DarkHardware

AMD'nin Yeni İşlemcileri: Opteron, Athlon 64, Athlon 64 FX	Yazar: Perit Tokmak - Levent Pekcan Tarih: Eylül 2003
AMD'nin yeni nesil işlemcilerine toplu bir bakış.

---

Eğer "donanım meraklısı" olarak tanımlanan kullanıcı grubuna dahilseniz, AMD'nin 64-bit destekli yeni işlemciler çıkaracağını, bu işlemcilerin hem 32, hem de 64-bit uygulamaları hiç sorunsuz ve performans kaybı olmadan çalıştırabileceklerini bir yıldan uzun süredir biliyorsunuzdur. Evet, işte beklenen gün geldi, ve geçtiğimiz aylarda piyasaya sürülen ve sunucu sistemleri hedeflediği için kullanıcılar arasında çok da sansasyon yaratmayan Opteron işlemcisinden sonra, masaüstü sistemlere yönelik Athlon 64'de resmen piyasaya sürüldü. Bu çalışmamızda, Opteron, Athlon 64 ve Athlon 64 FX işlemci serileri hakkında temel bilgiler vereceğiz, işlemcilerin gerek duyduğu farklı soket çeşitlerini ve bellek tiplerini inceleyeceğiz. Bu çalışma performans testleri ve benzer ölçümler içermiyor, bunlar başka bir çalışmanın konusu olacaklar.

Yeni bir platform: AMD64

Uzun soluklu Socket A macerasından sonra AMD, ilk kez işlemcilerinde yapısal değişiklikler yaptı. Bu yapısal değişiklikler yalnızca işlemcilerin dışını değil, içini de kapsıyor. AMD risk alıp, oldukça agresif bir çıkışla 64-bit'lik uygulamaları masa üstü sistemlere taşıma niyetinde. Bu ciddi bir risk; hem masa üstü sistemler için, hem de AMD için 64-bit'lik işlemciler birer devrim niteliğinde, ve bu yeni işlemci ailesinin başarılı olmaması, mali açıdan uzun süredir çok yüzü gülmeyen AMD'nin iyice sıkışması anlamına gelecektir. Elbette ki bu riski azaltmak için önlemler alınmış. AMD, yeni işlemcilerinde kullandığı  x86-64 (AMD64) adını verdiği komut setiyle hem 32 bit'lik, hem de 64-bit'lik uygulamaların aynı sistemde çalıştırılabileceğini söylüyor. Bu aşamada işlemci, emülasyon yoluna başvurmuyor ve 32-bit'lik uygulamalarda performans kayıpları söz konusu olmuyor. x86-64'ün getirdiği ciddi avantajla, 32-bit'lik uygulamalardan 64-bit'lik uygulamalara sert bir geçiş yapılmamış oluyor. Oysa AMD'nin rakibi Intel'in 64-bit'lik işlemcilerinin, 32-bit uygulamaları direkt olarak çalıştırma yeteneği yok. Yani Intel'in 64-bit platformuna geçen bir kullanıcı, eski 32-bit uygulama yatırımının neredeyse tamamına veda etmek zorunda. AMD'nin 64-bit platformuysa, kullanıcıların eski işletim sistemi ve uygulamalarını kullanmaya devam etmelerini sağlıyor.

Kağıt üzerinde bakıldığında, 32-bit işlemcilere göre en büyük avantajları 4GB'ın üzerinde bellek adresleyebilmeleri olan 64-bit'lik işlemcilerin sıradan kullanıcılara ciddi avantajlar sağlaması zor görünüyor. Bazı oyunların ve masa üstü uygulamaların 64-bit'lik sürümlerinin varlığına dair dedikodular ortalıkta dolaşıyor; belki de 32-bit'ten 64-bit'e geçiş öngördüğümüz kadar uzun sürmeyecek. AMD'nin desteklemesiyle, bazı uygulamaların 64-bit sürümleri hazırlanmakta, hatta sevilen oyun Unreal Tournament'in bile bir 64-bit sürümü var.

Şimdi yeni işlemcilerin özelliklerine ve farklarına bakalım.

Yeni Athlon'lar, Opteron ve soket karmaşası

AMD bu sefer Intel'in taktiğini kullanıp, farklı soket yapılarında işlemcilerle karşımıza çıkıyor. Şu ana kadar adı ve özellikleri kesinleşen üç işlemci bulunuyor: Athlon 64, Athlon 64 FX ve Opteron. "Şu ana kadar kesinleşen" dedik, çünkü her ne kadar bütün işlemciler piyasaya çıktılarsa da, az sonra değineceğimiz Opteron FX gibi bazı "varlığı tahmin edilen" işlemciler de söz konusu.

Opteron işlemciler piyasaya çıktılar ama yüksek düzey iş istasyonları ve sunuculara yönelik oldukları için sıradan kullanıcıların yaklaşamayacağı fiyatlara sahipler. İş istasyonlarında kullanılan Opteron 1xx serisi hariç diğer Opteron'lar (2xx ve 8xx serileri) SMP desteğine sahipler. Athlon 64 ve Athlon 64 FX'den ayrılan en önemli özellikleri de bu. Birden fazla Opteron işlemcisini aynı anda kullanarak yüksek performanslı sunucular kurulabiliyor. Bu konunun detaylarına da az sonra değineceğiz.

AMD, yeni işlemcileri için yeni logolar da hazırlattı

Yeni işlemcilerin hangi işlemci soketlerine takılacağı meselesi oldukça kafa karıştırıcı ve Internet'teki dedikodular nedeniyle tam bir bulmaca haline gelmiş. Özellikle, adından bol bol söz edilen Socket 939'un ne olduğunu kimse net bir şekilde açıklayamıyor. Ulaşabildiğimiz tek somut bilgi, Socket 939 yapılı işlemcilerin beklenenin aksine Socket 940 üzerine oturmayacağı ve bunlar için yeni anakartlar gerekeceği. Socket 940 yapılı işlemciler için üretilen anakartlar 6 katmanlı olmak zorunda. Ama Socket 939, Athlon64'ün daha gelişmiş varyasyonlarının yine 4 katmalı anakartlara yerleştirilebilmesi için kullanılacak. Socket 940 gibi sıkışık bir bağlantı tasarımı yerine, daha geniş boşluklu bağlantılara sahip olacak ve bu da maliyetin düşmesini sağlayacak. Daha önce, Socket 939 formundaki işlemcilerin Athlon 64 FX'ler olacağı ve bu işlemcilerin Opteron'lardan türetildiğine dair bilgilere rastladık. Bu bilgilere göre Athlon 64 FX, Opteron ile aslında aynı işlemci ancak, SMP desteğini aktifleştiren bağlantı çıkarıldığı için geriye 939 bağlantı kalıyor. İleriyi düşününce, pazarlama açısından uygulanabileceği düşünülebilir. Ama Socket 939 ve Socket 940 yapılarının birbirlerinden bağımsız oldukları fikri de ortada olunca, "SMP desteğini açan bağlantı" kuramı çürümüş oluyor.

Doğrulanan bilgiler ışığında, yalnızca Socket 754 ve Socket 940'ın kullanılacağını söyleyebiliriz. Bunlardan Socket 940, ortasında hiç bir boşluk olmayan,tamamı pinlerin oturacağı yuvalarla dolu olan soket. Socket 754 ise aynı soketin, orta bölümü boş olanı. Bu da normal, çünkü Socket 940'a takılan işlemcilerde çift kanal bellek erişimi ve ek HyperTransport kanalları için ek pinler varken, Socket 754'e takılan Athlon 64'de bu ek özellikler ve dolayısıyla ek pinler yok. Öte yandan, çift kanal bellek erişimi kullanan Athlon 64 FX modeli de Socket 940'a gerek duyuyor. Dolayısıyla kullanıcılara göre kullanacakları işlemci ve soket tipini söyle sıralayabiliriz:

Socket 754 üzerine çıkan dedikodulara da değinmemek olmaz; AMD'nin AthlonXP serisini Socket 754 formunda devam ettireceğine ilişkin bilgiler mevcut. Dahası bu işlemcilerin, Athlon 64'ün bir varyasyonu olduğu ve sadece 32 bit'lik uygulamaları çalıştıracağı söyleniyor. Son olarak bu dedikodulara Opteron FX'i ekleyelim. Yazının ilerleyen bölümünde bu işlemci hakkında bilgiler bulacaksınız.

Solda Socket 754 formundaki Atlhon 64 ve sağda Socket 940 formundaki Opteron.

Athlon 64 FX de Opteron gibi 940
bağlantı noktasına sahip.

Solda Socket 754, sağda Socket 940

İşlemcinin Yapısı

Aşağıdaki tabloda Athlon 64, Athlon 64 FX ve Opteron işlemciler arasındaki farkları görüyorsunuz. İşlemcilerin hepsi 128KB L1 (birinci düzey) ve 1MB L2 (ikinci düzey) ön belleğe sahip. Şu anda yaygın olarak satılan, Barton çekirdekli 32-bit'lik Athlon XP'lerin tampon bellekleriysa 128KB L1, 512KB L2 bellek şeklinde.

Yeni AMD işlemcilerin hepsi MMX, 3DNow!, SSE, SSE2 ve x86-64 (AMD64) komut setlerini çalıştırabiliyorlar. Burada özellikle önemli olan, bu işlemcilerle birlikte AMD'nin de ürünlerinde Intel'in SSE2 komut setini kullanmaya başlamış olması. Hatta Athlon 64'de bildiğimiz anlamda bir x87 aritmetik işlem ünitesi yok, işlemci bütün bu işlevleri SSE2 üzerinden yürütüyor. SSE2 komut setinin işlemciye eklenmesi, Penitum 4 için optimize edilmiş uygulamalardan da yararlanılması anlamına geliyor.

İlginç bir yenilik daha bu işlemcilerle birlikte karşımıza çıkıyor; bellek denetleyicisi artık anakartın yonga setine değil, işlemciye bağlı. Geleneksel tasarımda kuzey köprüsünün içinde yer alan bellek denetleyicisi AMD'nin yenilikçi tasarımıyla işlemciye dahil edilmiş. Bu da işlemci ile kuzey köprüsü arasındaki FSB (Front Side Bus) dediğimiz veriyolunun pratikte ortadan kalkması anlamına geliyor. Tabii meraklı okuyucularımız, bu durumda kuzey köprüsü içindeki diğer birimlerin, örneğin AGP kontrolcüsünün ne olacağını soracaklardır. AGP kontrolcüsü, sisteme ayrıca eklenmek zorunda. Bu da işlemcinin sahip olduğu HyperTransport arabirimleriyle yapılıyor. Örneğin, 3 tane HyperTransport kanalı olan bir Opteron işlemcinin bir kanalına AGP kontrolcüsü (köprüsü desek daha doğru) yonga, diğer kanalına PCI Express kontrolcüsü bir yonga, üçüncü kanalaysa IDE portlarını ve diğer birimleri yönetecek, geleneksel özelliklerde bir güney köprüsü yongası takılabiliyor. Bu durumda bu üç ek kontrolcünün de direkt olarak işlemciyle bağlantılı olduklarına özellikle dikkatinizi çekeriz.

Bahsettiğimiz HyperTransport veriyolu, 800MHz saat hızında çalışan, DDR sistemi sayesinde efektif olarak 1600MHz hızına erişen bir veriyolu. HyperTransport veriyolu 2, 4, 8, 16 yada 32-bit genişliğinde olabiliyor, saniyede 6.4GB/sn'e kadar da çıkabilen bir aktarım hızı var.

3 tane HT bağlantısı olan Opteron'larda bir sistem oluşturmak için ayrı ayrı AGP kontrolcü, PCI kontrolcü ve IDE kontrolcü kullanmak mümkün. Ama tek bir HT bağlantısı olan Athlon 64'de bu nasıl olacak? Bunun iki farklı çözümü var. Örneğin bu işlemcilere destek veren nForce3 Pro yonga setinde, hem AGP kontrolcüsü, hem IDE kontrolcüleri, Gigabit ethernet kontrolcüsü, USB 2.0 kontrolcüsü ve PS/2 klavye, fare gibi eski cihazların desteğini sağlayan LPC bağlantısı tek bir yongada toplanmış. Bu yonga Athlon 64 işlemciye HT yoluyla bağlanıyor ve bütün bir sistem kurulmuş oluyor. Bu tür tek yongalı yonga setlerini kullanan anakartlarda anakart üzerinde bir kuzey köprüsü, bir de güney köprüsü olmak üzere iki yonga değil, sadece tek bir yonga bulunuyor. Örneğin Asus SK8N böyle bir anakart.

Asus SK8N'nin üzerindeki yeşil soğutucunun altında gizlenmekte olan tek yonga,
nForce3 Pro yonga setini oluşturuyor.

VIA ve SiS gibi kimi üreticilerse daha geleneksel, iki yongalı tasarımı sürdürüyorlar. Bu tasarımda işlemci, HT yoluyla kuzey köprüsüne bağlanıyor. Kuzey köprüsünde AGP kontrolcüsü ve güney köprüsüyle bağlantıyı sağlayan arabirimden başka bir şey yok. Güney köprüsü olaraksa firmalar şimdiye kadar Athlon XP platformlarında kullandıkları çözümleri kullanmayı sürdürüyorlar, örneğin VIA'nın hayli iddialı K8T800 yonga seti, güney köprüsü olarak tanıdık VT8237 yongasını kullanmakta.

Çok İşlemcili Sistemler

HyperTransport veriyolunun, işlemciyi diğer bileşenlere bağlamaktan daha öte bir yeteneği de var. Opteron 2xx ve 8xx serisi işlemciler, sahip oldukları özel HT bağlantılarıyla birbirlerine bağlanıp, çok işlemcili sistemler oluşturabiliyorlar. Yukarıdaki tabloda görülen HT Ara Bağlantı Kanal sayısı, SMP destekli işlemcilerin aynı anda bağlanabildiği işlemci kanallarının sayısı. Örneğin, Opteron 2xx serisi bir işlemci, sahip olduğu tek ara HT bağlantısıyla aynı anda sadece bir diğer Opteron ile konuşabiliyor. Opteron 8xx serisi ise bu iş için iki kanala sahip ve böylece toplam 8 Opteron 8xx birlikte çalışabiliyor.

Daha önce bahsettiğimiz Opteron FX'in, piyasada mevcut olanlardan farklı olarak 512 KB L2 ön bellek barındıracağı söyleniyor. Elbette ki bu bilgi doğrulanmış değil, ancak bu savı ortaya atanlar kanıt olarak Asus SK8N anakartın en son BIOS güncellemesini gösteriyorlar. Bizler Asus'un sitesinde böyle bir bilgiye rastlayamadığımız için, şimdilik ciddiye alınmaması gerektiğini düşünüyoruz.

Yukarıdaki tabloda, yeni nesil AMD işlemcilerinin artık kesinleşmiş bilgileri yer alıyor. Atlhon 64 FX'in SMP desteği devre dışı bırakılmış Opteron olma ihtimali tablodaki bilgilere göre söz konusu değil. Athlon 64 FX, Athlon 64'ün çift kanallı Registered ECC (PC3200) bellek denetleyicisi  bulunan versiyonu ve aralarında bunun dışında fark bulunmuyor. Her iki işlemcide de birer HyperTransport kanalı bulunuyor, oysa ki bu sayı Opteron'larda 3.

Tablolarda yer almayan oldukça önemli bir özellik daha bulunuyor. AMD 64 mimarili işlemcilerin yeni termal koruma sistemi artık anakartlardan bağımsız. İşlemci, sıcaklığı belirtilen değere ulaştığında sistemi kapatarak koruma sağlıyor. Daha önce Athlon XP'lerde yer alan termal diyot sadece ölçüm yapıyor, sistemi kapatma işi Attansic ATTP1 veya National Semiconductor LM90 gibi yongalara düşüyordu. Ayrıca işlemcilerin üstünde ısı dağıtıcı da bulunuyor. Bu ısı dağıtıcıtıcı işlemci ile soğutucu arasındaki ısı iletiminin artırılmasında önemli rol oynuyor. Bir diğer işlevi ise, artık SOI (Silicon on Insulator) teknolojisi ile üretilen ve daha da hassas hale gelen işlemci çekirdeğini dış etkilerden korumak.

Model numaraları ve hızları

AMD, Athlon 64 serisi işlemcileri yine Athlon XP'lerdeki model numarası sistemiyle etiketliyor. İşlemcinin L2 tampon belleği arttığı ve mimarisi tamamiyle değiştiği için, eski model numaralarına denk düşen saat hızları artık geçerli değil. Örneğin Barton çekirdekli Athlon XP 3200+'ın saat hızı 2200MHz, ama Athlon 64 3200+'ın saat hızı 2000MHz. Şimdiye kadar duyurulan Athlon 64 ve Opteron modellerini ve hızlarını bir tabloda listeledik.

Opteron işlemcilerde model numalarının başındaki 3 rakamdan ilki, çoklu işlemci desteğini simgeliyor. Diğer iki rakam ise işlemci modelini belirtiyor ve işlemci frekansından bağımsız. Yani AMD, 1.6GHz hızında çalışan ve 2 işlemci destekli işlemciye bilerek Opteron 216 değil de Opteron 242 numarasını vermiş. Amaç, "Performans frekansla bağlantılı değildir" düşüncesini oturtabilmek. Athlon 64 FX'in arındanki 51 numarası da benzer şekilde geliştirilmiş bir model numarası.

İşlemciler ne getiriyor

Yazımızın asıl konusu, son kullanıcılara yönelik olan Athlon 64 ve Athlon 64 FX. Bu işlemciler masa üstüne 64 bit devrimini getiriyor getirmesine ama bu devrim kullanıcılara oldukça pahalıya patlayacak gibi. Atlhlon 64, 4 katmanlı anakartlarla kullanılabildiği ve tek kanallı bellek denetleyicisine sahip olduğu için, diğer iki kardeşine göre daha düşük maliyetli sistemler kurmak mümkün olacak. Ama yine de, sıradan bir kullanıcının harcamak isteyeceğinden çok daha fazla para gerekebilir. Athlon 64 FX ise Socket 940 formunda üretildiği için 6 katmanlı anakart tasarımını şart koşuyor. Athlon 64 FX çift kanallı bellek denetleyicisi nedeniyle daha pahalı, kullandığı platform da pahalı, ancak performans avantajı da yok değil. Athlon 64 FX ile Opteron işlemciler aynı platformu paylaşıyor. AMD'nin 1000'lik alımlarda Athlon 64 FX FX-51 modeline biçtiği fiyat 733$. Kaba bir hesapla "olağanüstü performans" için sadece anakart ve işlemciye 1000 $ vermek pek de akıllıca gelmiyor.

Şimdilik AMD tarafından onaylanan iki anakart bulunuyor. Bunlar Asus'un nForce3 Pro yonga setli SK8N modeli ile MSI'nin VIA K8T800 yonga setli K8T Master modeli. Asus SK8N'in ülkemizde 210 $ civarı bir fiyat etiketine sahip ve Opteron/Athlon 64 FX desteği dışında oldukça sıradan özelliklere sahip olduğu söylenebilir. K8T Master'in ülkemizdeki fiyatı henüz belli değil. Athlon 64 işlemciler piyasada çok zor bulundukları için başta MSI olmak üzere bir çok üretici, anakartları ile birlikte işlemciyi de pakete dahil etmeyi tercih ediyorlar.

İşletim sistemi meselesi

İşlemciler 64-bit, iyi güzel de olayın bir de işletim sistemi boyutu var. Microsoft, AMD64 mimarisini destekleyen Windows XP 64 Bit Edition işletim sisteminin ilk beta versiyonunu bugün  duyurdu. Aynı işletim sisteminin Itanium destekli bir sürümü de mevcut. Elbette ki işletim sistemi 64 bit'lik olunca, üzerine yazılan donanım sürücüleri de onunla uyumlu olmak zorunda. Bu da demek oluyor ki, elinizdeki bir TV kartı uzun süre Athlon 64 işlemcili sisteminizde boş boş bekleyebilir, hatta eski donanımların 64-bit sürücülerinin hiç çıkmayacağı kesin. İşletim sistemi için kısıtlı da olsa sürücü desteği şimdiden var, ancak yeterli olmayacaktır.

Kurduğunuz Athlon 64 sistemine, şu anda kullanmakta olduğunuz Windows XP Pro'yu kurup da kullanmamanız için hiç bir sebep yok. Bu durumda sisteminiz tam bir 32-bit sistem gibi çalışacak ve siz neredeyse Athlon 64 kullandığınızı unutacaksınız. Eğer 64-bit uygulamalardan yararlanmak istiyorsanız, o zaman işte yeni duyurulan Windows XP 64-bit sürümünü beklemek ve kullandığınız ek donanımların da 64-bit sürücülerini bulmak zorundasınız. Eğer bu şartları yerine getirirseniz, o zaman 64-bit çalışan komple bir sisteme sahip olacaksınız. İşin güzel yanı, AMD64 mimarisının 32-bit desteği sayesinde, bu sistemde hem örneğin 3DS Max'ın 64-bit sürümünü kullanabilecek, hem de canınız isterse herhangi bir oyunu yükleyip keyfini çıkarabileceksiniz.

RedHat ve benzeri bir çok Linux dağıtımının Opteron destekli özel sunucu sürümleri halen kullanıma hazır durumda, ama satış fiyatları da oldukça yüksek.

Yorumlar

AMD, kendisi ve bütün bilişim dünyası için çok önemli bir adımı atmış durumda. AMD'nin yeni işlemcilerine bütün sektörün büyük ilgi göstermiş olması da önemli. Hemen hemen her üretici, ürün portföylerine bir Athlon 64 anakartı eklemiş durumda. Firma bir ilki gerçekleştirmeye, bir devrimi başlatmaya çalışıyor, geçtiğimiz yıllarda Intel'in 386 işlemcisiyle 16-bit'den 32-bit'e terfi eden masaüstü sistemlerde şimdi 64-bit çağını açmayı hedefliyor. Bu eninde sonunda gerçekleşecek bir devrim, ama AMD bu süreci hızlandırmak niyetinde. AMD64 mimarisinin, 64-bit'e terfi ettiğinizde 32-bit'e veda etmemenizi gerektiren yapısı bu konuda çok önemli bir nokta. Ama şunu da unutmamak lazım, 64-bit sistemlerin gerçekten yerli yerine oturabilmeleri için Microsoft'un bir an önce Windows XP'yi 64-bit'e taşıması, ve bütün cihaz sürücülerinin kısa sürede 64-bit'e terfi edilmesi şart. Açıkçası bu sürücü sorunu, AMD'nin 64-bit planlarının en zayıf halkası olabilir. Üstelik, kullanıcıları 64-bit'e yönlendirebilmek için, sadece 64-bit platformlarda varolan, eski platformda çalışmayan bir iki canavar uygulama, İngilizce deyişle "killer-app" gerekiyor. Doğrusunu söylemek gerekirse bu tür bir uygulama da ufukta gözükmüyor, ama günlerin ne getireceği bilinmez.

Athlon 64 ve diğer 64-bit AMD işlemciler üzerine bilgiler vermeye devam edeceğiz.

---

Ana Sayfaya Dönüş