Domain regisztráció, webtárhely szolgáltatás, weboldal készítés és üzemeltetés - Alpha Hosting Kft.

Tíz éve született az AMD Opteron

Írta: Bodnár Ádám

Tíz éve született az AMD Opteron2003. április 22-én jelent meg a piacon az Opteron, amely tömegek számára is elérhetővé tette a 64 bites számítástechnikát, követésre kényszerítette az Intelt, emellett történelmi magasságokba emelte a cég piaci részesedését. Az ATI felvásárlása, a saját félvezetőgyártás leválasztása, a szűkös erőforrások és az elhibázott stratégia miatt azonban az AMD mára lényegében ugyanott tart, ahol az Opteron megszületésekor.

Az előzmények: K7

Az AMD szerverchipjét elődjéhez, a K7-hez hasonlóan a Digitaltól átvett mérnökcsapat tervezte Dirk Meyer vezetésével, aki 2008-tól a vállalat elnök-vezérigazgatójaként is dolgozott. A Digital a 90-es években leépítette chiptervező részlegét, az AMD pedig kapott az alkalmon és komplett tervezőcsapatokat szippantott fel, akik komoly tapasztalattal rendelkeztek high-end RISC chipek   fejlesztése terén. Az Alpha-fejlesztők szemléletmódja már az Athlonként 1999-ben piacra dobott K7-en is érezhető volt - hogy mást ne mondjunk, a K7 az Alpha által is használt EV6 buszt alkalmazta. Mindenki azt várta, hogy az Athlon sikeres lesz a szerverpiacon, ez azonban akkor még nem jött össze az AMD-nek.

Az eredeti Athlon sikeresen vette fel a harcot az Intel Pentium III-mal, majd a nyögvenyelősen induló Pentium 4-gyel szemben - az AMD processzoraira korábban is jellemző volt, hogy fixpontos teljesítményben az Intel előtt jártak, a lebegőpontos teljesítményben mutatott teljesítményhátrányt azonban csak a K7-tel sikerült eltüntetni. Az ezredfordulón a 3D gyorsítók megjelenésével és terjedésével, a PC-s játékpiac robbanásával az FPU szerepe igencsak felértékelődött, az Athlon ezen a téren sokat lépett előre és nem véletlen vált a gamerek kedvencévé. A szélessávú internet terjedésével együtt az otthoni PC-használat is felfutóban volt, a piaci kondíciók kimondottan kedveztek az AMD-nek, amely az Intelnél alacsonyabb áron nyújtott nagyobb teljesítményt, ezzel a fejlődő piacokon komoly részesedést hasított ki - annak ellenére, hogy az Intel bírósági ítéletekkel alátámasztott, bizonyítottan törvényellenes módon igyekezett gáncsolni versenytársát.

Megszületik az Opteron

A PC-processzorok piacán kialakult az ádáz verseny az Intel és az AMD között, következhetett egy sokkal nagyobb falat, a szerverpiac, amely kisebb volumen mellett nagyobb nyereséggel kecsegtetett. Az Opteront, illetve az alapjául szolgáló K8 mikroarchitektúrát és az akkor még x86-64 néven emlegetett utasításkészletet az a felismerés hívta életre, hogy a világnak nagy szüksége van egy megfizethető 64 bites asztali- és szerverprocesszorra. Az ezredfordulón kizárólag a high-end RISC chipek (SPARC, Alpha, PA-RISC, MIPS) kínáltak 64 bites végrehajtást, az x86 világtól teljesen eltérő szoftverkörnyezetben, csillagászati áron.

Tíz éve ekkora volt a különbség

Az AMD fájdalommentesen próbálta megoldani a 32-64 bites átmenetet, ezért az x86 utasításkészletet terjesztette ki 64 bitre. Ezzel a megközelítéssel a cég két legyet ütött egy csapásra: lehetővé tette a "megszokott" alkalmazások 64 bites verzióinak futtatását, így a felhasználóknak nem kellett új szoftverkörnyezetet telepíteniük és megismerniük a váltáshoz, másfelől teljes visszamenőleges kompatibilitást kínált a meglevő 32 bites szoftverekkel, mégpedig teljesítményveszteség nélkül. E két tényezővel gyakorlatilag az AMD demokratizálta a 64 bites számítástechnikát. Az Intelnek végül nem volt más lehetősége, mint újrapozicionálni az Itaniumot és az x86-64 világába követni az AMD-t. A követés ebben az esetben szó szerint értendő, a nagy gyártó a Microsoft nyomására az AMD64 utasításkészlet teljes körű adoptációjára kényszerült, EM64T névre átkeresztelve.

A K8 mikroarchitektúra a 64 bites feldolgozás támogatása mellett egy másik fontos újdonságot is elhozott az x86 chipek közé, mégpedig a processzorba integrált, magórajelen működő kétcsatornás DDR memóriavezérlőt, amelynek köszönhetően hatalmasat ugrott az elérhető sávszélesség és lecsökkent a memória késleltetése, ami szerverfeladatok alatt különösen kívánatos. A memóriavezérlő integrációja tette lehetővé továbbá, hogy a Hyper-Transport interfész felhasználásával az Opteronból nyolc foglalatig "glueless" skálázódó gépeket lehessen építeni. A NUMA (non-uniform memory access) memóriaarchitektúra lehetővé tette, hogy a processzorok egymás memóriáját is viszonylag alacsony késleltetéssel és magas sávszélességgel érjék el.

Tíz éve ekkora volt a különbség

Az AMD a csúcsra ér

Az integrált memóriavezérlőnek és a Hyper-Transport interfésznek köszönhetően az Opteronok mind nyers számítási teljesítményben, mint a tipikus szerverfeladatok alatt nagy teljesítményelőnyt élveztek az akkori NetBurst-alapú Xeonokhoz képest, miközben olcsóbbak is voltak azoknál. Ezeket a tényezőket a szervergyártók sem hagyhatták figyelmen kívül, a nagy cégek kivétel nélkül felkarolták az Opteront - először az IBM, majd a Sun a, HP és a korábban csak Intel processzoros rendszereket forgalmazó Dell is beállt a sorba. A nagy teljesítmény mellett az Opteron ráadásul magában hordozta a zökkenőmentes 64 bites átállás ígéretét is - a Windows Server 2003 x64 verziója egyszerre jelent meg a processzorral, amit 2005-ben követett a Windows XP Professional x64, nagy memóriával rendelkező munkaállomások számára.

A következő évek során a termékvonal folyamatosan fejlődött, 2005 szeptemberének végén, néhány nappal az első kétmagos Xeon előtt megérkezett az első kétmagos Opteron-változat is, immár 90 nanométeres csíkszélességen gyártva. Az AMD megvalósítása ráadásul műszaki szempontból felsőbbrendű is lett, míg az Intel két processzort tokozott össze, az Opteron egyetlen szilíciumon, magasabb integrációval oldotta meg a kétmagos kialakítást. Az AMD szerverpiaci részesedése eközben szárnyalt, a K8 indulását követő három év alatt lényegében a nulláról 20 százalék fölé emelkedett. Az AMD itt érte el a csúcsot a szerverpiacon, az útja innen már csak lefelé vezetett, köszönhetően az Intel feltámadásának, valamint saját botladozásainak, amelyhez kétségkívül hozzájárult az ATI felvásárlását követő útkeresés, a saját chipgyártás technológiai leszakadása, majd teljes leépítése.

Utódra várva

Az első, Sledgehammer kódnevű Opteron - annyi más AMD-projekthez hasonlóan - súlyos csúszással érkezett meg 2003 tavaszán: a vállalat eredetileg 2001-re várta és ígérte a megjelenést. A termékcsalád későbbi története is tele van késésekkel, csúszásokkal, sőt, a piacról visszavont termék is csorbította az Opteron brandet. A négymagos "Barcelona" (itt kezdődött a Formula 1 helyszínek kódnévként használata) nem elég, hogy több mint fél évet késett, egy későn felfedezett, a cache-koherencia lehetséges sérülését okozó hiba miatt a szállításait le kellett állítani, a javított verziók pedig az eredetileg tervezett 2007 helyett csak 2008 tavaszán kerültek forgalomba. Ez már egy éves csúszást jelentett a tervekhez képest.

Eddigre az évtized közepén alapos technológiai frissítésen átesett, Core-alapú Xeonok teljesítményben már felülmúlták az Opteronokat. A 2008 végén piacra érkezett Shanghai-generációval az AMD kiküszöbölte a Barcelona problémáit és újra partiban tudott lenni a hasonló kategóriás Intel chipekkel, a 2009 tavaszán bemutatott hatmagos Istanbul pedig további teljesítményugrást jelentett, de ez már nem volt elég a Nehalem-alapú Xeonokkal szemben, amelyek teljesen megújult mikroarchitektúrával, fejlettebb gyártástechnológiával, nagyobb cache-sel és gyors pont-pont összeköttetést alkalmazó QPI-interfésszel érkeztek 2009 első negyedévében.

Az Opteronok alapjául szolgáló, módosított K8 mikroarchitektúra eddigre már 6 éves volt, és ugyan a megjelenése óta eltelt idő során a vállalat folyamatosan finomította annak felépítését, a K8 (majd később 10h) eddigre vitathatatlanul megérett a leváltásra. Egy 2007-ben publikált roadmap szerint az utódnak, a Bulldozernek még 2009-ben meg kellett volna érkeznie, azonban a teljesen új fejlesztésű architektúra végül csak 2011 novemberében került piacra. A késlekedés következménye a folyamatos részesedésvesztés és a technológiai lemaradás lett. A Bulldozer 2009-ben még versenyképes lehetett volna, két év múlva azonban már képtelen volt beérni a "tiktakkoló", évente új generációval jelentkező Intelt.

Magömlés az AMD-nél

Az Intelnél sokkal szűkösebb mérnöki erőforrásokkal rendelkező AMD egyetlen lehetősége az maradt, hogy az Xeonok mikroarchitekturális fölényét a magszám növelésével ellensúlyozza - ennek jegyében születtek meg 2010-ben a nyolc, illetve tizenkétmagos Opteronok, amelyeket valójában két négy-, illetve hatmagos chip összetokozásával állított elő a cég. A problémát az jelentette, hogy a sok processzormag mellé az AMD "elfelejtett" megfelelő memóriarendszert illeszteni, a magok folyamatosan "éheztek", ami a számítási teljesítményt is rontotta. A megnövekedő magszám miatt az órajeleket is vissza kellett fogni, hogy a processzorok beférjenek a korábban meghatározott energiakeretbe.

Az eredmény: egyre több magra volt szükség a teljesítmény növeléséhez. A megközelítés alapvető problémája, hogy a jellemzően processzormagok száma alapján licencelt kereskedelmi szervertermékek alatt drasztikusan romlottak az Opteronok gazdaságossági mutatói - egy tipikus vállalati projektben a hardver a költségek 20-30 százalékát teszi ki, az Opteron-alapú gépek árelőnye pedig egycsapásra semmivé vált azáltal, hogy a Xeonoknál több, egyenként a szerver árához mérhető  szoftverlicencet kellett hozzájuk vásárolni. 2010-ben a fentieknek köszönhetően az AMD addigra 10 százalék körülire csökkent szerverpiaci részesedésének jelentős részét is elvesztette.

A gazdaságossági probléma különösen sújtotta a 2011 novemberében debütáló Bulldozer generációt, amely az akkoriban elterjedt Xeonoknál kétszer több maggal nyújtott összemérhető teljesítményt. Az AMD szilíciumtakarékos megközelítése, amelyre a saját félvezetőgyártás elvesztése és a Globalfoundries technológiai leszakadása miatt volt szükség, nem hozta a várt eredményeket, a Bulldozer csak egy nagyon szűk terület számára vonzó választás: masszívan párhuzamos szerveralkalmazások, amelyek mellőzik a kereskedelmi szoftverek magonkénti árazását. Ennek köszönhetően a cég részesedése az x86 szerverchipek piacán mára jelképessé, 5 százalék alá olvadt.

10 évvel később

Az Opteronok (illetve az AMD) tündöklése és bukása jól mutatja, hogy a processzoripar nem egy-egy jól sikerült termékről, hanem a fenntartható innovációs ütemről szól. Az Intelt kenterbe verő K8 architektúra után nem jött méltó utód, miközben a NetBurstből hamar kiábránduló versenytárs összeszedte magát és évről évre csúszás nélkül egyre jobb processzorokat dobott piacra, fenntartható módon. Az AMD-n egyelőre nem látszik, hogy ilyen termékfejlesztési ütemtervet tudna a jövőben követni, ez pedig akár rövid távon megpecsételheti a vállalat sorsát.

A tizedik születésnapját ma ünneplő processzorcsalád már csak a megcélzott szegmens miatt sem lett annyira ismert mint az idén húsz éve született Pentium, ettől függetlenül ott a helye az informatika legfontosabb termékei között. Az Opteronok számos innovációt hoztak az x86 piacra - 64 bit, integrált memóriavezérlő, Hyper-Transport, többmagos kialakítás - amelyek közvetlenül hozzájárultak ahhoz, hogy az x86 chipek teljesítménye folyamatosan növekedjen és ezáltal sok területen valódi alternatíváivá váljanak a RISC-eknek, magukkal húzva a Windowst és a Linuxot is. Az AMD megérdemli az állva tapsolást!

Forrás: www.hwsw.hu/hirek/50142/amd-opteron-szerver-processzor.html