AMD ATHLON64/FX与Opteron的相关芯片组

　　■AMD ATHLON64/FX与Opteron的相关芯片组

　　从2004年第四季开始，所有AMD架构的芯片组供货商，均转移到支持新一代PCI Express总线规格。目前市场的K8主力芯片组，有NVIDIA的nForce4 SLI、nForce4 Ultra芯片组，ATI的Radeon Xpress200/200P芯片组，均是相当知名且占有率极高的K8 PCI-E芯片组。矽统（SIS）的756与整合型760、761GX芯片组，则在低价市场上有所斩获。

　　而像威盛（VIA）、宇力（ULi）则是采同时支持PCI Express 16x扩充槽，以及AGP 8x绘图加速端口双图形扩充规格，形成进可攻、退可守的PCI-E 16x+AGP 8x双重规格，在目前AGP 8x转换PCI-E的时期，抢占OEM/SI以及零售通路的玩家升级市场。

　　于去年（2004年）9月30日发表的威盛K8T890芯片组，由933ball BGA封装的K8T890北桥芯片，可搭539ball BGA的VT8237南桥芯片或VT8251南桥芯片。K8T890支持Socket754单通道架构的ATHLON64、Sempron处理器，以及Socket939、Socket940双通道DDR架构的Athlon64、athlon64X2、Athlon64 FX与Opteron处理器。提供异步总线频率架构（Asynchronous bus architecture），16bit上下传输宽度、800MHz／1GHz双向HyperTransport总线。以及一组PCI-E 16x扩充槽，外拉四组PCI-E 1x扩充槽的能力。

▲威盛K8T890芯片组

　　与K8T890、PT894、PT894 Pro等北桥芯片搭配的VT8237南桥芯片，可提供六组32bit PCI扩充槽，八个USB 2.0埠，两组ATA133以及两组SerialATA 1X（150KB/s）磁盘端口，提供JBOD磁盘容量合并、RAID 0,RAID 1,RAID 0+1等级的磁盘阵列映像、加速的能力。VT8237内建Vinyl六声道AC''97音效控制器，10/100Mbps以太网络控制器，对外可搭配威盛Vinyl Gold八声道的PCI音效芯片与威盛Velocity Gigabit以太网络控制芯片。

　　威盛下一代真正支持PCI Express架构的VT8251南桥芯片，额外提供两组PCI-E 1x的扩充槽，并提供两组IDE连接埠、四组具备Advanced Host Controller Interface（AHCI）功能的SerialATAⅡ磁盘控制器，可支持最新一代提供NCQ（Native Command Queue原生磁盘命令序列）的SATAⅡ接口硬盘。VT8251南桥芯片也提供八组USB2.0埠，内进10/100Mbps以太网络控制器，192kHz／24bit取样频率、7.1声道环场音效输出的高传真音效电路。

▲矽统756／966芯片组

　　矽统科技（SIS）在去年第四季，针对AMD ATHLON64/FX推出支持PCI-E总线架构的SIS756独立型K8 PCI-E芯片组，以及整合型的SIS761GX。SIS756支持Socket940、Socket939以及Socket754架构的Opteron、ATHLON64/FX以及Sempron处理器，预定第四季结束前开始量产供货。而761GX则是整合了矽统Mirage 1图形芯片，支持硬件DirectX7以及软件DirectX9规格，并可外接PCI-E 16x扩充槽。

　　而所搭配的SIS966、966L南桥芯片，则提供四组PCI-E 1x扩充槽、八组USB2.0端口、两组IDE/PATA磁盘端口与四组SerialATA（SATA）连接埠，并提供JBOD、RAID 0,1,0+1等功能，及新增的192KHz/24bit取样、7.1声道HD Audio音效电路，而966则内建1Gbps Fast Ethernet以太网络控制器，而966L仅内建10/100M以太网络控制器功能。

▲nForce4 SLI芯片组

　　而nVIDIA也推出针对Socket939架构Athlon64、Athlon64 FX处理器架构开发的nForce4 Ultra、nForce4 SLI单芯片。nForce4 Ultra/SLI支持16位宽度、双向1GHz频率的HyperTransport总线频率，并支持Socket940架构的Opteron，Socket939架构的ATHLON64、ATHLON64 FX以及最新Athlon64X2处理器等。

▲nForce4 SLI单芯片方块图

　　nForce4 SLI/Ultra单芯片具备20 PCI-E线道（20lanes）的设计，nForce4 Ultra可设计拉出一组PCI-E 16X的PEG插槽搭四组PCI-E 1x扩充槽，更强悍的nForce4 SLI芯片，可设计、对外拉出两组双PCI-E 16x长度的PEG绘图扩充槽，可以搭配两张自家的GeForce6600/6800 GT等级的显示卡，以两组PCI-E 8x频宽模式做SLI平行3D运算，以倍增3D影像运算的效能。

　　另外，nForce4芯片也内建八组USB 2.0连接埠、四组SerialATAⅡ连接埠，支持300MB/s的传输速率以及AHCI/NCQ控制模式。同时nForce4 Ultra/SLI也内建高达1Gbps Ethernet以太网络控制器，以及ActiveArmor防护等级的硬件防火墙机制加速电路机制的设计。

　　ATI于2004年11月8日发表内建绘图芯片的RADEON XPRESS 200整合型PCI-E芯片组，与外接PCI-E16x的RADEON XPRESS 200P独立型芯片组。两者均支持Socket 754单通道架构的Athlon64、Sempron处理器，以及Socket 939、Socket 940双通道DDR架构的Athlon64、Athlon64X2、Athlon64 FX与Opteron处理器，并支持800MHz～1GHz双向HyperTransport总线。两者均内建20条PCI-Express线路（Lanes），可提供一组PCI-E 16x的绘图卡扩充埠（4GB/s），以及对外提供四组PCI-E 1x扩充埠。

　　RADEON XPRESS 200内建真正DirectX 9硬件加速规格的RADEON X300图形处理器核心，333MHz GPU核心频率与内存频率，并支持LFB、LFB+UMA或UMA三种影像内存模式，供OEM/ODM依效能或成本弹性化的设计K8系统平台。

▲ATI RADEON XPRESS 200芯片组

　　可跟RADEON XPRESS 200、200P北桥芯片搭配的南桥芯片，有ATI自行开发的SB400，以及宇力（Uli）开发的M1573。ATI的SB400芯片，设计上支持PCI-E 4x的南北桥互连频宽（双向2GB/s），提供7组PCI扩充槽、内建SiliconImage（晶像）等级SiI3112A PATA/SATA控制器芯片线路，可支持4组SerialATA埠与2组传统IDE连接埠，并供RAID 0／RAID 1／RAID 0+1等级的磁盘阵列映像能力。并可搭配可信赖运算组织Trust Platform Module（TPM v1.1 & v1.2）规范，支持TPM 1.1或1.2的实时编码芯片。SB400南桥芯片也内建10/100Mbps以太网络控制器，仅提供v2.3，5.1环场音效的AC''97音效控制线路。

　　部份采ATI芯片组设计的主机板厂商，则倾向选择搭配ULi／ALi（宇力／扬智）的M1573南桥芯片，提供搭配HD Audio的7.1八声道音效芯片的能力，以补足这方面的缺憾。

▲宇力M1695+M1567 TGi芯片组

　　宇力（ULi）针对AMD K8架构开发的TGi（Tri Graphic interface,TGi）芯片组，为M1695北桥芯片搭配独立提供AGP 8x的M1567南桥芯片组合，可以提供PCI-E、PCI以及AGP 8x三种绘图扩充接口，M1695支持Socket754、Socket939与Socket940的Sempron、Athlon64/Athlon64X2、Opteron处理器，提供一组PCI-E 16x扩充槽以及两组PCI-E 1x扩充槽，或两组PCI-E 16x PEG扩充槽的设计，并且以16bit双向传输、2GB/s的HyperTransport总线跟南桥芯片相连接。

　　跟M1695北桥芯片搭配的M1567南桥芯片，除了提供一组AGP 8x绘图加速端口控制电路，所支持的USB2.0连接埠数、PCI扩充槽数，以及其它规格未明。预料它会支持7.1声道的HD Audio等级音效控制电路，预定今年下半年可以开始量产供货。

　　■双核心处理器架构的进一步探索

▲Intel的Pentium XE、Pentium D的硅晶电路

　　Pentium XE与Pentium D处理器，其实硅芯片的核心均为90纳米制程的Smithfield核心。均采单硅芯片双核心的设计。Pentium XE与Pentium D的差别，在于Pentium XE特别将每个子核心开启HyperThreading（HT超执行绪）功能，而Pentium D并没有。因此插上Pentium XE同时打开HT情况下，操作系统将会认出有四颗逻辑处理器，所以我们可以称Pentium XE为双核四执行绪的处理器。

▲AMD Athlon64x2硅晶电路图

　　而Pentium D、Athlon64X2在软件的眼光中，跟一般仅提供HT的单核Pentium4 5xx/6xx系列一样，出现两颗逻辑处理器的画面，所以可以称之为双核双执行绪的处理器。

　　那无论是Pentium XE、Pentium D，或Athlon64X2、Opteron这种双核心的处理器，跟以往已经具备HT超执行绪、可以执行两个执行绪的Pentium4处理器相比，又有何差别呢？

　　在以往单核、开启超执行绪的Pentium4处理器，即使可以开启、仿真两个逻辑处理器，由于实体处理器只有一组整数、一组浮点运算单元，当两个执行绪同时使用到整数或浮点单元时，很容易因为两个执行绪的指令码，由于互抢有限的硬件执行单元，需要超执行绪电路加以仲裁、等待，造成了执行管线停滞（pipeline stall）的情形。

▲单核超执行绪的Pentium4执行线绪流程，出向互抢执行单元而停滞的情形

　　当两个程序执行绪的执行环境，转移到真正具备双核心、双执行绪的Opteron、Athlon64X2或Pentium D处理器平台下，同样是开启、仿真两个逻辑处理器，两个执行绪可以分派到不同的处理器核心，由该处理器的整数或浮点运算单元来负责执行，自然不会相互抢夺执行单元而需要排队等待，也不会造成执行管线停滞情形。

▲双核双绪的CPU，两个执行绪各自有独立执行单元

　　如果在开启了HT超执行绪技术的Pentium XE处理器环境下，此时系统将侦测出多达四组逻辑处理器分身，只要操作系统分配得宜，当分派四个执行绪时，把它们派到不同处理器核心的执行管线，由不同的执行单元去负责，一样具有流畅执行而不造成管线停滞的情况。

▲双核四绪Pentium Extreme Edition 840执行线绪流程

　　除非有超过两个以上的执行绪，同时抢夺相同的整数或浮点执行单元的资源时，才会有管线暂时停滞的情况。但一般多线绪程序的设计原则，尽量以要分派工作属性、性质不一样的线绪，到不同的逻辑处理器去工作，同时操作系统也会依照处理器的硬件单元的设计，做一些最佳化的分派与调度，一般说会开启到四个执行绪执行，而又让这四个执行绪同时抢资源而停滞的情况并不多见。在大多数情况下，执行越多执行绪，平行处理效能越可以提升。

　　双核心处理器由于具备有两套完整处理器核心的执行资源，即使执行效能会不会是单核心处理器两倍，但执行效能绝对优于开启HT超执行绪的假双CPU分身。

　　以英特尔公布的官方效能数据，以单核心、关掉HT（单执行绪）的Pentium4处理器执行效能当作1.0，打开HT的单核心双执行绪的Pentium4处理器，效能提升比大约为1.3，而真正双核心双执行绪的Pentium D处理器，效能提升比1.9X，以1.9/1.3来计算，双核双线绪的Pentium D，差不多是单核开启HT的双绪pentium4处理器效能的1.462倍。

　　若是执行双核四线绪的Pentium XE处理器，即使未经过软件编译器最佳化的情况下，执行效能也能提升到1.7倍，不过在效能表现上，远不如不如关掉HT、直接以两个核心分配两个执行绪的Pentium D的执行表现；若配合着新版本语言编译器的协助，针对多核心、多线绪的撰写最佳化，只要平衡分派四线绪于双核心Pentium XE处理器，理想的效能提升比例可达2.25，相当于Pentium D效能的1.18倍（2.25/1.9）。