AMD Bulldozer: ARM kopiert Ansatz und setzt auf geteilte FPU
Viele Jahre nach AMDs letztem Bulldozer-Prozessor kopiert ARM nun den CMT-Ansatz: Beim Cortex A510 teilen sich zwei ALUs eine FPU. Die Probleme der alten AMD-CPUs treten dabei nicht auf, denn diese lagen ohnehin an anderer Stelle.
Aus heutiger Sicht erscheint es befremdlich, doch als AMD vor zwölf Jahren die FX-Prozessoren mit Bulldozer-Architektur auf den Markt gebracht hat, schien Intel in weiter Ferne. Die neuen Prozessoren hatten insbesondere bei der Singlecore-Rechenleistung und der Effizienz massiv das Nachsehen, und auch mit den Nachfolgearchitekturen konnte AMD diesen Umstand - bis zum Erscheinen der Ryzen-Prozessoren - nie wirklich ändern.
Bulldozer-Anstaz im Smartphone
Aus architektonischer Sicht ist Bulldozer dabei vor allem für den CMT-Ansatz bekannt. Während normalerweise jeder CPU-Kern über eine ALU für logische Operationen und Ganzzahlen und eine FPU für Gleitkommaberechnungen verfügt, teilen sich bei CMT zwei Kerne eine FPU. Und während AMD diesen Ansatz mit Ryzen wieder begrub, kopiert ARM das Konzept nun: Wie unser Moderator Olstyle dankenswerterweise im PCGHX-Forum berichtet, teilen sich bei ARMs Cortex A510 zwei ALUs eine FPU und einen gemeinsamen L2-Cache.
Quelle: Chips and Cheese
Wie bei Bulldozer (oben) wird auch beim A510 für zwei Kernen nur eine FPU verbaut.
Hintergrund ist eine Analyse der Website Chips and Cheese, die sich den Cortex A510 angesehen und teils auch mit Bulldozer verglichen hat. Dabei wird unter anderem betont, dass Bulldozer nicht durch den CMT-Ansatz hinter Intel zurücklag. Stattdessen sollen die unzureichende Möglichkeit zum effizienten Anordnen von Rechenbefehlen und der langsame Cache die Architektur ausgebremst haben, wodurch insbesondere die Singlecore-Leistung hinter den Erwartungen zurückblieb. In den späteren Jahren ist zudem zu bedenken, dass AMD die Desktop-CPUs jahrelang kaum aktualisiert hat und Intel dadurch bald mit deutlichem Fertigungsvorteil antrat - die gegenteilige Situation wie aktuell.
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Mit Blick auf ARMs Cortex A510 geht das CMT-Konzept laut Chips and Cheese offenbar auf: Für das Anwendungsgebiet des Chips als Low-Power-Kern scheint sich die Architektur mit ihren teilweise aufgeteilten Ressourcen gut zu eignen. Im Vergleich zu den Vorgängerkernen A53 und A55 soll sich so etwa die Auslastung verbessert haben. Bei diesen verfügt jede ALU noch über eine eigene FPU, die von dieser aber kaum mit genügend Daten gefüttert werden kann. Der geteilte Ansatz kostet deshalb offenbar kaum Leistung - und spart gleichzeitig wichtige Chipfläche.
Quelle: Cips and Cheese via PCGHX-Forum (@Olstyle)
Das sind zwar alles Makel, die nichts mit der "ist das ein Kern?"-Frage zu tun hatten, denn es gibt natürlich auc CPUs mit noch weniger, die trotzdem nicht als 0-Kerner zählten. Aber von den Gesamtfähigkeiten und gänzlich ungeachtet der Organisation entsprach ein Bulldozermodul halt eher 1,5 Kernen der damaligen Zeit und ab Haswell hatte die nominelle Konkurrenz mehr Ressourcen in einem Kern als AMD in einem kompletten Modul. Daher der damalige Entschluss von PCGH, lieber von "4M/8T" zu sprechen. Heute hätte man ihn vielleicht als "0p/8e" betitelt, auch wenn die kleinen Bulldozer-Int-Kerne nicht wirklich effizient waren.^^
Die Technik an sich war gut, es gab nur keine passende Anwendung für den normalen Heimanwender, da alles und auch die Betriebssysteme zu dem Zeitpunkt über Jahre ausschließlich auf Intels durchgestylte Ein-bis-2-Kern-Technik mit hoher IPC ausgelegt und optimiert gewesen ist.
AMD war also mal wieder um Jahre seiner Zeit vorraus, wie später beim Ryzen ebenfalls, als man plötzlich waschechte 8,12 und 16 Kerner in den normalen Desktop brachte, z.B. Spiele aber vor allem auch noch immer wegen Intel auf meistens 4 limitiert waren.
Und da die anderen nicht mitgemacht haben, konnte die Technik nur in einzelnen Bereichen ab und zu mal glänzen.
Der AMD FX6300 "6"-Kerner war lange Zeit sogar ein Preis-Leistungstipp der Redaktion, weil er ganz passabel in neuen Spielen lief, wo Intels teurere 2-Kern-Riege dann schon zu wenig Threads hatte, letztere klammerten sich an alten Benches wie Starcraft 2, wo die wegen hoher Taktraten und ihrer IPC glänzen konnten.
Lediglich der höherer Stromverbrauch konnte da noch negativ ausgelegt werden.
Man darf AMD aber eine gewisse Naivität unterstellen, zu glauben oder zu erwarten, dass die Industrie sich direkt und unmittelbar auf deren Designansatz einschießen würde und die ganze Software dafür umständlich optimieren würde.
Das passierte im Prinzip über 10 Jahre hinweg, jetzt haben wir die Low-Level API's, nachdem AMD das mit Mantle angefangen hatte.
Im Prinzip haben wir es denen an Pionierarbeit zu verdanken, dass Dinge wie Raytracing und große Mehrkernprozessoren salonfähig geworden sind.
Mit Intel (2 oder maximal 4 Kerne reichen für alles) und NVidia (DX11 forever) wäre das sicher nicht so schnell möglich gewesen.
Ansonsten haben die Architekturen nichts gemeinsam, insofern hinkt der Vergleich nicht nur, er kriecht in die falsche Richtung.
Spannend ist daran vor allem, dass es nochmal deutlich bestätigt, dass der Ansatz (geteilte FPU) nicht von vornherein zum Scheitern verurteilt war. Oder besser, dass jemand bei ARM das so sieht^^.
ARM ist sich der Gefahren natürlich bewusst. Deswegen ist der A510 auch als "little" Kern platziert. ARM wird also nicht die Taktschraube bis zum Anschlag drehen, wie AMD es notgedrungen getan hat. Die kleinen Kerne dürfen ein bisschen lahm sein, wenn sie dafür platz- und energiesparend sind.
Alleine von der Logik:
1 Kern mit 1MB Cache.
2 Kerne mit geteiltem 1MB Cache.
Also es gibt definitiv Möglichkeiten einen Bulldozer Ansatz deutlich effizienter und besser zu gestalten.
Gerade wenn man die ganze Prozessor Architektur anders ist als bei AMD.
Darüber hinaus kommt es bei ARM ja auch mehr darauf an wie günstig und für welche Geräte es hergestellt wird.
Vielleicht ist das auch einfach nur der Ansatzpunkt hier.