四核之爭

隨著9月10日AMD采用K10架構的Barcelona(巴塞羅那)處理器正式發布，拉開了四核處理器競爭的序幕，由于進入雙核時代以來，AMD一直以K8架構處理器苦苦對抗Intel的Core架構，因此AMD對Barcelona處理器寄予了厚望，希望能再創K8單核時代的輝煌。而Intel在Core 2 Quad的搶先上市使用得Intel在時間上占據了優勢，而BarCelona處理器是否能后來居上，將成為AMD和Intel對抗的關鍵戰役。

原生四核!Batcelona處理器

Barcelona處理器是AMD推出的首顆四核處理器，相比Intel的Core 2 Quad采用兩個雙核Die封裝在一起的實現方式，AMD標榜它是首顆“原生”四核處理器。在工藝方面，Barcelona處理器仍然采用了65nm工藝，熱設計功耗為95W，在K8架構的基礎上進行了一系列的改進，制造設計上要復雜很多，Barcelona需要總共11層金屬層，而K8則為9層，Core 2也只有8層，更多的金屬層會增加制造方面復雜程度，但是對最終消費者并沒有太大的影響。這也是AMDBarcelona處理器跳票6個月之久，遲遲未能正式推出的主要原因。在規格方面，Barcelona處理器的四個核心每個都擁有128KB L1緩存和512KB L2緩存，并且還增加了共享的2MB L3緩存，這樣總的緩存達到了4.5MB，晶體管總數也大大增加了，達到4.63億個。

性能提升源自架構改進

雖然Barcelona處理器的架構基于K8架構改進而來，但是并非只是簡單地采用了L3緩存，而是增加了一系列的新技術提升處理器的效率。對比K8架構，K10處理器在規格上有很大提升，在部分規格上更是成倍地增長，并支持HyperTransport 3.0總線。

◎全新的“寬浮點加速器”

在Barcelona處理器中，AMD擴展了SSE指令的執行寬度，不必再像K8架構處理器將指令分割成兩個64bit執行，大大提高了SSE指令的執行效率，另外，Barcelona處理器可以實現每周期獲取32字節指令，相對K8架構有一倍的提升，好比高速公路收費站窗口，同時開兩條通道比一條通道的通行速度更快，避免車輛堵塞。另外，AMD進一步提高了L1緩存和SSE寄存器(registers)之間的帶寬，Barcelona可以實現每個周期調用2 128bit，同時L2緩存和內存控制器的接口也被提升到128bits／周期，讓各部分的改進實現總體上的平衡，避免了指令獲取和執行的改進所帶來的性能瓶頸，這些改進被AMD統一命名為“寬浮點加速器”。這就好比工廠的流水線作業，只是增加一個工序的速度并不能提升整體的速度，需要各個環節的配合，才能實現整體效率的提升。

◎亂序分支預測技術

分支預測技術與處理器的流水線寬度及級數有著非常緊密的聯系。K8架構處理器之所以性能出色，原因就在于分支預測技術與架構的搭配適當。但這并不表示K8架構的分支預測技術已經完美，有些急待處理的數據有時還是無法被及時預測到，Barcelona處理器加入間接分支預測器，即亂序執行能力，同時也靠增加一倍返回堆棧容量等技術，進一步提升了核心性能。

◎全新的L3緩存設計

多線程軟件的高效率運行，需要多核心處理器擁有更高速的緩存來保持更好的性能。為了在性能和容量上進行平衡，AMD在設計了128KB L1緩存和512KB L2緩存后，由于制程的原因，并沒有采用更大容量L2 cache的做法，而是追加一個L3 cache，而且這個L3 cache將被四核心共享，在容量上也達到了2MB。快速的32路L3緩存不僅可以更好地滿足多任務并行，而且對單任務的執行也有著較大積極作用。尤其在3D運用方面，2MB的L3緩存將對性能產生極大的推進作用。

◎更為高效的內存控制器

AMD的Barcelona擁有專門的內存控制器，可同時支持DDR3/DDR3/FB-DIMM等內存規范，每顆處理器都擁有屬于自己的內存資源，訪問延遲極低。并且系統內的多個處理器可以直接通訊，始終保持極高的任務協作效率。Barcelona處理器的內存控制器采用雙64bit控制器設計，兩個控制器可以獨立運行，這將使處理器執行多任務能力有一定提高。而且Barcelona還改進了數據預取器的數據寄存方式，直接將數據寄存入L1緩存中，相比K8構架中寄存入L2緩存的做法，新的數據預取器準確率更高，速度更快，內存性能及CPU整體性能將得益于此。

◎增強的虛擬化技術

在虛擬技術方面，Barcelona也有了相應的改進，提供的是硬件加速轉換，AMD把它稱為Nested Paging，相比現在使用的Shadow paging軟件轉換模式將會帶來虛擬系統至少40％的性能提升。

◎完善的功耗管理

Barcelona擁有完善的功耗管理技術，它的CoolCore技術可以在一些邏輯塊不工作時關閉相應的部分，實現全方位的節能，Barcelona還支持雙動態功耗管理技術，將核心和內存控制器的功耗管理分離，更加節能。另外，Barcelona的各個獨立核心雖然共享同樣的電壓，但是可以根據負載情況，運行在不同的頻率下，更有效地利用資源。

Barcelona兼容性幾何

Barcelona處理器采用AM2+處理器，支持HvperTransport3.0，但是可以兼容舊版本的HyperTransport。采用Barcelona新架構的AM2+接口處理器將可以在舊有的AM2平臺上正常使用，只需升級BIOS就可以了，只是舊平臺沒法實現HyperTransport 3.0的高速優勢和雙動態功耗管理技術這些特性，可以實現AMD平臺的平穩過渡。另外，新的AMD平臺芯片組如RD790/RD780/RX780/740G等也都將逐漸推出，為Barcelona處理器提供各種定位的平臺支持。

K10 Vs. Core架構

想必不少讀者更加關心的是Barcelona~理器的性能有多大的提升，和Intel孰強孰弱?由于Barcelona處理器目前僅有服務器版本，因此采用目前最高頻率的四核處理器Opteron 2350(2GHz)和Intel主流頻率的四核處理器xeon E5345(2.3GHz，性能約同Core2 Quad Q6600)來進行對比測試，測試結果如下表。雖然Intel處理器的頻率略高，但是還是可以看出Barcelona處理器在性能方面稍遜一籌。并且Barcelona處理器由于仍然采用65nm的制程，導致首發的Opteron 2350處理器的頻率較低，僅有2GHz，這也是Barcelona架構的弱點所在，不過到年底Barcelona處理器頻率將會有所提升，預計可達2．5GHz甚至更高，AMD仍有和Core架構一爭高下的機會。

Barcelona市場前景

Barcelona處理器的發布，正式拉開了四核處理器競爭的序幕，雖然Barcelona不是全新的架構，但也是一個高度優化的AMD x86-64架構，增加了若干新技術，盡管沒有巨大的革命性意義，Barcelona的進步就像Intel的Core 2架構對Pentium M架構一樣，雖然只是一小步，但是基于原有架構的新設計將把性能提升到一個嶄新的高度。不過從目前推出的Barcelona處理器(Opteron2350)的性能來看，相比Intel Core架構還是稍遜一籌，在制程方面也不能和Intel抗衡，不過隨著AMD四核處理器的推出，將引發四核處理器大幅降價，隨著K10桌面版本的推出，將把四核處理器的競爭推向高潮，AMD是否會再次祭起價格戰的法寶?Intel的Penryn處理器上市之后又會如何應對?一切都有待市場的驗證，并且年底AMDK10處理器頻率有望提升，將會成為Core 2 Quad真正的勁敵，屆時四核處理器的競爭將更加激烈和精彩。