AMD K8 (Partie 1) : Preview

Il arrive ! Qu'on l'appelle K8, Hammer, Athlon64, Opteron ou encore SledgeHammer ou ClawHammer, la future génération de processeurs AMD arrive enfin ! Attendue depuis maintenant de longs mois et plusieurs fois repoussée, la nouvelle architecture K8 va arriver sous peu dans nos PCs et remplacer petit à petit les Athlon XP qui viennent de connaître leur ultime évolution avec le core Barton. Très attendu (et c'est peu dire), l'Athlon 64 et son grand frère, l'Opteron, ont cependant beaucoup de choses à prouver. De leur succès dépend en grande partie l'avenir d'AMD, en particulier sur le marché professionnel.

Plus qu'un nouveau processeur, le K8 est la troisième architecture majeure d'AMD, après les K6 et l'Athlon (K7). Si le K6 égalait à peine le Pentium d'Intel, il n'en est pas de même du K7 qui est parvenu depuis ses débuts (laborieux) à concurrencer successivement le Pentium III, mais aussi le Pentium 4 d'Intel. En s'avérant toujours au moins aussi rapide que les CPUs d'Intel, les Athlons ont réussi à se faire une place très intéressante sur le marché grand public, grâce à un très bon rapport performance/prix. Cependant, on constate depuis quelques mois qu'AMD tente de pousser l'architecture K7 dans ses derniers retranchements : La sortie des Athlons FSB 166 (333 DDR) et des Athlons dotés du core "Barton" étant la dernière évolution d'un core qui atteints clairement ses limites. Le futur s'appelle donc K8. L'Athlon 64, c'est avant tout, et il faut le noter, 95% du core d'exécution d'un Athlon XP. Les principales différences entre l'architecture K7 et K8 sont les suivantes :

• L'apport de registres 64 bits : Cheval de bataille d'AMD, le K8 se distingue principalement de l'architecture précédente via l'ajout de 8 registres 128 bits (SSE/SSE2) ainsi que la possibilité d'accéder aux registres généraux en 64 bits, ce qui lui permettront d'exécuter du code 64 bits, tout en restant compatible avec le 32 bits. C'est la fameuse technologie x86-64.
  
  
• L'intégration du contrôleur mémoire : La majorité des fonctions autrefois dédiées au Northbridge est désormais inclue dans le processeur, et en particulier le contrôleur mémoire. Supportant la DDR333 et 266, le contrôleur mémoire intégré fonctionne à la fréquence du CPU et permet une latence particulièrement basse
  
  
• Controleur HyperTransport intégré : L'HyperTransport est un bus de communication inter-bridge permettant aux différents "ponts" de la carte mère de communiquer ensemble. Il utilise un bus de données à bande passante évolutive et variable. Il contraste donc avec les autres normes de génération inférieure, comme le V-Link de VIA ou le MuTIOL de SiS qui fonctionne en mode client/serveur. Le bus Hypertransport offre une bande passante maximale de 6.4 Go/s
  
  
• Un cache L2 amélioré : Contrairement à l'Athlon XP qui embarque un maximum de 512 ko de cache L2, le K8 existera avec un cache de second niveau pouvant aller jusqu'à 1 Mo. Certaines versions de l'Athlon 64 seront équipées de seulement 256 ko. Outre la taille, la latence des TLBs a été optimisée et un mécanisme de prédiction de branche avancée a été ajouté.
  
  
• L'ajout du SSE2 : Développé par Intel à l'origine, pour sa gamme Pentium 4, les instructions SSE2 font désormais partie de l'Athlon 64 et de l'Opteron. Elles permettent la manipulation de registres 128 bits et offrent, en théorie, un gain de performance significatif sur les applications de calculs Audio/Vidéo/3D.
  
  
• Modularité de l'architecture : Comme nous le verrons dans la partie 4, l'architecture K8 permet plusieurs types de fonctionnements SMP pour une grande modularité pouvant répondre à des besoins divers.

Selon AMD, toutes ces améliorations devraient offrir à l'Opteron un gain de performance de 20 à 25% par rapport à un Athlon XP de fréquence égale. AMD ajoute que 80% du gain de performance provenant de ces améliorations seraient dûs au contrôleur mémoire on-die et seulement 20% aux améliorations du core d'exécution. Bref, le processeur nouvelle génération d'AMD constitue une intéressante évolution qu'une véritable révolution. Cependant, le lancement du K8 permettra à AMD de rester dans la course aux performances

Afin de vous fournir le maximum d'informations sur ces CPUs, nous avons décidé d'écrire une "saga K8", composée de 3 parties. La première, que nous vous proposons aujourd'hui, est une sorte de preview poussée du Hammer, basée sur des tests pratiques et concrets, et sur le peu d'informations dont nous disposons à l'heure actuelle. La seconde, que nous publierons à la sortie du CPU, passera en détail l'architecture complète du processeur (description de l'architecture K8, gain du mode 64 bits, benchmarks orientés). Quant à la troisième partie, publiée plus tard, elle inclura une comparaison des architectures utilisées dans le Hammer, le Pentium 4 et l'Itanium (différences théoriques et pratiques).

Plus qu'une preview, nous vous proposerons dans cette partie un tour d'horizon complet de l'architecture K8 d'AMD avec une présentation des principales technologies mises en oeuvre, mais aussi avec le fonctionnement d'une carte mère Athlon 64. Nous vous proposerons également un peu plus loin dans ce test de vous faire une idée des performances du futur CPU grâce à une comparaison de ses performances avec les processeurs actuels.

• Configuration de test

La configuration de tests utilisée, ainsi que les configurations annexes destinées aux tests de comparaison, sont les suivantes :

Concernant les pilotes, nous avons utilisé les derniers pilotes disponibles au moment des tests (Decembre/Janvier 2003).