AMD Opteron , la enciclopedia libre

AMD Opteron
	; AMD Opteron 2212
Información
Tipo	marca registrada
Fabricante	AMD;
Fecha de lanzamiento	abril de 2003
Descontinuación	presente
Datos técnicos
Frecuencia de reloj de CPU	1,4 GHz — 3,3 GHz
Velocidad HyperTransport	800MHz — 3200MHz
Longitud del canal MOSFET	130 nm — 32 nm
Conjunto de instrucciones	x86-64
Número de núcleos	1, 2, 4, 6, 8, 12 y 16
Se conecta a
Zócalo(s)	Socket 939, 940; AM2, AM2+; AM3, AM3+; Socket F; Socket C32, Socket G34; ; ; ; ;
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Opteron es una línea de microprocesadores x86 de AMD para servidores y estaciones de trabajo, y fue el primer microprocesador con arquitectura x86 que usó el conjunto de instrucciones AMD64, también conocido como x86-64. Fue lanzado el 22 de abril de 2003 con el núcleo SledgeHammer (K8) y estaba orientado a competir en el mercado de servidores y workstations, particularmente en el segmento del procesador Xeon de Intel. Los procesadores basados en la arquitectura AMD K10 (Barcelona) fueron anunciados el 10 de septiembre de 2007, incorporando una nueva configuración de cuatro núcleos. El más reciente lanzamiento de los procesadores Opteron es la serie procesadores Opteron 4300 y 6300 ("Seoul" y "Abu Dhabi" respectivamente) basados en la arquitectura Piledriver.

Descripción técnica

Dos capacidades clave

Opteron combina dos importantes capacidades en un solo procesador:

Ejecución nativa de aplicaciones x86 32-bit sin pérdida de rendimiento
Ejecución nativa de aplicaciones x86-64 64-bit

La primera característica es notable debido que al momento de la introducción del Opteron, la única arquitectura de 64-bit disponible en el mercado con compatibilidad x86 32-bit (Itanium de Intel) corría aplicaciones nativas x86 solo con una importante merma de la velocidad. La segunda capacidad, por sí misma, es menos importante, debido a que arquitecturas RISC mayores (como SPARC, Alpha, PA-RISC, PowerPC, MIPS) son de 64 bit desde hace muchos años. Con la combinación de estas dos capacidades, sin embargo, el Opteron ganó el reconocimiento por su capacidad para ejecutar, en forma económica, la gran base de aplicaciones x86 instalada, al mismo tiempo que ofrece una vía para actualizar los sistemas a 64 bits.

Los procesadores Opteron poseen controlador de memoria integrado soportando DDR SDRAM, DDR2 SDRAM o DDR3 SDRAM (dependiendo de la generación del procesador). Esto elimina la latencia para acceder a la RAM principal y elimina la necesidad de un circuito integrado separado para el puente norte.

Características de multiprocesamiento

En sistemas multiproceso (más de un Opteron en una sola placa madre), las CPU se comunican usando Direct Connect Architecture sobre enlaces HyperTransport de alta velocidad. Cada CPU puede acceder a la memoria principal del otro procesador, siendo esto transparente para el programador. La forma en que el Opteron realiza el multiprocesamiento no es igual al multiprocesamiento simétrico; en lugar de tener un banco de memoria para todas las CPU, cada CPU tiene su propia memoria. Por lo tanto, el Opteron es de arquitectura Non-Uniform Memory Access (NUMA). La CPU Opteron soporta una configuración de hasta 8 vías en servidores de nivel medio. En servidores de nivel empresario se utilizan circuitos integrados router adicionales (y caros) para soportar más de 8 CPU por caja.

En varios benchmark, el Opteron ha demostrado poseer una mejor escalabilidad multiprocesamiento que el Intel Xeon.^[1] Esto se debe principalmente a que, al agregar un procesador Opteron adicional, se incrementa el ancho de banda de la memoria, lo cual no siempre es el caso de los sistemas basados en el Xeon, y al hecho de que los Opteron utilizan conmutadores en lugar de un bus compartido. En particular, el controlador de memoria integrado del Opteron permite a la CPU acceder a la memoria RAM local rápidamente. En contraste, las CPU Xeon en un sistema multiprocesador comparten solo dos buses para comunicaciones procesador-procesador y procesador-memoria. Cuando se incrementa la cantidad de CPU en un sistema Xeon típico, la contención de los buses compartidos causa una caída en la eficiencia del sistema. Intel está migrando a una arquitectura de memoria similar a la del Opteron para la familia Intel Core i7 y sus derivados Xeon.

Opterons multinúcleos

AMD introdujo sus primeros Opterons multinúcleos en abril de 2005. En esa época, AMD usaba el término multinúcleo como sinónimo de doble núcleo; cada Opteron físico contiene dos núcleos de procesamiento. Esto efectivamente duplica la capacidad de procesamiento disponible en cada zócalo de procesador de la placa madre. Cada zócalo puede entregar el rendimiento de dos procesadores, dos zócalos pueden entregar el rendimiento de cuatro procesadores, y así sucesivamente. Debido a que el costo de la placa madre se incrementa notablemente a medida que se le agregan zócalos para CPU, los procesadores multinúcleo permiten construir sistemas multiprocesador a bajo costo.

El esquema de los números de modelos de AMD ha cambiado un poco con la nueva línea de multinúcleos. Cuando fueron introducidos, el Opteron multinúcleo más rápido de AMD era el modelo 875, con dos núcleos corriendo a 2,2 GHz cada uno. El Opteron de un solo núcleo más rápido era el modelo 252, corriendo a 2,6 GHz. Para aplicaciones multihilo, o varias aplicaciones de un solo hilo, el modelo 875 podía correr mucho más rápido que el modelo 252.

Los Opteron de segunda generación son ofrecidos en tres series: la serie 1000 (solo un zócalo, es decir, solo un procesador en la placa madre), la serie 2000 (para dos zócalos, dos procesadores en la placa madre) y la serie 8000 (cuatro u ocho zócalos). La serie 1000 utilizan el zócalo AM3. Las series 2000 y 8000 utilizan el zócalo F.^[2]

AMD anunció sus procesadores de cuatro núcleos de tercera generación en septiembre de 2007,^[3]^[4] anunciando los vendedores de hardware sus servidores el mes siguiente. Basado en el diseño del núcleo denominado Barcelona, se planificaron nuevas técnicas de control de energía y temperatura para los chip. Las primeras plataformas basadas en el doble núcleo DDR2 eran actualizables a los microprocesadores de cuatro núcleos.^[5] La cuarta generación fue anunciada en junio de 2009 con el Istanbul de seis núcleos. Se introdujo el HT Assist, un directorio adicional para la ubicación de los datos, lo que reduce el consumo para el sondeo y emisiones. HT Assist utiliza 1 MB de caché L3 por CPU cuando se activa.^[6]

En marzo de 2010 AMD lanzó la serie de CPU Opteron 6100 Magny-Cours para el zócalo G34. Estas CPU para módulos multichip de 8 y 12 núcleos consisten en dos matrices de 4 u 8 núcleos con un enlace HyperTransport 3.1 enlazando ambas. Estas CPUs actualizaron las plataformas Opteron multi-zócalo para usar memorias DDR3 e incrementando la velocidad máxima del enlace HyperTransport de 2,4 GHz (4,8 GT/sec), para las CPU Istanbul, a 3,2 GHz (6,4 GT/sec.)

AMD cambió el esquema de nombres para sus modelos Opteron. La serie Opteron 4000 en zócalo C32 (lanzada en julio de 2010) soportan doble zócalo y está orientada a sistemas mono-procesador y bi-procesador. La serie Opteron 6000 en zócalo G34 soporta cuádruple zócalo y está orientada a sistemas de alta gama bi-procesador y tetra-procesador.

Socket 939

AMD lanzó el Opteron para el zócalo 939, reduciendo el costo de las placas madre para servidores y workstations de gama baja. Excepto por el hecho de que tienen caché L2 de 1 MB (contra los 512 KB del Athlon64), el Opteron para zócalo 939 es idéntico al Athlon 64 con núcleo San Diego y Toledo, pero corren a velocidad menores de las que soportan, siendo de esta manera más estables.

Socket AM2

Los Opteron para zócalo AM2 están disponibles para servidores pero solo en configuración mono-procesador. Los Opteron de doble núcleo denominados Santa Ana, rev. F, poseen caché nivel L2 de 2×1 MB, al contrario que la mayoría de sus primos Athlon 64 X2, los cuales poseen caché L2 de 2x512 KB. Estas CPU tienen números de modelo de 1210 a 1224.

Socket AM2+

AMD introdujo los Opteron de cuatro núcleos para zócalo AM2+ para servidores monoprocesador en 2007. Estas CPU son fabricadas con proceso de 65 nm y son similares a los Phenom X4 Agena. Los Opteron de cuatro núcleos para AM2+ son denominados "Budapest". Estos Opterons llevan los números de modelo 1352 (2,1 GHz), 1354 (2,2 GHz) y 1356 (2,3 GHz.)

Socket AM3

AMD introdujo los Opteron de cuatro núcleos para zócalo AM3 para servidores monoprocesador en 2009. Estas CPU son fabricadas con proceso de 45 nm y son similares a los Phenom II X4 Deneb. Los Opteron de cuatro núcleos para zócalo AM3 son denominados "Suzuka." Estos Opteron llevan los números de modelo 1381 (2,5 GHz), 1385 (2,7 GHz) y 1389 (2,9 GHz.)

Socket F

El zócalo F (LGA de 1207 contactos) es la segunda generación de zócalo para los Opteron de AMD. Este zócalo soporta los procesadores Santa Rosa, Barcelona, Shanghái e Estambul. El zócalo “Lidded land grid array” agrega soporte para memoria DDR2 SDRAM conectividad mejorada HyperTransport versión 3. El zócalo y el encapsulado del microprocesador son físicamente idénticos, aunque no compatibles, al zócalo 1207 FX.

Socket G34

El zócalo G34 (LGA de 1944 contactos) es uno de los zócalos de tercera generación de Opteron, junto con el zócalo C32. Este zócalo soporta en las series de procesadores Opteron 6100 Magny-Cours, Opteron 6200 Interlagos basada en Bulldozer y Opteron 6300 "Abu Dhabi" basada en Piledriver. Este zócalo soporta cuatro canales de memoria DDR3 SDRAM (dos por matriz de CPU). Al contrario de los zócalos de Opteron multi-procesador, las CPU para zócalo G34 funcionan con RAM unbuffered ECC o no-ECC, además de la tradicional RAM ECC.

Socket C32

El zócalo C32 (LGA de 1207 contactos) es el otro miembro de los zócalos Opteron de tercera generación. Este zócalo es simialr al zócalo F pero no es compatible con éste. El zócalo C32 usa SDRAM DDR3 y es diferente para prevenir que se inserte una CPU de zócalo F que usa solo memoria DDR2. Al igual que el G34, el zócalo C32 funciona con RAM unbuffered ECC o no-ECC, además de la tradicional RAM ECC.

Actualización de la micro-arquitectura

La línea Opteron vio una actualización con la implementación de la micro-arquitectura AMD K10. Los nuevos procesadores, lanzado en el tercer trimestre de 2007 (llamado Barcelona), incorporó varias mejoras, particularmente en la prerrecuperación de datos de la memoria, carga especulativa, ejecución SIMD y predicción de la rama, dando como resultado una mejora apreciable sobre los Opteron basados en K8, con el mismo consumo de corriente.^[7]

Mientras tanto, AMD también ha utilizado un nuevo esquema para caracterizar el consumo de energía de los nuevos procesadores según el consumo diario "promedio", llamado average CPU power (ACP, o potencia media de la CPU).

Socket FT3

Las APU Opteron X1150 y Opteron X2150 se usan con BGA-769 o Socket FT3.^[8]

Modelos

Los Opteron para Socket 940 y Socket 939 tienen un número de modelo de tres dígitos, en la forma Opteron XYY. Para los Opteron para Socket F y Socket AM2, cada procesador tiene un número de modelo de cuatro dígitos, en la forma Opteron XZYY. Para la primera, segunda y tercera generación de Opteron, el primer dígito (el X) especifica el número de CPU en la máquina a la cual está destinada:

1 - diseñado para sistemas con un procesador.
2 - diseñado para sistemas con dos procesadores.
8 - diseñado para sistemas con cuatro u ocho procesadores.

Los Opteron Socket F y Socket AM2, el segundo dígito (la Z) representa la generación del procesador. Actualmente, sólo se usa 2 (doble núcleo, DDR2), 3 (cuatro núcleos, DDR2) y 4 (seis núcleos, DDR2).

Los Opteron para Socket C32 y G34 usan un esquema de numeración de cuatro dígitos. El primer dígito se refiere a la cantidad de CPU en la máquina a la cual está destinado.

4 - Diseñado para sistemas con uno y dos procesadores.
6 - Diseñado para sistemas con dos y cuatro procesadores.

Al igual que en los Opteron de segunda y tercera generación, el segundo número indica la generación del procesador. "1" se refiere a unidades basadas en AMD K10 (Magny-Cours y Lisbon), "2" se refiere unidades Bulldozer Interlagos, Valencia y Zurich, y "3" se refiere a unidades basadas en Piledriver Abu Dhabi, Seoul y Delhi.

Para todos los Opteron, los dos últimos dígitos en el número de modelo (el YY) indica la frecuencia de reloj de la CPU, un número más alto indica una frecuencia de reloj más alta. Esta velocidad es comparable a los procesadores de la misma generación si tienen el mismo número de núcleos; los de un núcleo y los de doble núcleo están indicados de otra manera a pesar de que tienen la misma frecuencia de reloj.

El sufijo HE o EE indica que es un modelo de alta eficiencia y bajo consumo (Hhigh-Efficiency, Energy-Efficiency) teniendo un TDP más bajo que el Opteron estándar. El sufijo SE indica unmodelo tope-de-línea con un TDP mayor que el Opteron estándar.

Al comenzar con el proceso de fabricación de 65 nm, los nombres en código de los Opteron están basados en las ciudades que fueron sede de las carreras de Fórmula 1. AMD ha patrocinado por un largo tiempo al equipo más exitoso de la Fórmula 1, Ferrari.

Procesadores de la familia AMD Opteron
Nombre	Proceso	Fecha	Núcleos
SledgeHammer Venus Troy Athens	130 nm 90 nm 90 nm 90 nm	junio de 2003 agosto de 2005 enero de 2006 enero de 2006	1
Denmark Italy Egypt Santa Ana Santa Rosa	90 nm 90 nm 90 nm 90 nm 90 nm	marzo de 2006 mayo de 2006 junio de 2006 agosto de 2006 agosto de 2006	2
Barcelona Budapest Shanghái	65 nm 65 nm 45 nm	septiembre de 2007 abril de 2008 noviembre de 2008	4
Estambul	45 nm	enero de 2009	6
Lisbon	45 nm	enero de 2010	4,6
Magny-Cours	45 nm	marzo de 2010	8,12
Valencia	32 nm	noviembre de 2011	6,8
Interlagos	32 nm	noviembre de 2011	4,8,12,16
Zúrich	32 nm	marzo de 2012	4, 8
Abu Dhabi	32 nm	noviembre de 2012	4,8,12,16
Delhi	32 nm	diciembre de 2012	4, 8
Seoul	32 nm	diciembre de 2012	4, 6, 8
Anexo:Procesadores AMD Opteron

Opteron (130 nm SOI)

Un núcleo – SledgeHammer (1yy, 2yy, 8yy)

CPU-Steppings: B3, C0, CG
Caché L1: 64 + 64 KB (Datos + Instrucciones)
Caché L2: 1024 KB, máxima velocidad
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, AMD64
Socket 940, 800 MHz HyperTransport
DDR SDRAM registrada requerida para socket 940, posible ECC
VCore: 1,5 V - 1,55 V
Máx. consumo (TDP): 89 W
Primer lanzamiento: 22 de abril de 2003 [1]
Multiplicación de reloj 1,4–2,4 GHz (x40 - x50)

Opteron (90 nm SOI, DDR)

Un núcleo – Venus (1yy), Troy (2yy), Athens (8yy)

CPU-Steppings: E4
Caché L1: 64 + 64 KB (Datos + Instrucciones)
Caché L2: 1024 KB, máxima velocidad
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64
Socket 940, 800 MHz HyperTransport
Socket 939/Socket 940, 1000 MHz HyperTransport
DDR SDRAM registrada requerida para socket 940, posible ECC
VCore: 1,35 V - 1,4 V
Máx. consumo (TDP): 95 W
Bit NX
Chequea límite de segmento de 64 bits para virtualización estilo VMware con traducción binaria.
Optimized Power Management (OPM)
Primer lanzamiento: 14 de febrero de 2005
Multiplicación de reloj: 1,6 - 3,0 GHz (x42 - x56)

Doble núcleo – Denmark (1yy), Italy (2yy), Egypt (8yy)

CPU-Steppings: E1, E6
Primer lanzamiento: primavera de 2005
Multiplicación de reloj: 1,6–2,8 GHz (x60, x65, x70, x75, x80, x85, x90)
...
Socket 939/Socket 940, 1000 MHz HyperTransport
...
Bit NX

Opteron (90 nm SOI, DDR2)

Doble núcleo – Santa Ana (12yy), Santa Rosa (22yy, 82yy)

CPU-Steppings: F2, F3
Caché L1: 64 + 64 KB (Datos + Instrucciones)
Caché L2: 2*1024 KB, máxima velocidad
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64
Socket F, 1000 MHz HyperTransport - Opteron 2yy, 8yy
Socket AM2, 1000 MHz HyperTransport - Opteron 1yy
VCore: 1,35 V
Máx. consumo (TDP): 95 W
Bit NX
Virtualización AMD-V
Optimized Power Management (OPM)
Primer lanzamiento: 2006
Multiplicación de reloj: 1,8–3,2 GHz (xx10, xx12, xx14, xx16, xx18, xx20, xx22, xx24)

Opteron (65 nm SOI)

4 núcleos – Barcelona (23xx, 83xx) 2360/8360 e inferiores, Budapest (13yy) 1356 e inferiores

CPU-Steppings: BA, B3
Caché L1: 64 + 64 KB (Data + Instructions) per core
Caché L2: 512 KB, máxima velocidad por núcleo
Caché L3: 2048 KB, compartida
MMX, Extended 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3, AMD64, SSE4a
Socket F, Socket AM2+, HyperTransport 3.0 (1,6 GHz-2 GHz)
DDR2 SDRAM registrada requerida, posible ECC
VCore: 1,2 V
Máx. consumo (TDP): 95 Watts
Bit NX
Virtualización AMD-V de segunda generación con Rapid Virtualization Indexing (RVI)
Split power plane dynamic power management
Primer lanzamiento: 10 de septiembre de 2007
Multiplicación de reloj: 1,7–2,5 GHz

Opteron (45 nm SOI)

4 núcleos – Shanghai (23xx, 83xx) 2370/8370 e inferiores, Suzuka (13yy) 1381 e inferiores

CPU-Steppings: C2
Caché L3: 6 MB, compartida
Multiplicación de reloj: 2,3–2,9 GHz
HyperTransport 1.0, 3.0
Reducción de un 20% del consumo con el procesador desocupado [2]
Soporte para memoria DDR2 800 MHz (Socket F)[3]
Soporte para memoria DDR3 1333 MHz (Socket AM3)

6 núcleos – Istanbul (24xx, 84xx)

Comercializado el 1 de enero de 2009.

CPU-Steppings: D0
Caché L3: 6 MB, compartida
Multiplicación de reloj: 2,2–2,8 GHz
HyperTransport 3.0
HT Assist
Soporte para memoria DDR2 800 MHz [4]

ocho núcleos – Magny-Cours MCM (6124-6140)

Comercializado 29 de marzo de 2010.

CPU-Steppings: D1
Módulo multi-chip, consistente en dos CI de cuatro núcleos
Caché L2: 8x512 KB
Caché L3: 2x6 MB, compartida
Multiplicación de reloj: 2,0–2,6 GHz
Cuatro HyperTransport de 3,1 at 3,2 GHz (6,4 GT/sec)
HT Assist
Soporte para memoria DDR3 1333 MHz
Socket G34

12 núcleos – Magny-Cours MCM (6164-6180SE)

Comercializado el 29 de marzo de 2010

CPU-Steppings: D1
Módulo multi-chip, consistente en dos CI de seis núcleos
Caché L2: 12x512 KB
Caché L3: 2x6 MB, compartida
Multiplicación de reloj: 1,7–2,5 GHz
Cuatro HyperTransport de 3,1 at 3,2 GHz (6,4 GT/sec)
HT Assist
Soporte para memoria DDR3 1333 MHz
Socket G34

4 núcleos – Lisbon (4122, 4130)

Comercializado el 23 de junio de 2010

CPU-Steppings: D0
Caché L3: 6 MB
Multiplicación de reloj: 2,2 GHz (4122), 2,6 GHz (4130)
Dos enlaces HyperTransport a 3,2 GHz (6,40 GT/sec)
HT Assist
Soporte para memoria DDR3 1333 MHz
Socket C32

6 núcleos – Lisbon (4162-4184)

Comercializado el 23 de junio de 2010

CPU-Steppings: D1
Caché L3: 6 MB
Multiplicación de reloj: 1,7-2,8 GHz
Dos enlaces HyperTransport a 3,2 GHz (6,40 GT/sec)
HT Assist
Soporte para memoria DDR3 1333 MHz
Socket C32

Opteron (32 nm SOI) - Microarquitectura Bulldozer

4 núcleos - Zurich (3250-3260)

Comercializado el 20 de marzo de 2012.

CPU-Steppings: B2
Un solo CI con un solo procesador Bulldozer
Caché L2: 2x2 MB
Caché L3: 4 MB
Multiplicación de reloj: 2,5 GHz (3250) - 2,7 GHz (3260)
HyperTransport 3 (5,2 GT/sec)
HT Assist
Soporte para memoria DDR3 1333 MHz
Soporte para Turbo CORE, hasta 3,5Ghz (3250), hasta 3,7Ghz (3260)
Soporta configuraciones de procesador único solamente
Socket AM3+

8 núcleos - Zurich (3280)

Comercializado el 20 de marzo de 2012.

CPU-Steppings: B2
Un solo CI con un solo procesador Bulldozer
Caché L2: 4x2 MB
Caché L3: 8 MB
Multiplicación de reloj: 2,4 GHz
HyperTransport 3 (5,2 GT/sec)
HT Assist
Soporte para memoria DDR3 1866 MHz
Soporte para Turbo CORE, hasta 3,5Ghz
Soporta configuraciones de procesador único solamente
Socket AM3+

6 núcleos - Valencia (4226-4238)