Ce mini-dossier a pour but de nous éclairer, un petit peu exhaustivement, sur la prochaine génération de processeurs de chez AMD, les fameux “K 10”, aujourd’hui connus sous le nom de “Phenom” (cf. news précédentes). Les sources sont diverses, la principale étant le site américain bien informé, Anandtech.

Pourquoi « K 10 » et non pas « K 9 », ou « K 8 ‘L’ » ?

En effet, la génération précédente s’appelle « K 8 » : ce sont les Athlon 64, X2 et FX. Or le projet « K 9 » a bien existé, puis a été abandonné. On a même parlé d’un « K 8 ‘L’ » ; ce nom, en réalité, aurait été purement et simplement, selon AMD même, inventé par la presse. Donc, ce que certains confrères ont appelé « K 8 ‘L’ », c’est en fait le « K 10 », dont nous allons parler.

Le « K 9 » est un projet avorté, dont le développement aurait été abandonné au bout de six mois, et qui ne verra donc jamais le jour. Les problèmes rencontrés étaient dus, principalement, d’une part au passage trop rapide à une architecture massivement multithreadée, d’autre part à des problèmes de consommation excessive. AMD aurait également hésité quant aux types de mémoire supportés, envisageant au départ le Fully Buffered-DIMM.

Tout cela explique, en partie, le retard, pris par AMD, dans le remplacement de l’architecture Athlon 64 datant, déjà, de 2003.

Le Phenom en détails

Récemment, on a appelé le « K 10 » aussi « Barcelona », c’est en fait la nouvelle architecture destinée au marché des serveurs.

Les versions destinées aux particuliers s’appellent « Agena » (quad-core), « Kuma » (dual core) et « Agena FX » en Socket-1207, mais, tout cela, ce ne sont que des noms de code et non les noms commerciaux définitifs.

Ce qui est fondamentalement nouveau, c’est que le Barcelona est un quad-core natif : ce qui veut dire que les Kuma seront en fait des Barcelona « castrés », à savoir deux cores seront tout simplement désactivés. Cela permet une technique bien connue de recyclage des cores défectueux ou pas, améliorant ainsi le yield des galettes de silicium correspondantes, et donc les coûts de production.

Le fait que cela soit un quad-core natif, cela peut donner vraiment du souci à Intel, chez qui les Q6600 par exemple, ne sont que des dual-core assemblés dans une même puce et non de « vrais » quad-core, c’est-à-dire conçus nativement, comme tels. Le processus de fabrication est plus compliqué, par contre.

De plus, chaque cœur, indépendamment, est radicalement nouveau. La technologie mise au point par IBM, consistant à équiper les puces de transistors munis d’isolants high-k et de grilles métalliques, va être utilisée, une première pour AMD : cela permet à la fois d’améliorer les performances, et d’abaisser la consommation.

Un cache de niveau trois, partagé entre tous les cœurs, dit « L3 », voit également le jour et pourrait comporter 2 Mo. Autre grosse évolution par rapport au K8, c’est l’amélioration du traitement des instructions SSE (dont l’implémentation des SSE 4). Enfin, le contrôleur mémoire intégré a été amélioré et rendu plus efficace.

Officiellement, le Phenom supporterait nativement la DDR2-1066. Fin avril, AMD annonçait que le Barcelona pourrait dépasser le Xeon Clovertown d’Intel de 50 % pour les calculs en virgule flottante et de 20 % pour les calculs sur les entiers. Les benchs restent à prouver, mais il n’en reste pas moins que les efforts du fondeur californien sont proprement prodigieux.

Contrairement aux apparences, AMD est allé extrêmement vite dans son changement d’architecture, puisque le procédé de fabrication change en même temps : AMD passe au 65 nm, et en même temps, modifie radicalement le cœur même de ses processeurs. Le passage au 45 nm pourrait s’opérer dès le second semestre 2008. Changement d’architecture + changement de process, voilà un challenge fort osé pour AMD. D’autant que financièrement, on sait que la firme est dans une passe difficile, quelques 430 emplois devant être supprimés dans le monde ces mois-ci, sans parler des quelques 611 millions de dollars de pertes au cours des trois premiers mois de l’année.

Cet été l’usine d’AMD “Fab 36” terminera sa transition au 65 nm, ce qui convient juste à temps pour la mise en production du Barcelona. La Fab 36 pourrait passer au 32 nm dès 2010. Rendez-vous au Computex, à Taïwan, le 5 juin 2007, pour une éventuelle confirmation de ce pari, la lutte se faisant d’abord sur le terrain du serveur, le Barcelona pouvant rencontrer le « Penryn » d’Intel.

Tout en haut de la gamme on a les Phenom FX (nom de code Agena FX). Ces processeurs seront des quad-core exclusivement, et tourneront aux vitesses les plus élevées possibles, un peu comme les Athlon 64 FX actuellement.

La mémoire cache L2 sera importante pour un total d’au moins 4 Mo, sans compter un niveau L3 partagé d’au moins 2 Mo. Ces processeurs très haut-de-gamme, et sans doute très chers, seront disponibles en versions AM2 et 1207 (voir plus loin sur les différents sockets compatibles).

L’Agena, quadri-cœur, ou Phenom X4 sortirait au troisième trimestre 2007, il serait doté de 512 Ko de mémoire cache L2 par cœur et de 2 Mo de cache L3 unifié. Avec un TDP de 125 watts, ce processeur haut-de-gamme serait, dans un premier temps, fréquencé de 2,4 à 2,6 GHz.

Le Kuma, ou Phenom X2 en milieu de gamme, serait donc un simple dual-core, mais obtenu par désactivation de deux cœurs, chacun doté de 512 Ko de mémoire cache L2. Il serait cadencé à des fréquences variant entre 2,0 et 2,9 GHz. Un cache partagé de niveau 3, de 2 Mo, serait aussi de la partie.

Le TDP varierait entre 89 et 65 W. Une version Energy Efficient dotée d’un TDP de seulement 35 Watts pourrait également voir le jour.

Pas d’information sur l’abandon éventuel du socket 754, qui aura, contre toute attente, survécu au plus récent 939 !

Nouveaux couples socket/carte-mère

Des nouveaux sockets, en effet, sont également à venir. Les Phenom pourront fonctionner, à condition de simplement mettre à jour le BIOS, sur les sockets actuels AM2 et F1207. Il n’en demeure pas moins qu’une toute nouvelle famille de sockets, et donc de cartes-mère, va sortir avant la fin 2007. On parle donc d’un tout nouveau socket AM2+ et d’un 1207+.

La disposition même du socket entre l’AM2 actuel et l’AM2+ est identique, de même qu’entre le 1207 actuel et le futur 1207+. De fait, Agena or Barcelona pourront fonctionner sur les deux générations de sockets, mais les nouveaux AM2+ or 1207+ vont apporter de nouvelles fonctionnalités et de meilleures performances.

En effet, les plateformes actuelles ne supportent que l’Hyper Transport 2.0, alors que les nouvelles cartes-mères vont avoir l’HT3.0 qui apporte de plus grandes vitesses de transmission de données, et une plus large bande passante. Cependant, les améliorations ne seront pas visibles pour le commun des mortels. Ça servira surtout à booster les performances des gros serveurs et des stations de travail professionnelles.

L’enjeu est également de supporter la nouvelle – et très chère – mémoire vive de type DDR3. Des fabricants, comme AsRock, ont d’ores-et-déjà prévu des cartes hybrides qui acceptent les deux standards de mémoire, DDR2 et DDR3, de manière à faciliter la transition et l’investissement !

La fonctionnalité nouvelle la plus visible, pour le passionné, sera sans doute la possibilité de varier les tensions, en fonction des besoins, ce qui est bien pour la flexibilité de la consommation d’énergie comme pour l’optimisation des performances. Les cœurs du processeur tout comme le northbridge peuvent travailler à des voltages différents et des fréquences différentes. Cela ne sera cependant possible qu’avec les cartes-mères supportant les nouveaux sockets AM2+ ou 1207+.

Par exemple, la carte-mère pourra fonctionner à des fréquences supérieures à celles du CPU de l’ordre de 200 à 400 MHz.

Souvent considéré comme un goulot d’étranglement, cette augmentation de fréquence pourrait s’avérer une véritable révolution et ce pour un accroissement de la consommation somme toute minime – moindre que pour un overclockage en règle du processeur.
Cela aurait aussi pour bénéfice de réduire légèrement la latence du contrôleur mémoire, toujours intégré au processeur, ainsi que celle du nouveau cache L3.

Au total, à processeur identique, une carte-mère AM2+ serait de 3 à 10 % plus performante que l’équivalente en AM2 standard. Ce « vieux » socket AM2 serait supporté par AMD jusqu’en 2009 inclus.

Le Phenom en démonstration et les cartes-mères

AMD, malgré les demandes et récriminations de notre confrère, n’a pas souhaité laisser faire de tests de démonstration par la presse spécialisée, et ce contrairement à Intel, lors de sa sortie du Core 2 Duo.

En fait, AMD n’aurait même pas voulu dévoiler les fréquences auxquelles le système a fait tourner les benchmarks.

La question reste posée, de savoir si c’est une bonne politique de marketing.

AMD a fait tourner deux, trois démos sur un système octo-cœurs QuadFX, et sur un système quad-core, tous deux sur AM2+.

Ils ont fait tourner Cinebench ainsi que Nero Recode mais n’ont pas laissé mesurer les perfs. Les deux machines ont très bien marché, ne sont pas devenues trop bouillantes et n’ont pas planté.

Indubitablement Agena et Agena FX marchent. Cependant, lors de cette présentation, Anandtech suppose que les fréquences utilisées sont inférieures à ce qu’elles auraient du être. Les journalistes ont eu tout loisir d’examiner longuement les cartes-mères, mais la clause de non-divulgation leur interdit d’en révéler les détails pour l’instant. La carte-mère de référence, nommée par AMD “Hammerhead” (littéralement « tête de marteau »), supporte les Agena sur socket AM2+. Cf. photo.

Conclusion

Cela faisait longtemps qu’on avait perdu espoir en AMD, et là les confrères ont eu un « absolute shock », un choc absolu donc, disent-ils en voyant et découvrant fonctionner ce qu’ils ont eu sous les yeux. Hélas, comme vous, j’aurais aimé en savoir encore un peu plus, notamment sur les performances, mais beaucoup de discrétion a été imposée de la part d’AMD.

Le projet d’AMD nommé « Fusion » est une autre partie de cette vaste stratégie de contre-attaque. L’intégration du traitement graphique et du traitement central en un seul processeur est prévue à long terme. Le rachat d’ATI n’est donc pas dû au hasard. Rappelons qu’AMD a été le premier sur le 64 bit, qu’il a été le premier sur le contrôleur mémoire intégré, et ils seront peut-être aussi les précurseurs dans l’intégration du CPU et du GPU. D’ailleurs, on sait aussi qu’Intel a des plans à ce sujet, puisqu’ils veulent créer leurs propres processeurs graphiques avec le projet « Larabee », nouant à cette fin des accords avec Nvidia !

Quant au Phenom, en plus d’être le premier quad-core natif du marché, le nouveau processeur est d’autant plus intéressant que le changement de carte-mère n’est pas indispensable. D’après les entretiens qu’Anandtech a eus avec Phil Hester de chez AMD, la firme n’attend pas d’élan significatif pour la DDR3 avant le début 2009. Les choix technologiques d’AMD, s’ils sont risqués, ont pour le moins le mérite d’être cohérents : le consommateur n’a pas le couteau sous la gorge pour changer tout son matériel du jour au lendemain, la transition se fera progressivement, en fonction de ses besoins, et de ses moyens.

La seconde génération du Phenom (Shanghai) est prévue pour 2008 – et toujours pour sockets AM2+/1207+. Il est cependant possible qu’AMD introduise un tout nouveau socket fin 2008, de manière à contrôler nativement la DDR3, peut-être sous le nom de socket AM3. Shanghai ne devrait être qu’une version améliorée du Barcelona, mais qui serait cette fois gravée en 45 nm et non plus en 65 nm (un peu comme le Penryn pour le Conroe chez Intel).

Sur le volet mobile, AMD devrait annoncer aujourd’hui une nouvelle plateforme destinée aux ordinateurs portables, basée sur processeur « Griffin » et du chipset « Puma ». Le Puma serait doté d’un contrôleur graphique intégré compatible DirectX 10 qui gérerait la décompression H.264, avec sortie HDMI (avec port d’écran), sur port PCI-Express 2 (fréquence de 5 GHz contre 2,5 GHz en PCI-Express classique). Le Wi-Fi est aussi de la partie, en fonction de fournisseurs partenaires comme Atheros, ou Broadcom, probablement à la norme “pre-n”.

De son côté, le Griffin qui est nécessairement un dual core, au moins, succéderait au Turion, lequel était lui-même dérivé de l’Athlon 64.

On peut penser que le Griffin profite des progrès accomplis en matière de consommation, grâce au projet Barcelona, aka Phenom. En effet, chaque core pourrait être géré de façon indépendante, pour limiter la consommation globale lorsqu’un seul core est nécessaire.

De plus, à la manière de ce qu’on a vu pour la gestion des futurs chipsets AM2+ ou 1207+ dédiés au Phenom, la tension appliquée aux cores et au contrôleur mémoire pourrait être différente, ce qui diminuerait encore la consommation. Logiquement, puisqu’il utilise la technologie Phenom, le Griffin serait gravé en 65 nm et utiliserait HyperTransport 3.0.

Enfin pour le marché des gamers richissimes, AMD annonce pour bientôt (fin 2007) une nouvelle plateforme à huit cœurs, devant remplacer la « 4×4 », déjà baptisée « FASN8 » (à prononcer « fascinate »), un produit « à faire rêver » donc, qui serait basée sur deux processeurs Phenom FX quadri-cœurs en parallèle et profitant de l’architecture Direct Connect, optimisée pour tirer le meilleur parti de la toute nouvelle carte graphique Radeon HD 2900 XT.

Celle-ci profite en effet de son architecture USA (Unified Shader Architecture), avec un bus mémoire 512 Mbits pour le rendu HD, et une technologie UVD (Unified Video Decoder) pour la lecture des fichiers haute définition HD (Blu-ray et HD DVD).

Le riche joueur profitera aussi du CrossFire pour mettre deux HD 2900 XT, voire XTX si elle sort, dans sa machine de dément.

On en avait, d’ailleurs, déjà évoqué la sortie dans cette news : FASN8 : la plate-forme Octo core d’AMD