Entwickler-Kits ab März
AMD bringt ARM-Prozessor Opteron A1100 für Server
Von Christian Vilsbeck (Autor)
Christian Vilsbeck war viele Jahre lang als Senior Editor bei TecChannel tätig. Der Dipl.-Ing. (FH) der Elektrotechnik, Fachrichtung Mikroelektronik, blickt auf langjährige Erfahrungen im Umgang mit Mikroprozessoren zurück.
AMD hat auf der OCP Summit V die Verfügbarkeit seiner ersten ARM-basierenden Server-CPUs bekannt gegeben. Der Opteron A1100 arbeitet mit acht Cortex-A57-Kernen. Die neuen Opterons sollen AMDs Weg hin zum Marktführer im Serversegment der ARM-Prozessoren ebnen.
Die Vorteile von ARM-Prozessoren für Server liegen im geringen Energiebedarf, niedrigen Kosten und hohen Packungsdichten. Über diese Features will sich AMD von den klassischen x86-Server-Prozessoren unterscheiden. Wie Suresh Gopalakrishnan, Corporate Vice President und General Manager von AMDs Server Business Unit, auf der OCP Summit V erläuterte, gibt es nicht mehr einen Prozessor, der für alle Belange geeignet ist. Bei diesem Ansatz sei die Effizienz limitiert, die Lösungen würden teurer.
AMD Opteron Prozessor
Foto: AMD
ARM-basierende Opterons hat AMD bereits im Juni 2013 angekündigt. Jetzt gibt der Hersteller die Verfügbarkeit erster Samples und Entwicklungs-Kits mit Micro-ATX-Mainboard ab März 2014 bekannt. Bei der AMD Opteron A1100 Serie (Codename Seattle) handelt es sich um Server-CPUs mit vier oder acht 64-Bit-fähigen ARM-Cortex-A57-Kernen im 28-nm-Fertigungsverfahren. Die Taktfrequenz soll mindestens 2 GHz betragen. Der Opteron A1100 verfügt laut AMD über 4 MByte Shared L2-Cache sowie eine 8 MByte fassende dritte Pufferstufe. Als Speicher stehen der CPU DDR3- oder DDR4-DIMMs mit bis zu 1866 MHz Taktfrequenz zur Verfügung, dies im Dual-Channel-Modus. Der Opteron "Seattle" kann 128 GByte Speicher adressieren und verfügt über zwei integrierte 10-Gbit-Ethernet-Ports sowie acht PCIe-Lanes der dritten Generation.
<b>AMD Am486 (1974)</b><br>Der AM9080 kam 1974 auf den Markt und war ein nicht lizensierter Klon von Intels 8080-Prozessor, einer 8-Bit-CPU die mit sagenhaften 2 MHz Taktfrequenz arbeitete und als erster universell einsetzbarer Mikroprozessor gilt. Erst 1982 bekam AMD die offizielle Lizenz von Intel, da IBM den Intel 8080 im IBM-PC verwenden wollte und IBMs Firmenpolitik mindestens zwei verschiedene Lieferanten für die Chips vorschrieb. Unter dem gleichen Lizenzabkommen entstand auch AMDs folgender Am286-Prozessor, eine Kopie von Intels 80286-CPU. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD FX 8150 Bulldozer (2011)</b><br>Mit der neuen Bulldozer-Architektur will AMD den Sandy-Bridge-Prozessoren von Intel wieder Paroli bieten. Bulldozer verwendet eine neue Organisation der Rechenwerke, die sich fundamental von aktuellen CPUs unterscheidet. Im Test aber enttäuscht der erste Bulldozer, der FX 8150 mit acht Rechenkernen – die Leistung liegt unter der gleich teuren Sandy-Bridge-Konkurrenz, der Stromverbrauch aber deutlich darüber.
<b>AMD Athlon II (2009)</b><br>Nach Duron und Sempron sind aktuell die Athlon-II-Modelle die kostengünstigeren Varianten des Phenom II. Der Hauptunterschied: Im Gegensatz zu den 6,0 MByte L3-Cache des Phenom II besitzen Athlon-II-CPUs keinen L3-Cache. Wie beim Phenom II gibt es ebenfalls Dual-, Triple- oder Quad-Core-Varianten.
<b>AMD Phenom II (2008)</b><br>Ein Jahr nach dem Phenom erschien 2008 mit dem Phenom II ein deutlich konkurrenzfähigerer Nachfolger. Hauptgrund für die Intels Core-2-Serie ebenbürtige Performance des Phenom II bei gleichem Takt war der von 2,0 auf 6,0 MByte verdreifachte L3-Cache. Dazu kamen Verbesserungen an AMDs Stromspartechnik »Cool’n Quiet«, die verhinderten, dass Programme auf einem nur mit reduziertem Takt laufenden Kern ausgeführt wurden. Für Aufrüster interessant: Der Phenom II funktioniert auch in älteren AM2-Mainboards mit DDR2-RAM, während die aktuelle AM3-Plattform auf DDR3-RAM setzt. Mit Phenom II X3 und X2 gibt es auch Triple- und Dual-Core-Varianten der CPU, im April 2010 erschien zudem erste Six-Core-Varianten mit sechs Rechenkernen als Phenom II X6.
<b>AMD Phenom X4 (2007)</b><br>Ende 2007 sollte der Phenom X4 die Vorherrschaft der Core-2-CPUs brechen. Im Gegensatz zu Intels Core 2 Quad war der Phenom ein nativer Quad-Core-Prozessor, bestand also nicht aus zwei Dual-Core-Chips, ähnlich wie bei Athlon 64 X2 und Pentium D. Trotzdem blieb der Phenom hinter der Intel-Konkurrenz zurück und verbrauchte dabei auch noch viel Strom, was sich in hoher Hitzeentwicklung niederschlug. Auch die Taktraten entsprechen nicht den Erwartungen. Mit dem Phenom X3 veröffentlichte AMD erstmals ein Triple-Core-Modell mit drei CPU-Kernen, von denen sich einige zu einem Quad-Core-Phenom freischalten ließen. Die Black-Edition-Modelle (abgekürzt: »BE«) besitzen außerdem einen freien Multiplikator zum einfacheren Übertakten.
<b>AMD Athlon 64 X2 (2005)</b><br>2005 startete mit dem Athlon 64 X2 die Dual-Core-Ära bei AMD. Anders als Intels Pentium D war der Athlon 64 X2 ein nativer Dual-Core-Prozessor aus einem Stück Silizium und nicht zwei zusammengefügte Single-Core-CPUs unter einem Heatspreader. Anfangs dominierte der Athlon 64 X2 die Intel-Konkurrenz wie bei den vorangegangenen Single-Core-CPUs, erst der Core 2 Duo konnte 2006 das Blatt für Intel wieder wenden. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Sempron (2004)</b><br>Die ersten Semprons erschienen als Nachfolger des Durons noch auf Basis des Athlon XP für den Sockel A, aber mit reduziertem Cache-Speicher. Die zweite Sempron-Generation für den Sockel 754 basierte bereits auf dem Athlon 64, allerdings fehlte den ersten Modellen die 64-Bit-Unterstützung, die später nachgereicht wurde. Die Geschichte des Sempron als eingeschränkte, aber kostengünstige Variante setzt sich über die nächsten CPU-Generationen fort: Sowohl für den Sockel 939, als auch den Sockel AM2 und den AM3 gibt es entsprechende Sempron-Modelle. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Athlon 64 (2003)</b><br>2003 gelang AMD mit dem Athlon 64 dank vieler wegweisender Technologien sowie hoher Performance erneut eine Überraschung. So war der Athlon 64 dem Pentium 4 leistungsmäßig überlegen, verbrauchte dabei aber weniger Strom. Auch die technischen Features schlugen den Pentium 4: Der Athlon 64 war die erste 64-Bit-CPU für Desktop-PCs, Intel übernahm die Technik kurz darauf. Außerdem besaß der Athlon 64 einen integrierten Speicher-Controller, was die Anbindung des Arbeitsspeichers ohne Umweg über das Mainboard ermöglicht. Intel hat erst den Core-i-CPUs einen integrierten Speicher-Controller spendiert. Erschienen die ersten Athlon-64-CPUs noch für den Sockel 754, führte AMD ein Jahr später den Sockel 939 samt Unterstützung für Dual-Channel-RAM ein. Auch für den folgenden Sockel AM2 gab es noch Athlon-64-Modelle. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Athlon XP (2001)</b><br>Die dritte Athlon-Generation erschien 2001 als Athlon XP. Durch Verbesserungen am Design schaffte der Athlon XP etwa zehn Prozent mehr Leistung bei gleichem Takt wie die Thunderbirds. Daher gab AMD die Geschwindigkeit nicht mehr in Megahertz an, sondern als imaginäre Leistungsgröße, wie etwa beim Athlon XP 1500+ mit 1.333 MHz. Vor allem in Hinsicht auf Intels Pentium-4-Serie, die mit möglichst hohen Megahertz-Zahlen lockte, sollte so ein Ausgleich geschaffen werden. Die AMD-eigene Leistungsangabe setzte sich bei den folgenden Athlon-XP-Modellen mit Thoroughbred-, Barton oder Thorton-Kern fort und fand 2003 mit dem 2,2 GHz schnellen Athlon XP 3100+ ihren Abschluss. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Duron (2000)</b><br>Der Duron erschien im Jahr 2000 als günstige Alternative zu den Athlon-CPUs, ähnlich wie Intel es mit dem Celeron im Verhältnis zum Pentium III vormachte. Die Einschränkung des Durons gegenüber dem Athlon war vor allem der kleinere Cache-Speicher, der in der Praxis aber nur wenig Leistungsverlust bedeutete. Daher werkelten bald viele Durons bei preisbewussten Bastlern im PC, vor allem da sich viele der Durons anfangs ohne viel Aufwand zu einem vollwertigen Athlon XP modden ließen. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Athlon Thunderbird (2000)</b><br>Im Jahr 2000 debütierte der Athlon mit Thunderbird-Kern, der bis zu 1,4 GHz schnell war und neben dem Slot A auch den neuen Sockel-A-Steckplatz unterstützte. Die größte Neuerung war der direkt im Chip integrierte L2-Cache, der mit voller CPU-Geschwindigkeit arbeitete. Die Thunderbird-Athlons waren AMDs erfolgreichste CPUs seit dem kopierten Am386 zehn Jahre früher. Praktisch alle großen Mainboard-Hersteller hatten mittlerweile Athlon-Platinen im Programm. AMD eröffnete schließlich die erste Chip-Fabrik in Dresden. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Athlon (1999)</b><br>Mit dem Athlon führte AMD Mitte 1999 nicht nur einen neue CPU sondern auch einen eigenen CPU-Steckplatz ein, den Slot A. Der war an Intels Slot 1 angelehnt und ersetzte vorübergehend das Sockel-Design, da bei den Slot-Prozessoren von AMD und Intel die CPU und der Cache-Speicher auf einer gemeinsamen Platine saßen (siehe Bild). Der Athlon war auch die erste CPU, die AMD einen langanhaltenden Vorteil gegenüber Intel verschaffte: Der Pentium III wurde vom Athlon nicht nur in praktisch allen Benchmarks geschlagen, sondern musste auch mit Fertigungsproblemen und Lieferengpässen kämpfen. Die Athlons gab es dagegen in ausreichender Stückzahl und so gewann AMD kräftig Marktanteile. Dass der Athlon dann auch als erster die 1,0-GHz-Marke knackte, verdeutlicht AMDs damaligen Vorteil gegenüber Intel. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD K6 (1997)</b><br>Obwohl der Name K6 eine Weiterentwicklung des K5 suggeriert, war die zugrunde liegende Mikroarchitektur doch eine komplette Neuentwicklung, die durch den Kauf des NexGen-Entwicklungsteams zu AMD kam. Dadurch schaffte es AMD, den K6 mit 166 und 200 MHz im April 1997 einen Monat vor Intels Pentium 2 zu veröffentlichen und diesem leistungsmäßig ebenbürtig zu sein. Der 1998 folgende K6-2 brachte dann 3DNow!, eine Technik zur Verbesserung der Geometrie-Fähigkeiten der CPU ähnlich Intels MMX-Erweiterung. Dazu gab‘s erstmals Mainboards mit der neuen AGP-Schnittstelle für Grafikkarten. 1999 erschien dann der K6-III, ein mit zusätzlichem L2-Cache ausgestatteter K6-2 der bis zu 450 MHz schnell war und Intels Pentium II locker hinter sich ließ. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD K5 (1996)</b><br>Nachdem die Produktentwicklungszyklen immer kürzer wurden, war es für AMD nicht mehr realistisch, neu erschiene Intel-CPUs erst zu analysieren und dann nachzubauen. So entstand 1996 der K5 als AMDs erster selbst entwickelter x86-Prozessor und direkter Konkurrent zu Intels Pentium. Obwohl das K5-Design das Potential hatte, die technologische Führung von Intel zu übernehmen, krankte es an Fertigungs- und Design-Problemen. So wurden nicht die nötigen Taktraten erreicht, um die Pentiums zu überflügeln und die Markteinführung verzögerte sich immer wieder. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Am486 (1993)</b><br>Obwohl Intel die eigene 80486-Serie fast vier Jahre vor dem nachgebauten Am486 auf den Markt brachte, war der Am486 aufgrund des guten Preis-Leistungs-Verhältnisses auch 1993 noch ein Erfolg für AMD. So verkaufte AMD den Am486 mit 40 MHz Takt zum gleichen Preis oder sogar günstiger als das Intel-Original mit 33 MHz, was einen Performance-Vorsprung von 20 Prozent für weniger Geld bedeutete. Die höher getakteten AM486-Varianten konnten sogar Intels ersten Pentium-CPUs im Jahr 1993 Paroli bieten und waren zudem deutlich günstiger. Daher nutzen erstmals auch große PC-Hersteller wie Compaq den AM486. Unter dem Namen Am5x86 folgten später noch verbesserte Am486-Modelle, die aber keine neue Mikroarchitektur wie Intels Pentium-Serie (i586) besaßen. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
<b>AMD Am386 (1991)</b><br>1985 erschien mit Intels i386 die erste 32-Bit-CPU, deren Technik Intel unter keinen Umständen an AMD weitergeben wollte und daher das Lizenzabkommen kündigte. Daraufhin folgte ein langer Rechtsstreit, der erst 1994 mit einem Erfolg für AMD endete. In der Zwischenzeit wollte man Intel aber nicht das Feld überlassen und brachte 1991 den Am386 auf den Markt, ein i386-Klone, der wieder ohne Lizenz produziert wurde. Trotz der deutlich späteren Einführung gegenüber dem Intel-Original verkaufte sich die günstige AMD-Alternative im ersten Jahr mehr als eine Million Mal. (Bild: Konstantin Lanzet, GNU FDL)
Laut AMD soll der Opteron A1100 die zwei- bis vierfache Performance eines Opteron X bieten, bei einer deutlich besseren Effizienz. Die TDP-Einstufung des Opteron A1100 soll bei 25 Watt liegen, ein Opteron X2150 mit energiesparenden x86-Jaguar-Kernen ist mit 22 Watt eingestuft. AMD ist somit auch bei den x86-Server-CPUs seit Mitte 2013 auf dem Markt der High-Density- und Micro-Server aktiv. Konkurrent Intel offeriert in diesem Segment den Atom C2000.
AMD geht bei den ARM-basierenden Servern von 25 Prozent Marktanteil im Jahr 2019 aus. Hier will der Anbieter dann eine führende Rolle einnehmen. Ein Selbstläufer ist aber der Markt der ARM-Server nicht, wie das Beispiel von Calxeda zeigt. Der Pionier auf dem Gebiet der ARM-Server-Prozessoren musste seinen Geschäftsbetrieb Ende 2013 einstellen. (rb)