回顾AMD模块化架构这6年走过的路

　　武林高手修炼的一定境界往往会觉得高处不胜寒，因为能跟他匹敌的对手越来越少，哪怕双方正反立场不同，英雄豪杰也会惺惺相惜。Intel现在高端处理器市场上少了AMD这个对手，他们会怀念双方你争我夺的“美好时光”吗?

　　如果往前数10多年，AMD凭借K8“大锤”处理器也是阔过的，Intel当年在奔腾4时代被AMD“教做人”，充分体验到了“高分低能”的感觉。但是Intel对AMD来说是巨无霸一般的存在，即便是AMD处理器叫好又叫座，Intel公司CPU一哥的地位依然无人动摇，而且他们有足够的实力翻盘，Core处理器横空出世之后，Intel重新逆转了对AMD处理器的性能优势，在K8之后AMD推出的K10处理器遭遇了bug及制程的双重困扰，整体表现要比K8平庸多了，眼睁睁看着Intel华丽转身。

　　作为一家营收不足Intel公司1/10的“小公司”，AMD公司的斗志以及创新精神让人敬佩，在HT总线、DDR内存、多核处理器等技术上敢为人先，而在64位X86指令集上更是让Intel低头认输，直到现在这个胜利都是AMD最为骄傲的成绩之一。因此在K10架构之后，AMD呕心沥血研发的”推土机“模块化架构让玩家产生了极大的期待，笔者当年在推土机架构前瞻一文中希望AMD能借该架构实现对Intel的复仇，重现K8的辉煌。

　　但是，最后的结果大家现在都知道了，推土机架构处理器就像是跳水运动员一样，起点很完美，但入水时浪花太大而扑街，实际表现不尽如人意。这次高开低走也让AMD心灰意冷，推土机架构在桌面市场小幅升级到第二代Piledriver打桩机架构之后就草草结束FX处理器更新，后面两代架构只在Kaveri及Carrizo两代APU上出现，桌面版到现在为止差不多5年没升级了。

　　AMD模块化架构推出了四代，后面两代只用于APU

　　从2011年FX-8150发布到2015年Carrizo APU问世，AMD的模块化架构一共出了Bulldozer推土机、Piledriver打桩机、Steamroller压路机及Excavator挖掘机四代，其中前两代用于FX及APU处理器，2012年之后AMD就不再升级FX系列的架构了(产品型号倒是有升级)，Steamroller压路机及Excavator挖掘机只有APU上才有用，制程工艺也只从32nm升级到28nm，而Intel在这几年中一直升级了SNB、IVB、Haswell、Broadwell及Skylake等处理器，制程工艺也从32nm一路升级到22nm、14nm及最新的14nm Plus。

　　今天我们来回顾下AMD模块化架构6年来走过的路，无论大家对它以往的评价如何，现在都不重要了，因为我们都知道它已经是过去时了，AMD即将在Q1季度推出Ryzen处理器，全新的Zen架构、14nm LPP工艺以及AM4平台使得Ryzen更有吸引力，它身上也没了“推土机”架构的影子，从内核到缓存都重新设计了。

　　AMD四代模块化架构规格一览

　　Bulldozer推土机：模块化架构之始，AMD不走寻常路

　　AMD推的第一代模块化架构就是Bulldozer推土机，以至于“推土机”都成了AMD整个模块化架构的代名词。在推土机问世之时，其架构确实有很多革命之处，包括全新的SSE5指令集、模块化多核、弹性浮点单元等设计有其独到之处，也有让人耳目一新的感觉。

　　推土机开始使用模块化多核架构设计

　　笔者在之前的分析文章中有过推土机架构的详细分析，这里不再赘述架构设计，当时AMD对多核多线程的设计走的是物理多核，不同于传统的SMT同步多线程，推土机的模块化多核被称为CMT物理多核，其设计意图就是希望通过2个整数单元、1个共享浮点单元解决实际使用中整数多于浮点的过程，理论上这种设计要比SMT多线程更有效率。

　　推土机架构产品中，旗舰型号是FX-8150，号称首款桌面8核处理器，频率3.6-4.2GHz，支持DDR3-1866，8MB L3缓存，规格比Intel当年的SNB旗舰Core i7-2600K还要高，只不过125W TDP功耗高于后者的95W，毕竟核心数比SNB还是多了一倍。

　　但是在最终的性能表现上，推土机并没有实现AMD的期待——2011年早些时候Intel推出了SNB处理器，在与SNB的对比中8核推土机除了在多线程上凭借核心多一倍略有优势之外，单线程性能上被SNB处理器完胜，在延迟、内存带宽等方面也不如Intel处理器。

　　更重要的是，AMD的推土机使用的是GlobalFoundries的32nm SOI工艺，虽然同期Intel SNB处理器也是32nm工艺，但8核推土机核心面积高达315mm2，晶体管数量才12亿，Intel 4核SNB处理器核心面积216mm2，晶体管数量11.6亿，而且后者还是包含GPU核心在内的。

　　最终的结果就是8核推土机架构在技不如人的情况下，发热、功耗控制更是不如SNB处理器，而GF的32nm工艺产能、良率当时也不给力，多重因素制约下，推土机首发表现很难让市场认可，消费者并不买账，唯一值得“炫耀”的就是AMD FX-8150处理器价格只要200美元左右，比Intel 4核Core i7便宜50%左右，性价比是AMD仅存的优势了。

　　Piledriver打桩机：AMD修补推土机，创高频记录

　　第一代模块化架构推土机并没有一鸣惊人，AMD在第二代模块化架构“Piledriver”中对推土机架构做了修补，2012年10月份正式推出了Vishera平台，AMD在此基础上不仅推出了FX-8150的继任者FX-8350，还衍生出世界首款5GHz处理器FX-9590，还有TDP降至95W的FX-8370E/8320E处理器。

　　AMD第二代模块化架构Piledriver

　　相比第一代的Bulldorzer架构，Piledriver打桩机硬件单元变化不大，主要提升了一倍的L1 TLB单元、新增HW Divider硬件分配器、改善了S/L操作效率、提升了L2缓存效率及预测精度、优化了整数及浮点单元调度，增加了FMA4、BMI、CVT16、TBM等指令，整体上是对推土机架构小修小补，目的是提高架构效率，降低能耗。

　　从AMD资料来看，Piledriver相比Bulldozer架构减少了10%的动态功耗，同样的电压下大幅提升了CPU频率空间，以FX-8350为例，同样是在125W TDP下，其基础频率从FX-8150的3.6GHz增加到了4GHz，加速频率4.2GHz。

　　Piledriver这一代中AMD同时在高频率及低功耗上出击

　　Piledriver架构效率的提升使得AMD在扩展新品上有了更多灵活性，TDP增至220W的情况下，他们推出了号称世界首款5GHz频率的FX-9590处理器，而同样是8核配置下又推出了TDP降至95W的FX-8370E/8320E处理器。遗憾的是，AMD这两波产品都没有获得市场认可，消费者并不买账，AMD后面索性不再折腾FX系列处理器了，从Piledriver架构之后事实上放弃了FX产品线，新品升级都没了。

　　除了略显悲催的FX系列处理器之外，Piledriver还用在了Trinity APU上，第一代Llano APU因为时间关系没赶上推土机架构，使用的还是K10架构CPU核心，Trinity直接上了第二代模块化架构。用于APU的Piledriver架构砍掉了L3缓存，核心数也从8核降至4核，还增加了GPU核心，TDP功耗也降至100W以内。

　　AMD的第二代模块架构Piledriver改善了推土机架构的效率、功耗，但并没有根本性变化，并不足以扭转AMD的困境，相反Intel当年推出了22nm工艺的IVB处理器，而且用上了FinFET工艺，GlobalFoundries的32nm SOI工艺即便成熟起来了，AMD跟Intel之间的性能、功耗差距实际上越来越大了。