Na Femme's artikel over de AMD Hammer processor architectuur, heeft nu ook AnandTech een uitgebreid artikel gepubliceerd over de Hammer technologie. De AMD K8 core moet de opvolger worden van de op dit moment gebruikte K7 architectuur, waarop de Athlon, Athlon Thunderbird, Athlon XP en daarvan afgeleide processoren zijn gebaseerd. De Hammer architectuur heeft als opvallendste vernieuwing de mogelijk tot het gebruik van 64 bit registers en de mogelijkheid een grotere hoeveelheid geheugen te adresseren. In tegenstelling tot Intel's 64 bit oplossing, de Itanium, is de Hammer een uitbreiding op de huidige 32 bit x86 ISA (Instruction Set Architecture).
Het artikel van AnandTech begint met een vergelijking tussen de Hammer architectuur en andere technieken, waaronder dus Intel's Itanium en de huidige 32 bit architecturen. In dit deel wordt ook uitgelegd dat AMD niet een hogere snelheid wil bereiken door het verhogen van de klokfrequentie, maar door het verhogen van de IPC (instructions per clockcycle). Dit in tegenstelling tot Intel, die juist door het verhogen van de klokfrequenties snellere processoren wil maken. Zeer hoge klokfrequenties (10GHz en sneller) stellen namelijk hoge eisen aan de package van de processor. Intel heeft hiervoor de BBUL techniek voor op de plank liggen, maar AMD heeft niet het geld (en waarschijnlijk de tijd) om een dergelijke package type te ontwikkelen. Om de IPC zo hoog mogelijk te krijgen (en dus zo snel mogelijke processor te ontwikkelen) is de pipeline van de Hammer zo kort mogelijk gehouden. De pipeline van de Hammer bestaat uit slechts 12 stappen, wat een verhoging is van 20% ten opzichte van de K7 architectuur. Ter vergelijking: de Pentium 4 pipeline was 100% langer dan die van de P6 (Pentium II/III) architectuur.
De rest van het artikel van AnandTech bestaat in feite uit de uitleg hoe AMD de IPC verder heeft trachten te verhogen (zoals ook al in Femme's artikel is te lezen):
Geïntegreerde memory controller
Hiermee tracht AMD de IPC te verhogen door de latency naar het geheugen te verlagen. Dit heeft als resultaat dat data uit het geheugen sneller beschikbaar is voor de processor wat er voor zorgt dat de processor efficiënter wordt gebruikt omdat deze minder lang hoeft te wachten. Hiermee wordt een van de belangrijkste functies van de northbridge overgenomen door de processor, wat er op neerkomt dat chipsets voor de Hammer processor architectuur eenvoudiger zullen worden, omdat deze vaak tot alleen een southbridge beperkt kunnen blijven.
Verbeterde branch predection unit
Dit onderdeel van de processor tracht te 'voorspellen' wat de volgende instructie wordt die de processor moet verwerken. Door deze voorspelling te verbeteren, zal de processor minder vaak een 'foute' instructie uitvoeren, wat wederom de IPC verbeterd.
Hoger aantal TLB (Translation Lookaside Buffer) entries
Deze dienen voor het bufferen van vertaalde 'virtuele' geheugen adressen naar 'fysieke' geheugen adressen. Het voordeel om deze uit te breiden is, dat de processor minder vaak het (relatief langzame) geheugen moet benaderen, om niet gebufferde adressen te vertalen.
Verder zijn er uiteraard nog andere verbeteringen aangebracht. Zo is er een ander cache systeem en heeft de Hammer architectuur een veel betere ondersteuning voor het gebruik van meerdere processoren (SMP). Dit laatste is onder andere mogelijk geworden omdat AMD is afgestapt van de EV6 bus die voor de K7 wordt gebruikt. Naar verwachting zal de Hammer architectuur in 2003 pas op de markt beschikbaar zijn. Testsamples worden echter al het komende jaar verwacht:
This was a fun article to write because the architecture behind Hammer is truly very interesting. It's refreshing to see another approach to the problem of improving performance. The sharp contrast that the Hammer makes with Intel's NetBurst architecture that is behind the Pentium 4 doesn't make it better; it just means that AMD will have a different set of problems to face going forward.
[...] At the same time we shouldn't discount Intel as they still hold the majority of the market and they do have the potential to take their technology very far. What AMD's recent gains do prove however is that there won't be a return to domination for Intel anytime soon; this two man race will be continuing for some time to come. Both AMD and Intel have had their slipups; while Intel's have been more recently, AMD is far from immune to them.
The technology behind Hammer is there, as is the potential for it to succeed. But AMD has a lot of work to do between now and its release in the next 12 months. Many forget that until the Athlon, AMD didn't have the best execution track record. It's a long road ahead for the Hammer design team, good luck guys.
Met dank aan RobT voor het submitten van dit artikel.