随着互联网、数据库、多媒体应用、数据加密等应用的逐步普及，应用环境对服务器与客户端的计算能力不断提出新的要求。在今天的企业应用中，配备512MB内存的PC, 1-2GB内存的工作站以及服务器已经渐渐成为主流，而依照内存市场每12个月容量提高一倍的发展规律，以32位技术为基础的X86体系的4GB内存极限已经开始成为企业计算发展的障碍，而目前采用64位寻址的企业计算平台则对大多数用户有着一定的困难。

　　64位计算的市场瓶颈

　　目前的64位计算平台并不像以往的32位X86平台那样拥有一个相对统一、广泛的标准。如果用户想要构建一个高效率的运算网络，那么根据用户高效、可靠、性价比出色的要求，目前的整个设计方案由三种计算平台结合而成：由于数据流量大，安全要求高，作为系统核心的计算、资源服务器必须使用64位RISC系统；为实现高效运算而在重要的客户端都配备64位的RISC架构工作站；而作为辅助、管理的系统则使用了性价比更高的X86 PC。在这个运算网络中，各方面看似都采用了非常合理的结构，但是在实施起来却非常的困难。

　　首先，64位平台在硬、软件成本上花费高昂，普通企业无能力问津；其次，多种互不兼容的软、硬件设备造成管理、维护、升级费用惊人，为了管理与维护不同的平台，企业需要技术水平很高的专业IT人员或多组IT人员，令TCO高昂，而且目前的64位系统要求专用的软件，转移到64位意味着企业必须抛弃过去几十年积累的软件资源，从头再来，这样涉及的投资将非常惊人。在这样的背景下，企业用户要么进退两难，要么只能看着无法负担的预算无奈的放弃。企业信息化市场对一个标准、开放、成本合理的64位计算平台的要求，已经成为整个IT行业面临的迫切任务。

　　革命性的AMD 64架构

　　以性能为目标，拥有更高的IPC值

　　在目前的64位解决方案中，唯一能够在各方面满足用户需求，而又不会造成以上困境的就只有AMD的64架构。AMD的64位策略是在建立64位计算平台的用户群的同时，把这个最新的处理器创新技术带给现有32位应用与操作系统平台的用户群。Opteron微架构对32位X86软件提供固有支持的同时，又提供了灵活的升级途径来实现AMD64架构的支持。Opteron处理器架构的设计是以“为用户提供新一代性能”为首要目标。要达到这一目标，需要在下一代微架构的每时钟周期性能与处理器频率扩展能力之间实现良好的平衡，只有在两者都得到提高的同时，用户才真正可以得到由处理器结构改进而带来的真实性能的提升。

　　Opteron处理器改变了前一代处理器的底层流水线结构，与前一代的微架构相比，Operon多出了两级管道，也就是说该产品拥有了12级整数操作流水线和17级浮点操作流水线，而更深的流水线使新一代的微架构拥有了更高的工作频率。Opteron处理器最初将用0.13微米SOI(Silicon on Insulator，绝缘硅)的工艺进行生产，而随后的产品将采用90nm甚至更高的工艺生产。良好的微架构保证了产品可以根据自造工艺的改善而得到很好的频率拓展。在拥有了更高的工作频率的同时，令Opteron性能进一步提高的关键则是提高了比以前更高的IPC(每时钟周期执行指令数)能力，这样就保证了用户得到的不会是一个只拥有高频率，但是性能却相对低下的产品。

　　耳目一新的内存设计

　　当运算系统具备了高效能的处理器时，如果让处理器充分发挥出应有的性能则是另一项关键问题。在处理器的运算过程中，与其直接进行数据交换的就是系统的内存控制器。在处理器和内存控制器之间的数据带宽，是长久以来被众多用户所关注的问题。在当前的处理器结构中，Opteron微架构是第一个通过把内存控制器集成在处理器里，从而根本地革新了基于X86处理器访问主存的方式，这最终在降低了访问延迟同时，同时也极大地提升了处理器可用的带宽。

　　Opteron集成了一个双通道的DDR DRAM控制器，最大可以支持多达8个DDR DIMM(每通道4个)。最初版本的控制器设计可以支持PC1600、PC2100和PC2700 DDR内存。这样以来，如果以PC2700为例，处理器的有效数据带宽最大可以达到5.3GB/s。这个直接的接口能够显著地降低处理器的内存延迟，而且随着处理器频率的提高会使延迟进一步降低。

　　对于一些需要应用多处理器系统的高端环境，Opteron处理器的内置内存控制器将能够提供更为实际的效果。以往的多处理器系统都采用共享总线的方式，也就是说，当系统中拥有两个处理器时，其连接内存控制器的数据总线只有共享的那一条。而在Opteron中，由于每个处理器都拥有自己的内存控制器，这样就不会出现多处理器在进行运算时争夺对内存总线的控制权的情况，以一个4处理器的多处理系统为例。在这个系统中，系统能够支持多达32个DIMM(每个处理器连接8个)，在使用PC2700内存可以提供非凡的21.3GB/s系统有效带宽。

　　更多的亮点设计

　　与把内存控制器集成到处理器内改进了内存带宽的性能类似的是，通过把HyperTransport技术集成在Opteron里，运算平台提供了处理器和I/O子系统之间更为出色的数据连接带宽。在Opteron处理器内部的数据通道为双向16位通讯可以达到1600MT/s(每秒百万次传送)的工作频率，这样就可以提供双向的3.2GB/s带宽，其性能要远远的领先于目前应用在各类系统中的其他数据总线。

　　与第七代微处理器结构相比，Opteron拥有更为出色的TLB结构，Opteron微架构增多了TLB入口的数量。通过把全局历史计数器中双峰计数器的数量增至16K，Opteron处理器加强了分支预测功能来提供更高的性能，特别是对较大的工作负荷。在高负载运算中，数据的正确性对运算的效率提高也是重要的一环。通过采用ECC(Error Correcting Code，纠错编码)，处理器可以针对L1数据缓存、L2缓存数据与标签以及DRAM，对所有ECC保护阵列进行硬件排错。

　　在AMD新一代的Opteron处理器中，将兼容前几代处理器的增强指令，其中包括Intel MMX™和AMD’s 3DNow!™Professional技术(组合了增强的3DNow!技术和SSE)所支持的全部扩展指令。另外，AMD Opteron处理器还引入了对所有兼容SSE2技术所需要指令的支持。

　　总结

　　由于是在X86基础上发展而来的64位计算平台，Opteron处理器具有与生俱来的X86计算能力——兼容X86软件，而且性能出色。同时，AMD 64位处理器也将会以X86系统的价格出现在市场上，对台式机用户来说，意味着用相同的价格获得一台64位的、性能更高的电脑；对服务器与工作站用户来说则标志着用真正合理的价格获得64位的计算能力；对于企业来说，他们期待已久的64位计算方案将不再只是超级大企业的贵族标志；另外，统一在X86-64标准下的企业计算网络的管理、维护，将大大简化，TCO的标准也将重新制定。

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