불도저 (마이크로아키텍처)

3. 아키텍처

불도저는 "클러스터드 멀티스레딩"(CMT)이라는 독특한 방식을 사용한다. 이 방식은 프로세서의 일부 자원을 두 스레드 간에 공유하고, 일부는 각 스레드에 고유하게 할당하는 것이다. 각 모듈은 두 개의 정수 코어와 한 개의 FPU로 구성된다. 정수 코어는 각각 두 개의 ALU와 두 개의 AGU를 가지고 있어, 클럭당 총 4개의 독립적인 산술 및 메모리 연산을 수행할 수 있다. FPU는 두 개의 128비트 FMAC 유닛으로 구성되어 있으며, 256비트 연산도 가능하다.

모듈은 2MB의 공유 L2 캐시를 가지며, 모든 모듈은 L3 캐시와 듀얼 채널 메모리 서브 시스템을 공유한다. 불도저는 20 사이클의 파이프라인 깊이를 가지는데, 이는 K10 코어의 12 사이클보다 길다. 이로 인해 더 높은 클럭 주파수를 달성할 수 있었지만, 대기 시간이 증가하고 분기 예측 실패 시의 페널티가 커졌다.

CMT는 동시 멀티스레딩(SMT)와 유사하지만, 더 간단한 설계 철학을 가진다. 두 설계 모두 실행 유닛을 효율적으로 활용하려 하지만, SMT에서는 두 스레드가 실행 파이프라인을 경쟁할 때 성능 손실이 발생할 수 있다. 불도저는 전용 정수 코어를 통해 이러한 문제를 완화했다.

불도저 기반 CPU는 글로벌파운드리즈의 32nm SOI 공정으로 생산되었으며, HKMG 기술을 사용했다. ^[89]

다음은 불도저 마이크로아키텍처의 주요 특징을 요약한 표이다.

3. 1. 분기 예측기

3. 2. 확장 명령어 집합

3. 3. 공정 기술 및 클럭 주파수

3. 4. 캐시 및 메모리 인터페이스

• 모든 코어는 최대 8MB의 L3 캐시를 공유한다. 데스크톱 4코어 프로세서는 8MB, 서버용 8코어 프로세서는 16MB의 L3 캐시를 갖는다.^[79]
• L3 캐시는 각각 2MB 크기의 4개 하위 캐시로 분할되어 있다.^[79]
• 최대 DDR3-1866 DDR3 메모리를 지원한다.^[80]
• 데스크톱 및 서버/워크스테이션 옵테론 42xx("발렌시아")는 듀얼 채널 DDR3 통합 메모리 컨트롤러를 사용한다.^[81]
• 서버/워크스테이션 옵테론 62xx("인터라고스")는 쿼드 채널 DDR3 통합 메모리 컨트롤러를 사용한다.^[82]
• AMD는 채널당 두 개의 DDR3-1600 DIMM을 지원한다고 주장한다. 단일 채널에서 두 개의 DDR3-1866 DIMM을 사용할 경우 1600으로 속도가 낮아진다.

3. 5. I/O 및 소켓 인터페이스

• 942핀, DDR3만 지원
• 소켓 AM3 메인보드와 하위 호환성을 유지할 수 있지만(메인보드 제조사의 선택에 따라 BIOS 업데이트가 제공되는 경우^[83][84]), AMD에서 공식적으로 지원하지 않는다.
• AM3+ 메인보드는 AM3 프로세서와 하위 호환된다.^[85]

4. 제품

2011년 9월 7일, 불도저 기반 옵테론 프로세서의 첫 수익 출하가 발표되었다.^[32] 같은 해 10월에는 FX-4100, FX-6100, FX-8120 및 FX-8150 모델이 출시되었고, 나머지 FX 시리즈 AMD 프로세서는 2012년 1분기 말에 출시되었다.

4. 1. 데스크톱

^[33][34]

4. 2. 서버

5. 성능

불도저 CPU의 성능은 초기에는 기대에 미치지 못했다. 2011년 10월 24일, Phoronix의 1세대 테스트 결과, 불도저 CPU는 구세대인 Phenom 1060T와 비슷한 성능을 보였다.^[40]

이후 리눅스에서는 컴파일러 최적화 및 CPU 드라이버 수정을 통해 성능이 향상되었다.^[41][42] 마이크로소프트는 2012년 1월, 윈도우 7 및 서버 2008 R2용 핫픽스 두 개(KB2645594, KB2646060)를 출시하여 스레드 스케줄링 문제를 해결하고 성능을 개선했다.^[3] 그러나 이 패치 이후에도 불도저 CPU가 본래 성능을 완전히 발휘하는지는 미지수였다.^[3] 마이크로소프트는 윈도우 8에서 불도저에 대한 최적화를 위해 AMD와 협력하고 있다고 밝혔다.^[3]

2012년 3월 6일, AMD는 FX 프로세서와 스팀의 특정 게임 간 호환성 문제가 있음을 인정하고, 여러 마더보드 제조업체(에이수스, 기가바이트 테크놀로지, MSI, ASRock)에 BIOS 업데이트를 제공했다고 밝혔다.^[2]

오버클럭과 관련하여, 2011년 8월 31일 AMD와 오버클러커 그룹은 FX-8150 불도저 프로세서를 사용하여 8.429GHz의 CPU 주파수 세계 신기록을 세웠다. 이 기록은 액체 헬륨 냉각을 통해 달성되었으며, 이후 액체 질소를 사용한 오버클럭으로 8.58GHz로 경신되었다.^[51][52] 2014년 8월 22일에는 핀란드 팀이 FX-8370(파일드라이버)를 사용하여 8.722GHz를 달성했다.^[53] 액체 헬륨을 사용한 오버클럭으로 8.461 GHz를 달성하여 기네스 세계 기록에 등재되었다.^[63][64]

5. 1. Linux

5. 2. Windows

5. 3. 오버클럭

6. 논란 및 비판

APC 잡지의 제레미 레어드는 불도저가 기존의 페넘 II K10 설계보다 느리고, PC 소프트웨어 생태계가 아직 멀티스레드 모델을 "수용"하지 못했다고 평가했다. 이러한 문제로 인해 AMD는 2012년에 10억달러 이상을 손실했고, 일부 업계 관찰자들은 2015년 중반까지 파산을 예측했다.^[12]

2015년 11월, AMD는 캘리포니아 소비자 구제법 및 캘리포니아 불공정 경쟁법에 따라 불도저 칩의 사양을 허위로 표시한 혐의로 고소당했다.^[37] 이 소송은 2019년 8월 1210만달러에 합의되었다.^[38][39]

6. 1. 성능 논란

6. 2. 허위 광고 소송

7. 후속 아키텍처

파일드라이버(Piledriver)는 AMD가 불도저(Bulldozer)를 기반으로 개선한 2세대 마이크로아키텍처의 코드명이다.^[55] 파일드라이버 코어는 소켓 FM2 트리니티(Trinity)와 리치랜드(Richland) 기반의 APU 및 CPU 시리즈, 그리고 소켓 AM3+ 비쉐라(Vishera) 기반의 FX 시리즈 CPU에서 찾아볼 수 있다. 파일드라이버는 불도저 계열 중 소켓 AM3+를 지원하고 L3 캐시를 탑재한 마지막 세대였다. FM2(및 모바일 변형) 소켓용으로 출시된 파일드라이버 프로세서는 L3 캐시가 없었는데, 이는 L2 캐시가 모든 FM2/FM2+ 프로세서의 마지막 레벨 캐시이기 때문이다.

스팀롤러(Steamroller)는 파일드라이버를 개선한 AMD의 3세대 마이크로아키텍처 코드명이다.^[55] 스팀롤러 코어는 소켓 FM2+ 카베리(Kaveri) 기반의 APU 및 CPU 시리즈에서 찾아볼 수 있다.

익스케베이터(Excavator)는 4세대 불도저 코어의 코드명이다.^[55] 익스케베이터는 '캐리조'(Carrizo) A 시리즈 APU, "브리스톨 릿지"(Bristol Ridge) A 시리즈 APU 및 Athlon x4 CPU로 구현되었다.^[56]

파일드라이버는 2세대 불도저로서 2012년에 발표되었다. IPC와 동작 주파수의 향상이 이루어졌다. Steamroller는 3세대 불도저로 2013년에 발표되었다. Excavator는 4세대 불도저로서 2015년에 발표되었다. AVX2 등의 명령어가 지원되었다.

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