AMD Phenom 9600 Black Edition - test přetaktování

i Zdroj: PCTuning.cz

Procesory AMD Phenom jsou s námi již několik měsíců. Dlouho se na ně čekalo, jako na nový vítr a naději na poli procesorů, kde zatím nekompromisně vládne konkurenční Intel. Očekávání se ale zcela nenaplnila - nepíši však záměrně o neúspěchu, protože to tak úplně není pravda. Výkon "takt vs takt" procesorů Phenom příliš proti konkurenci nezaostává, rozdíl je pouze v řádu procent (viz náš test - zde). Problémem je ale přetaktování, které je se stávajícími Phenomy tragické. Konkurence se svými čtyřjádrovými čipy v tomto směru Phenomy dokonale zastínila - každý levný čtyřjádrový čip Intelu je možné přetaktovat minimálně nad 3GHz - o tom se Phenomům zatím může jen zdát...

i Zdroj: PCTuning.cz

Tuto situaci má napravit procesor s odemčeným násobičem, dříve "FX" dnes "Black Edition". Jako první přichází model 9600 s taktem 2.3GHz, který je ale stále založen na jádru revize B2. To bude jeho omezení, budeme s ním ale ještě muset vydržet až do léta kdy bude uvedena nová revize B3. Povedená revize B3 je poslední šancí pro AMD aby se udržela na trhu s procesory. Pokud bude tato revize dobře přetaktovatelná a nebude mít žádné problémy bude to jistě hit. Dosud jsou totiž prodeje Phenomů žalostné, ani největší příznivci a věrní AMD si je totiž nekupují a ponechávají si ve svých strojích rychlé procesory Athlon 64 X2.

Problém v TLB (errata

#

Hned v úvodu popisu známého TLB problému je nutno říci, že při uvedení každého procesoru na trh se v něm vyskytují stovky/tisíce drobných chyb - které se časem odstraní updatem mikrokódu, nebo driveru v operačním systému. Každý procesor má ale desítky problémů, které se nikdy neodstraní a na funkci jako takovou nemají zásadní vliv. Na stránkách výrobce si můžete seznam problémů (errata) prohlédnout, jsou volně ke stažení - pro Core 2 65nm, pro Core 2 45nm. Pro AMD K10 zde (zmíněnou chybu 298 tam ale už nenajdeme).

Dlouhou dobu se veřejnost nad žádnou zásadní chybou v procesoru nepozastavila, až nyní s příchodem Phenomů. Jak si vysvětlíme dále, jde v tomto případě spíše o "papírového čerta", a běžný uživatel nemá prakticky šanci aby se s tímto problémem za celý život čipu Phenom setkal.

Pod tlakem veřejnosti ale AMD bylo nuceno chybu odstranit updatem mikrokódu, a tím rapidně klesla výkonnost čipu ve všech aplikacích - na které ale samotný TLB problém nemá žádný vliv. Problém se totiž projevuje pouze v jediném specifickém případě, nejprve si ale pojďme říci, o co se jedná.

Co to je TLB?

Každý moderní počítač už několik let nazpět umožňoval práci s paměťovým subsystémem v reálném (programy přistupují do fyzické paměti přímo) a chráněném (programy přistupují do fyzické paměti přes virtuální schéma) režimu. Dnešní operační systémy používají pouze "chráněný" režim, kde je možné přistup aplikací k fyzické paměti řídit operačním systémem, hardwarově i softwarově. Ve Windows i Linuxu se používá virtuální rozsah adres, který je uchováván v tabulce která zajišťuje klíče k překladu virtuálních adres na fyzické přímo v paměti. Při obsluze operační paměti se používá metoda stránkování (paging), pro porozumění principu není nutné detailně znát všechny metody stránkování (víceúrovňové, převrácené, atd.), proto se jimi zabývat nebudu.

Naopak důležité je, že po rozdělení operační paměti na "stránky" se vytvoří tabulka, která určuje cesty mezi virtuálními a fyzickými adresami v paměti. Takovéto tabulky se dříve nacházely přímo v operační paměti, a jejich prohledávání bylo velmi pomalé a neefektivní, jako řešení vznikl právě TLB (Translation Lookaside Buffer).

i Zdroj: PCTuning.cz

TLB je malá část paměti cache procesoru, která je řízena přímo paměťovým řadičem (buď hardwarovým, nebo softwarovým - ve Windows MMC). Je rozdělena na několik částí, v jedné z nich je umístěno posledních 32 použitých tabulek, které mapují cestu od virtuálních k fyzickým adresám v paměti. Pokud aplikace tedy vydá požadavek na přístup do paměti, řadič paměti prohledá tabulky v TLB a pokud adresu najde, tak se aplikace dostává ihned přímo k fyzické paměti (úspěšné nalezení spojení se nazývá TLB hit) a aplikace funguje korektně. V tomto případě je přístup aplikace k paměti maximálně rychlý a výkon je vysoký, pokud ale informace v tabulkách v TLB nalezena není (označeno jako TLB miss) musí se tabulka vytvořit nová a to trvá u procesorů Phenom o patnáct ns déle (až třicet cyklů procesoru), než při úspěšném nalezení spojení.

Je ale nutné říci, že úspěšnost nalezení spojení v tabulce v TLB je 99 procent, situací kdy není tabulka nalezena je mizivé jedno procento. S touto situací se ve výkonu počítá, je to zcela běžné. V tuto chvíli ale právě narážíme na tolik diskutovanou chybu v těchto procesorech. V některých konkrétních případech se totiž obsah TLB v paměti L3 přepíše daty, která nekorespondují s TLB informací v L2 (tabulky z TLB L3 se nestačily nakopírovat do TLB L2). Laicky řečeno dojde k porušení tabulky z virtuálních adres na fyzické a aplikace se zhroutí, protože prostě není schopná "sáhnout" do fyzické paměti. Tato chyba se dle všeho ale projeví pouze při maximálním vytížení všech čtyř jader na 100 procent, a ještě pouze při virtualizaci! Pokud nepoužíváte virtuální stroje, nikdy se s tímto problémem nemůžete setkat. Pravděpodobnost výskytu problému v domácím prostředí, i při využívání virtualizace je prakticky nulová.

Řešení této situace je buď update mikrokódu procesoru (což AMD udělali), to má ale drastický dopad na výkon ve všech aplikacích. U většiny základních desek si v BIOSu můžete zvolit, zda chcete kompatibilní mód bez chyby v TLB a nebo výkon s  potenciálním rizikem výskytu chyby. Mezi námi, ale můžete vždy zvolit "Turbo" mód a na chybu v TLB zapomenout, opravdu se ji nemusíte bát. Tento problém již bude v revizi B3 zcela eliminován, a konečně se na tohoto "strašáka" zapomene. Druhým způsobem odstranění této chyby je korektní přepsání kódu operačního systému, čehož se ale od Microsoftu nikdy nedočkáme. Na Linuxových distribucích se tato chyba podařila odstranit updatem kódu jádra systému, bez dopadu na výkon.