauere Informationen werden im August erwartet, wenn AMD die Jaguar-Architektur auf der Hotchips-Konferenz präsentiert.


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