AMD Phenom X4

AMD Phenom
Phenom Logo
Produktion:	seit 2007
Produzenten: AMD Globalfoundries
Prozessortakt:	1,8 GHz bis 3,2 GHz
HT-Takt:	1,6 GHz bis 2,0 GHz
Fertigung:	45 nm bis 65 nm
Befehlssatz:	x86 / AMD64
Mikroarchitektur:	K10 / AMD64
Sockel: Sockel AM2 Sockel AM2+ Sockel AM3
Namen der Prozessorkerne: Agena (Toliman, Kuma) Deneb

Der AMD Phenom von AMD ist ein Mehrkernprozessor für Desktop-Computer und ein Vertreter der K10-Generation. Erste Modelle sind seit dem 19. November 2007 erhältlich.^[1] Mit der Einführung des neuen Markennamen Phenom reagierte AMD auf die Popularität des Intel Core 2, mit dem die Phenom-Prozessoren konkurrieren. Der Name Phenom tritt dabei die Nachfolge des Markennamens Athlon an und ersetzt diesen in den oberen Marktsegmenten.^[2]

Geschichte

Seit der Einführung des AMD Athlon 64 im September 2003 hatten die Netburst-Prozessoren des Konkurrenten Intel (Pentium 4/Pentium D) insbesondere auf Grund verhältnismäßig hoher Verlustleistung einen schlechten Ruf. Neue Prozessoren auf anderen Architekturen nannte Intel daher daraufhin nicht mehr Pentium, sondern seit Ende 2005 Core. Insbesondere die Prozessoren auf Basis der Core-Mikroarchitektur (Intel Core 2), welche im Sommer 2006 vorgestellt wurden, waren sehr erfolgreich. Bereits Ende 2006 stellte Intel den ersten Vierkernprozessor Core 2 Extreme QX6700 vor.

AMD konnte zu diesem Zeitpunkt noch kein Konkurrenzprodukt vorstellen, da sich die Prozessoren auf Basis der K10-Architektur noch in Entwicklung befanden. Da der ältere Athlon 64 mit der Leistung der schnellsten Core-2-Modelle jedoch nicht mithalten konnte, entschied sich AMD ebenfalls, für die neuen Prozessoren einen neuen Namen zu verwenden. Am 14. Mai 2007 kündigte AMD den neuen Markennamen „Phenom“ an.^[2] Phenom rührt von dem englischen Wort phenomenal, welches die verbesserte Rechenleistung unterstreichen soll.

Der Markteintritt der neuen Generation verlief allerdings nicht problemlos. Der Server-Ableger Barcelona für den Opteron verzögerte sich laut AMDs CEO Héctor Ruiz um sechs Monate, wodurch sich auch Verzögerung beim Markteintritt für Desktop-Prozessoren ergaben.^[3] Auch die Erwartungen, die an die ersten Phenom-Prozessoren, alles Vierkernprozessoren, gestellt wurden, konnten nicht erfüllt werden – insbesondere stellte die Performance weiterhin keine Gefahr für Intels High-End-Prozessoren dar, was zum Teil auch an den unerwartet niedrigen Taktfrequenzen lag. Die Behebung eines Fehlers in der Revision B2 kostete weitere Rechenleistung.^[4]

Die Revision B3 korrigierte diesen Fehler, zudem erlaubte sie AMD am 27. März 2008 Prozessoren vorzustellen, die zum Teil mit etwas höheren Taktfrequenzen liefen.^[5] Die Modellnummer dieser neuen Prozessoren endet mit einer 50. Am gleichen Tag führte AMD erste Dreikernprozessoren in den Markt ein. Zur Unterscheidung der Vier- und Dreikerner nennt AMD die Prozessoren seit diesem Tag Phenom X4 und Phenom X3.^[6]

Technik

Die eines AMD Phenom

Die Modelle der 9000-Serie sind Vierkernprozessoren (Phenom X4, Quad-Core) und die Modelle der 8000-Serie sind Dreikernprozessoren (Phenom X3, Triple-Core) für den Sockel AM2+ mit jeweils einem L1- und L2-Cache je Prozessorkern und einem zusätzlichen L3-Cache für alle Prozessorkerne gemeinsam. Diese CPUs sind eingeschränkt abwärtskompatibel zum bisherigen Sockel AM2. Die Einschränkungen betreffen z. B. das Heruntertakten einzelner Kerne und weitere Stromsparmechanismen. Dreikernprozessoren werden durch Deaktivieren eines Prozessorkerns realisiert.

Errata

Prozessoren der Revision B2 besitzen im Translation Lookaside Buffer (TLB) des L2-Caches einen Fehler.^[4] Bei diesem handelt es sich um eine so genannte Race Condition zwischen der Aktualisierung veralteter Daten im TLB des L2-Caches und der Speicherung dieser Daten im L3-Cache. Es besteht also für ein kurzes Zeitfenster die Möglichkeit, dass alte, nicht mehr gültige Daten im L3-Cache gespeichert werden und somit die Daten im L2- und L3-Cache inkonsistent sind, was (aus Sicherheitsgründen) meist zum Stillstand des Systems führt.^[7]

Zur Fehlerumgehung (Workaround) wurde mittels eines BIOS-Updates der betreffende Bereich des L2-Caches deaktiviert. Des Weiteren wurde auch in das Service Pack 1 von Microsoft Windows Vista die Fehlerkorrektur integriert. Diese Maßnahmen kosten aber im Schnitt 10 % Rechenleistung. Für Linux ist ein Kernel-Patch verfügbar^[8], der diesen Fehler durch Softwareemulation umgeht, ohne dass es zu Performance-Verlusten kommen soll.

Das Erratum wurde in der Revision B3 korrigiert, so dass Prozessoren auf Basis der neuen Revision auch den Translation Lookaside Buffer ohne Einschränkungen nutzen können.

Modelldaten Sockel AM2+

Vierkernprozessoren

Agena

• Verkaufsname: Phenom X4
• Vierkernprozessor (Quad-Core)
• Revisionen: B2, B3
• L1-Cache: je Kern 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen), 2-fach assoziativ
• L2-Cache: je Kern 512 KB mit Prozessortakt, 16-fach assoziativ
• L3-Cache: 2048 KB mit Northbridge-Takt, shared, 32-fach assoziativ
• MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a, AMD64, Cool’n’Quiet 2.0, NX-Bit, AMD-V
• Sockel AM2+, HyperTransport 3.0 mit 1600 MHz (HT3200) bis 2000 MHz (HT4000)
• DDR2-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR2-1066
• Fertigungstechnik: 65 nm (SOI)
• Die-Größe: 285 mm² bei 463 Millionen Transistoren
• Taktfrequenzen: 1,8–2,6 GHz
• Modelle: Phenom X4 9100e bis 9950

Deneb

• Verkaufsname: Phenom II X4
• Vierkernprozessor (Quad-Core)
• Revision: C2
• L1-Cache: je Kern 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen), 2-fach assoziativ
• L2-Cache: je Kern 512 KB mit Prozessortakt, 16-fach assoziativ
• L3-Cache: 6144 KB mit Northbridge-Takt, shared, 48-fach assoziativ
• MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a, AMD64, Cool’n’Quiet 3.0, NX-Bit, AMD-V
• Sockel AM2+, HyperTransport 3.0 mit 1800 MHz (HT3600)
• DDR2-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR2-1066
• Fertigungstechnik: 45 nm (SOI), erstmals Immersionslithografie
• Die-Größe: 258 mm² bei 758 Millionen Transistoren
• Taktfrequenzen: 2,8–3,0 GHz
• Modelle: Phenom II X4 920 bis 940

Dreikernprozessoren

Toliman

• Verkaufsname: Phenom X3
• Dreikernprozessor (Triple-Core), ein Agena-Quadcore mit einem deaktivierten Kern
• Revisionen: B2, B3
• L1-Cache: je Kern 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: je Kern 512 KB mit Prozessortakt
• L3-Cache: 2048 KB mit Northbridge-Takt
• MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a, AMD64, Cool’n’Quiet 2.0, NX-Bit, AMD-V
• Sockel AM2+, HyperTransport 3.0 mit 1800 MHz (HT3600)
• DDR2-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR2-1066
• Fertigungstechnik: 65 nm (SOI)
• Die-Größe: 285 mm² bei 463 Millionen Transistoren
• Taktfrequenzen: 1,9–2,5 GHz
• Modelle: Phenom X3 8250e bis 8850

Doppelkernprozessoren

Kuma

• Verkaufsname: Athlon X2
• Doppelkernprozessor (Dual-Core), ein Agena-Quadcore mit zwei deaktivierten Kernen
• Revision: B3
• L1-Cache: je Kern 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: je Kern 512 KiB mit Prozessortakt
• L3-Cache: 2048 KiB mit Northbridge-Takt
• MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a, AMD64, Cool’n’Quiet 2.0, NX-Bit, AMD-V
• Sockel AM2+, HyperTransport 3.0 mit 1800 MHz (HT3600)
• DDR2-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR2-1066
• Fertigungstechnik: 65 nm (SOI)
• Die-Größe: 285 mm² bei 463 Millionen Transistoren
• Taktfrequenzen: 2,3–2,8 GHz
• Modelle: Athlon X2 6500 bis 7750

Modelldaten Sockel AM3

Vierkernprozessoren

Deneb

• Verkaufsname: Phenom II X4
• Vierkernprozessor (Quad-Core)
• Revision: C2
• L1-Cache: je Kern 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen), 2-fach assoziativ
• L2-Cache: je Kern 512 KB mit Prozessortakt, 16-fach assoziativ
• L3-Cache: 6144 KB mit Northbridge-Takt, shared, 48-fach assoziativ, (bei einigen Modellen nicht komplett freigeschaltet)
• MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a, AMD64, Cool’n’Quiet 3.0, NX-Bit, AMD-V
• Sockel AM2+, HyperTransport 3.0 mit 2000 MHz (HT4000)
• DDR2-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR2-1066
• DDR3-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR3-1600
• Fertigungstechnik: 45 nm (SOI), erstmals Immersionslithografie
• Die-Größe: 258 mm² bei 758 Millionen Transistoren
• Taktfrequenzen: 2,5–3,2 GHz
• Modelle: Phenom II X4 805 bis 955

Dreikernprozessoren

Heka

• Verkaufsname: Phenom II X3
• Dreikernprozessor (Triple-Core)
• Revision: C2
• L1-Cache: je Kern 64 + 64 KiB (Daten + Instruktionen), 2-fach assoziativ
• L2-Cache: je Kern 512 KB mit Prozessortakt, 16-fach assoziativ
• L3-Cache: 6144 KB mit Northbridge-Takt, shared, 48-fach assoziativ,
• MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, SSE4a, AMD64, Cool’n’Quiet 2.0, NX-Bit, AMD-V
• Sockel AM2+ oder Sockel AM3, HyperTransport 3.0 mit 2000 MHz (HT4000)
• DDR2-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR2-1066
• DDR3-Speichercontroller: Dual Channel, Unterstützung bis zu DDR3-1333
• Fertigungstechnik: 45 nm (SOI), erstmals Immersionslithografie
• Die-Größe: 258 mm² bei 758 Millionen Transistoren
• Taktfrequenzen: 2,6–2,8 GHz
• Modelle: Phenom II X3 710 bis 720 Black Edition

Einzelnachweise

1. ↑ AMD: AMD stellt mit ‚Spider‘ die erste komplette PC-Plattform vor, Pressemitteilung, 19. November 2007
2. ↑ ^{a b} AMD: AMD stellt neue Produktbezeichnung für kommende Prozessorgeneration vor: AMD Phenom Prozessor, Pressemitteilung, 14. Mai 2007
3. ↑ Golem: AMD-Chef Ruiz: "Barcelona kommt sechs Monate zu spät", 21. August 2007
4. ↑ ^{a b} AMD: Revision Guide for AMD Family 10h Processors, englisch, PDF-Datei (210 KB)
5. ↑ AMD: AMD stellt High-Performance AMD Phenom X4 Prozessoren für HD-Desktop-Gaming und Video vor, Pressemitteilung, 27. März 2008
6. ↑ AMD: AMD stellt weltweit ersten x86 Triple-Core-Prozessor vor, Pressemitteilung, 27. März 2008
7. ↑ Korrektur zur TLB-Erratum-298-Berichterstattung (planet3dnow.de)
8. ↑ Linux-Kernel-Patch umgeht Barcelona-/Phenom-Bug, heise.de, 6. Dezember 2007

Weblinks

• Produktinformation zum Phenom bei AMD (englisch)
• AMD-Prozessorfinder (englisch)
• Draufsicht auf das Phenom-Die mit Zuordnung der Einzelteile

Liste der Mikroprozessoren von AMD | AMD Prozessor-Familien | Ordering Part Number (OPN)

Prozessor-Generationen: AMD K5 | AMD K6 | AMD K7 | AMD K8/K8L | AMD K9 | AMD K10

Sonstige AMD-Entwicklungen: AMD64 | AMD LIVE! | AMD Quad FX | AMD-V | QuantiSpeed

Bis AMD-K6-Generation: Am286 | Am386 | Am486 | 5x86 | K5 | K6 | K6-2 | K6-III

Athlon-Serie:  Desktop: Athlon (K7) | Athlon XP | Athlon 64 | Athlon (K8) | Athlon 64 X2 | Athlon X2 | Athlon 64 FX   Mobil: Athlon XP-M | Mobile Athlon 64 | Athlon 64 X2   Server: Athlon MP

Duron-Serie:  Desktop: Duron   Mobil: Mobile Duron       Sempron-Serie:  Desktop: Sempron (K7) | Sempron (K8)   Mobil: Mobile Sempron

AMD K10-Desktopserie: Phenom X3 | Phenom X4 

Turion-Serie:  Mobil: Turion 64 | Turion 64 X2 | Turion X2 

Opteron-Serie: Server: AMD Opteron (K8) | AMD Opteron (K9) | AMD Opteron (K10)

Sonstige AMD-Prozessoren:  Embedded: Geode | Alchemy

AMD-Chipsätze:  7er-Serie