엑스카베이터 (마이크로아키텍처)

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1. 개요

엑스카베이터는 AMD의 x86 마이크로아키텍처로, AVX2, BMI2, RDRAND와 같은 새로운 명령어를 위한 하드웨어 지원을 추가하고, GPU에 사용되는 고밀도 라이브러리를 활용하여 전력 효율을 향상시킨 것이 특징이다. 엑스카베이터는 이전 아키텍처인 스팀롤러보다 클럭당 더 많은 명령어를 처리할 수 있으며, APU(Accelerated Processing Unit)와 CPU 형태로 출시되었다. APU는 Carrizo, Bristol Ridge, Toronto 세 가지 라인으로 출시되었으며, CPU는 Athlon X4 시리즈가 데스크톱용으로 출시되었다.

엑스카베이터 (마이크로아키텍처)

Excavator (마이크로아키텍처)

이름	Excavator 엑스카베이터
이미지	{"alt":"","caption":"","image_file":""}
생산 시작	2015년 6월 2일
크기	28 nm 벌크 실리콘 (GF28A)
제조사	AMD
이전 모델	Steamroller – Family 15h (3세대)
다음 모델	Zen
소켓	Socket FM2+ (Carrizo) Socket AM4 (Bristol Ridge) Socket FP3 (μBGA)
아키텍처	AMD64 (x86-64)
코어	Carrizo Bristol Ridge Stoney Ridge
지원 상태	iGPU 미지원

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1. 개요
2. 아키텍처
- 2.1. 주요 개선 사항
3. 프로세서

2. 아키텍처

엑스카베이터는 이전 세대인 스팀롤러 마이크로아키텍처를 기반으로 성능 및 전력 효율성을 개선한 설계를 적용했다. AVX2, BMI2, RdRand와 같은 새로운 명령어를 지원하며, GPU에 사용되는 "고밀도 라이브러리"(Thin 라이브러리)를 사용하여 설계되어 에너지 소비 효율을 30% 향상시켰다. 또한, 이전의 스팀롤러에 비해 최대 15% 더 많은 IPC(클록당 명령 수)를 처리할 수 있다.

2.1. 주요 개선 사항

AVX2, BMI2, RDRAND와 같은 새로운 명령어를 지원한다. 엑스카베이터는 GPU에 일반적으로 사용되는 고밀도(일명 "씬") 라이브러리를 사용하여 전력 소비와 다이 크기를 줄여, 전력 효율을 30% 향상시켰다. 엑스카베이터는 AMD의 이전 코어인 스팀롤러보다 클럭당 최대 15% 더 많은 명령어를 처리할 수 있다.

AMD의 Fusion Controller Hub는 CPU 다이에 통합되었기 때문에 Carrizo 시리즈 CPU 출시 이후 단종되었다.

3. 프로세서

엑스카베이터 아키텍처 기반 프로세서는 AMD에 의해 APU와 CPU의 두 가지 형태로 출시되었다.

APU는 CPU와 GPU를 하나의 다이에 통합하여 이종 시스템 아키텍처(HSA)를 통해 컴퓨팅 성능을 높이는 것을 목표로 하였다. AMD는 예산 및 주류 시장을 위한 'Carrizo', 'Bristol Ridge', 'Stoney Ridge'(엔트리 레벨 노트북용), 기업 및 서버 시장을 위한 'Toronto'의 세 가지 APU 라인을 출시했다.

CPU의 경우, Steamroller (3세대 Bulldozer) 또는 엑스카베이터 (4세대 Bulldozer) 아키텍처 기반 CPU는 하이엔드 데스크톱 플랫폼에는 출시되지 않았다. 데스크톱용 엑스카베이터 CPU는 2016년 2월 2일 Athlon X4 845로 처음 발표되었고, 2017년에 Athlon X4 9x0 모델 3종이 추가되었다. 이 CPU들은 AM4 소켓을 사용하며, TDP는 65W이다. APU에서 그래픽 코어를 비활성화한 형태이다.

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데스크톱 엑스카베이터 CPU 목록
브랜드 이름	모델 번호	코드 이름	기본 주파수 (GHz)	터보 주파수 (GHz)	코어	TDP (W)	소켓	L1D 캐시	L2 캐시	PCI Express 3.0	상대적 IPC	잠금
Athlon X4	845	Carrizo	3.5	3.8	4	65	FM2+	4x 32KB	2x 1MB	x8	1.0	예
Athlon X4	940	Bristol Ridge	3.2	3.6			AM4			x16	1.1	아니요
Athlon X4	950		3.5	3.8
Athlon X4	970		3.8	4.0

2015년 AMD 옵테론 로드맵에 따르면, 1 프로세서(1P) 클러스터 응용 프로그램을 위해 엑스카베이터 기반의 '토론토' APU 및 '토론토' CPU가 계획되었다.

3.1. APU (Accelerated Processing Unit)

AMD는 세 가지 APU 라인을 출시했다.

* 예산 및 주류 시장 (데스크톱 및 모바일): Carrizo, Bristol Ridge, Stoney Ridge(엔트리 레벨 노트북용)
* 기업 및 서버 시장: Toronto

이들 APU는 CPU와 GPU를 하나의 다이에 통합하여 이종 시스템 아키텍처(HSA)를 통해 CPU와 GPU 간의 협력을 강화함으로써 컴퓨팅 성능을 높이는 것을 목표로 한다.

3.1.1. Carrizo (카리조)

카리조(Carrizo) 모바일 APU는 2015년에 엑스카베이터(Excavator) x86 코어를 기반으로 출시되었으며, CPU와 GPU 간의 통합 작업 공유를 위한 이종 시스템 아키텍처를 특징으로 한다. 이를 통해 GPU가 컴퓨팅 기능을 수행할 수 있으며, 이는 단순히 공정 미세화보다 더 큰 성능 향상을 제공한다고 주장한다. 카리조(Carrizo) 데스크톱 APU는 2018년에 출시되었다. 주류 제품(A8-7680)은 4개의 엑스카베이터 코어와 GCN 1.2 아키텍처 기반의 GPU를 갖추고 있다. 또한, 2개의 엑스카베이터 코어를 갖춘 엔트리 레벨 APU(A6-7480)도 출시되었다.

3.1.2. Bristol Ridge (브리스톨 릿지)

브리스톨 릿지(Bristol Ridge) APU는 소켓 AM4 및 DDR4 RAM을 사용한다. 최대 4개의 엑스카베이터(Excavator) CPU 코어와 최대 8개의 3세대 GCN GPU 코어를 갖추고 있다. 카리조(Carrizo) 대비 최대 20%의 CPU 성능 향상을 제공하며, TDP는 15W~65W, 모바일의 경우 15~35W이다.

3.1.3. Toronto (토론토)

토론토(Toronto) APU는 서버 및 기업 시장을 대상으로 하는 제품군으로, 4개의 x86 엑스카베이터 CPU 코어 모듈과 Volcanic Islands 통합 GPU 코어를 갖추고 있다. 엑스카베이터 코어는 IPC 측면에서 Steamroller보다 4~15% 향상된 성능을 제공한다.

이 제품군은 HSA/hUMA, DDR3/DDR4, PCIe 3.0, GCN 1.2를 지원한다. BGA 및 SoC 형태로 제공되며, SoC 형태는 APU와 동일한 다이에 사우스브리지를 통합하여 공간 및 전력 효율성을 높이고 워크로드를 최적화했다. 토론토 APU 기반 시스템의 최대 전력 소비량은 70W이다.

3.2. CPU

Steamroller (3세대 Bulldozer) 또는 엑스카베이터 (4세대 Bulldozer) 아키텍처를 기반으로 하는 CPU는 하이엔드 데스크톱 플랫폼에는 출시되지 않았다. 데스크톱용 엑스카베이터 CPU는 2016년 2월 2일에 Athlon X4 845로 처음 발표되었고, 2017년에 Athlon X4 9x0 모델 3종이 추가되었다. 이 CPU들은 AM4 소켓을 사용하며, TDP는 65W이다. 이들은 APU에서 그래픽 코어를 비활성화한 형태이다.

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데스크톱 엑스카베이터 CPU 목록
브랜드 이름	모델 번호	코드 이름	기본 주파수 (GHz)	터보 주파수 (GHz)	코어	TDP (W)	소켓	L1D 캐시	L2 캐시	PCI Express 3.0	상대적 IPC	잠금
Athlon X4	845	Carrizo	3.5	3.8	4	65	FM2+	4x 32KB	2x 1MB	x8	1.0	예
Athlon X4	940	Bristol Ridge	3.2	3.6			AM4			x16	1.1	아니요
Athlon X4	950		3.5	3.8
Athlon X4	970		3.8	4.0

3.2.1. Athlon X4 (애슬론 X4)

Steamroller (3세대 Bulldozer) 또는 엑스카베이터 (4세대 Bulldozer) 아키텍처 기반 CPU는 하이엔드 데스크톱 플랫폼에는 없다.

2016년 2월 2일에 발표된 데스크톱용 엑스카베이터 CPU는 Athlon X4 845로 명명되었다. 2017년에는 Athlon X4 9x0 3개가 추가로 출시되었다. 이들은 소켓 AM4로 제공되며, TDP는 65W이다. 이들은 그래픽 코어가 비활성화된 APU이다.

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데스크톱 엑스카베이터 CPU 목록
브랜드 이름	모델 번호	코드 이름	기본 주파수 (GHz)	터보 주파수 (GHz)	코어	TDP (W)	소켓	L1D 캐시	L2 캐시	PCI Express 3.0	상대적 IPC	잠금
Athlon X4	845	Carrizo	3.5	3.8	4	65	FM2+	4x 32KB	2x 1MB	x8	1.0	예
	940	Bristol Ridge	3.2	3.6			AM4			x16	1.1	아니요
	950		3.5	3.8
	970		3.8	4.0

3.3. 서버용 프로세서

2015년 AMD 옵테론 로드맵에 따르면, 1 프로세서(1P) 클러스터 응용 프로그램을 위해 엑스카베이터 기반의 '토론토' APU 및 '토론토' CPU가 계획되었다.

* 1P 웹 및 엔터프라이즈 서비스 클러스터:
* '토론토' CPU – 쿼드 코어 x86 엑스카베이터 아키텍처
* '캠브리지' CPU 계획 – 64비트 AArch64 코어
* 1P 컴퓨팅 및 미디어 클러스터:
* '토론토' APU – 쿼드 코어 x86 엑스카베이터 아키텍처
* 2P/4P 서버:
* '바르샤바' CPU – 12/16 코어 x86 파일드라이버 (2세대 불도저) (옵테론 6338P 및 6370P)
* 고급 멀티 프로세서 플랫폼에서 스팀롤러 (3세대 불도저) 또는 엑스카베이터 (4세대 불도저) 아키텍처 계획 없음