◆ X86要革命，推土机架构简介
有关推土机的架构介绍， 我们之前已经有文章做了解析，虽然成文于半年前，但是架构介绍和分析还是很详细的，这里我们再介绍一些重点部分。
推土机的设计思想源于物理多核心（CMP）与超线程（SMT）之争，前者性能提升大，但是代价高昂，设计复杂，超线程技术不需要太多核心上的改变，但是效能不如物理多核，AMD在推土机上实践了第三种思路CMT（Cluster Multithreading）。
整数单元：一分为二
推土机的基本结构不同于以往一个整数+一个浮点单元的组成，而是一个模块（Module），每个模块内有2个整数单元和1个高度共享的浮点单元，而且每个整数单元都有自己的调度器，任务分配互不干扰，可同时执行。
因为AMD认为目前80%的应用都是整数型，浮点运算只占20%，通过这种设计推土机的每个模块可以同时进行两个整数计算，效率大大提高，而这种设计的代价也很小，整数单元的核心面积只占模块的12%，占整个核心的面积不过5%，也就是说用5%的总面积即可实现80%的性能提升。
 整数单元的设计是对传统X86设计的一大改革 |
从推土机的命名来看，AMD不再提模块这个称呼，而是将每个整数单元都视为一个核心，所以FX-8100系列也成为世界上首款原生8核桌面CPU，看上去很美吧，实际上不然。
与K10的三发射指令架构相比，推土机有四个解码单元，变成了四发射指令系统，理论性能会有提升。但是这个四发射能力是在两个内核之间共享的，除非推土机只出单核产品，否则的话每个内核实际上只有双发射能力，单核心性能上比K10却是有下降的，后面的测试也证明了这一点。
浮点单元：弹性共享
AMD认为浮点运算在CPU中只占20%的分量，利用率不如整数单元那么充足，因此每个模块只有一个浮点单元，也就每两个内核共享一个浮点单元，为此AMD将其设计成“Flex FP”弹性浮点单元。
AMD的Flex FP单元实际上是由两个128bit FMAC（浮点累积乘）浮点单元组成，它可以执行1条256bit AVX指令或者1条128bit AVX指令或者2条128bit AVX指令，同时还能执行Intel不支持的FMA4（Fused Multiply Add，融合乘加，一条指令里同时含有乘法和加法，如A=B+C*D）和XOP指令（eXtended Operations，AMD利用AVX规范重写的SSE5指令）。
| 推土机的Flex FP弹性浮点单元理论上有很强的适应性 |
AMD宣称弹性浮点单元具有很高的灵活性，1条256bit或者2条128bit指令自然可以充分利用整个浮点单元，如果执行的是1条128bit指令，还可以降低功耗，因为闲置功耗只有峰值功耗的2%。
AMD的弹性浮点理念还是很新奇，但是结合后面的测试来看，推土机的浮点性能根本无法与SNB相匹敌，部分非AVX/AES指令测试中甚至不如自家的K10，再次画了一个大饼。这个问题还要回到架构设计上来，推土机的浮点单元是两个内核共享的，如果是多线程应用，每个内核能分配到到浮点单元依然只有128bit，同时执行256bit AVX指令的话就得有排队等待的，结果吞吐量跟K10一样，而SNB在同样状况下依然是256bit位宽，孰优孰劣立马就显示出来了。
核心架构：8核庞然巨物
桌面版的推土机代号为Zambezi（赞比西河），最多有四个模块八个核心。
| 推土机的核心架构一览 |
推土机的多核CPU就跟搭积木一样，通过调整模块数量即可组合成双核、4核、6核、8核，服务器市场甚至会有12核和16核CPU。（不过奇数核心的奇葩产品可能就要退出市场了，没必要了）
推土机的缓存依然是三级，但是设计与前代K10稍有不同。推土机每个微内核中有16KB L1数据缓存，4-Way并联，每个模块共享64KB 2-Way L1指令缓存，单模块共计96KB L1缓存，而K10架构中每个内核都是64KB数据+64KB指令缓存，总计128KB L1缓存。
| 推土机的缓存设计是精简L1，扩大L3 |
L2缓存是每个模块共享2MB，16-Way并联，划分到每个内核则是1MB，与K10四核的512KB相比增加了一倍，与无L3缓存的Athlon II持平。此外，所有模块共享8MB 64-Way L3缓存，比K10的最多6MB L3缓存也有所增加。
从架构设计上来看，推土机不乏创新之处，颇具新意的模块化思路，独立的双整数单元、共享式弹性浮点单元等设计都是对传统X86设计的改革，但是革命能否成功，光有理念是不行的，具体的性能测试才是最终的关键，这一点还要留待测试来证明了。
游客 2017-10-28 16:08
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