Opteron et Athlon 64 d’AMD

AMD a baptisé cette nouvelle architecture 64-bit AMD64, mais aujourd’hui on l’appelle communément x86-64 ou x64. Pour porter l’architecture x86 à 64-bit, AMD a remanié l’architecture x86 existante en étendant tous les registres polyvalents à 64 bits et en ajoutant huit nouveaux registres polyvalents, doublant ainsi le nombre de registres polyvalents à 16.

Le premier processeur x64 d’AMD a été l’Opteron, présenté en avril 2003. Plusieurs distributions Linux ont immédiatement adopté le nouveau processeur 64-bit, mais le support Microsoft est venu beaucoup plus lentement. Pour plus d’informations sur le support par Microsoft de la plateforme AMD x86-64, voir l’encadré « Windows 64-bit : ici et à nouveau », page 42. L’Opteron est un système de type SMP (Symmetrical Multiprocessing) orienté serveur. AMD a suivi la release de l’Opteron avec l’Athlon 64 orienté desktop. L’Athlon 64 utilise la même architecture AMD64 que l’Opteron mais n’accepte pas de multiples configurations de CPU.

A l’instar de l’architecture x86 32-bit mais très différent de l’Itanium, le processeur x64 d’AMD est basé sur CISC, ce qui signifie que la CPU effectue ses propres optimisations de code et planifications. AMD a pallié les faiblesses du x86 en matière de virgule flottante, en incorporant de nouvelles instructions à virgule flottante et 16 nouveaux registres à virgule flottante. C’est peut-être dans le domaine de la compatibilité d’applications 32-bit que se situe la plus grande différence entre la plate-forme AMD64 et la plate-forme IA-64 d’Intel. La plate-forme AMD64 peut exécuter des applications 32-bit et 64-bit côte à côte, avec 100 % d’efficacité. En fait, grâce au plus grand chemin de données que fournit l’architecture AMD64, les applications 32-bit sont généralement plus performantes sur un système AMD64 que sur un système x86-32 natif.

L’architecture AMD64 permet une compatibilité 32-bit complète et des opérations 64-bit natives en supportant deux modes opératoires : Long mode et Legacy mode. Les deux modes offrent la compatibilité binaire avec les applications 16 bit et 32-bit existantes. Long mode est conçu pour utiliser des OS 64-bit natifs, comme le prochain Windows 2003 de Microsoft pour les 64-bit Extended Systems. Long mode ne supporte que les OS 64-bit natifs. Un processeur fonctionnant en Long mode utilise des adresses 64-bit natives et un espace d’adresse 64-bit plat. Pour bénéficier des extensions 64-bit, les fournisseurs d’applications doivent recompiler les applications avec un compilateur 64-bit. Toute application 32-bit qui fonctionne en Long mode ne peut accéder qu’aux 32 premiers bits des registres disponibles. Legacy mode peut fonctionner sur les OS 32-bit ou 64-bit existants.

Legacy mode permet aux OS DOS 16-bit et Windows 32-bit existants de fonctionner tels quels sur le processeur 64-bit. Exécutées en Legacy mode, les applications 32-bit se comportent exactement comme si elles fonctionnaient sur un processeur 32-bit et continuent à utiliser les adresses et les registres 32-bit. Legacy mode offre la compatibilité binaire complète avec les applications 32-bit existantes. Cette possibilité d’exécuter des applications 64-bit et 32-bit montre que la polyvalence est bien l’atout de la plateforme AMD64. Bien qu’il lui manque l’évolutivité haut de gamme de l’Itanium, la plate-forme AMD64 fournit les principaux avantages de l’informatique 64-bit sans sacrifier la performance du 32-bit. La figure 2 donne une vue d’ensemble de la compatibilité applicative de la plate-forme AMD64. On voit bien que le processeur AMD64 peut soit utiliser des drivers OS et applications 32-bit, soit utiliser des drivers OS et applications 64-bit. Le côté gauche de la figure illustre précisément les systèmes 32-bit courants aujourd’hui. Le côté droit illustre l’Itanium avec une exception importante : comme le processeur est un CISC x86, aucune émulation n’est nécessaire pour exécuter des applications 32-bit. Ces applications tournent à pleine vitesse. Dans le cas de l’architecture x64, le but recherché est plus la compatibilité que la performance.

Bien que la plate-forme AMD64 soit une extension de l’architecture x86, les systèmes ont été conçus d’emblée pour le mode 64-bit. Le tableau Web 1 présente les principales spécifications techniques des processeurs AMD Opteron et Athlon 64. L’un des aspects les plus importants de la plate-forme AMD64 est l’utilisation de ce qu’AMD appelle Direct Connection Architecture, dans laquelle la mémoire, l’I/O et les CPU supplémentaires sont directement connectés à la CPU pour un débit maximum. Ces connexions sont permises par le nouveau modèle de bus Hyper- Transport d’AMD, dont la figure 3 donne une vue d’ensemble. On y voit que le bus HyperTransport se connecte directement à la CPU, lui procurant une liaison haute vitesse vers les canaux PCI, l’I/O système et les interconnexions périphériques. Le bus HyperTransport d’AMD accepte une bande passante dont le débit peut atteindre jusqu’à 6,4 Gbps par connexion.

En conclusion. L’AMD Opteron est un concurrent de la ligne Xeon d’Intel et il offre des performances qui sont compatibles à celles des processeurs Xeon haut de gamme, mais avec en plus la possibilité de migrer facilement vers une plate-forme 64-bit native. Bien que l’Opteron soit un pur processeur de serveur, l’Athlon 64 est un concurrent Pentium conçu pour le marché du desktop. Si vous recherchez des systèmes desktop très performants, les systèmes basés sur Athlon 64 devraient être tout en haut de votre liste. Les systèmes Athlon 64 existent en versions desktop et mobile et leur tarif est voisin de celui des systèmes 32-bit haut de gamme. Ils sont à l’heure actuelle les favoris des joueurs purs et durs en quête de performance maximale.