安裝 Windows 7 更新檔，實測 AMD FX 處理器效能增加多少？

不論是軟體或硬體，革命性新架構都需要時間磨合。AMD 的 Bulldozer（推土機）也有類似的問題，由於採用新設計的 CMT（Clustered Multi Threading，叢集多執行緒）架構，使得 Windows 7「認不出來這個架構」。現在微軟針對 Bulldozer 提供更新檔，小編實測到底效能增加了多少！不論是軟體或硬體，革命性新架構都需要時間磨合。Intel在2008年首度推出Nehalem架構Core i7，雖然理論效能遠高於當代處理器，但是實測中也發現不少軟體或遊戲的效能「出不來」。AMD 的 Bulldozer（推土機）也有類似的問題，由於採用新設計的CMT（Clustered Multi Threading，叢集多執行緒）架構，使得Windows 7等作業系統「認不出來這個架構」。現在微軟針對Bulldozer提供KB2646060以及KB2645594更新檔，讓FX處理器不再跛腳。為什麼CMT架構會讓處理器效率不彰？得先從處理器的架構談起會比較有概念。先前處理器架構大致上有2個派別，分別為CMP（Chip MultiProcessor，單晶片多核心）與SMT（Simultaneous Multithreading，同步多執行緒）架構。前者就是AMD拿手的多核心架構，透過增加核心數量來堆疊處理器效能，現在六核心、八核心，或是伺服器市場的十二核處理器都是代表。優點是架構簡單、堆疊容易，效能提升是顯而易見的。但缺點就是電晶體數量較多，成本比SMT更高，且核心數量到達一定程度後，效能與成本效益越會越來低。SMT架構則是Intel使用的HT（Hyper-Threading，超執行緒）技術，它能讓1個核心具備多個執行緒，並且能共享資源，硬體上需要增加的成本比CMP架構還低。Intel最早在Pentium 4時代加入HT技術，後期隨著多核心架構的優勢而消失。到了Nehalem時期才再度回歸，目前Sandy Bridge系列Core i3與Core i7多款產品都有支援HT技術。Bulldozer使用的CMT架構不同於CMP或SMT，當初AMD在設計時希望能將核心與執行緒的效益最大化。以往CMP與SMT各有其優缺點，CMP效率比SMT高，但SMT成本又比CMP低。取其優點後，產生的就是CMT架構。CMT是Clustered Multi Threading的簡寫，根據字面上的意思是叢集多執行緒。若講的白話一些，可以把它當成模組化多核心。Bulldozer一改過去的核心架構，處理器由模組（Module）構成，每個模組內有2個獨立卻能共享部分資源的實體核心。透過模組化設計，讓每個模組可執行2個執行緒，可節省硬體成本，又能強化效能。八核心的FX-8150處理器內有4個模組，每個雙核心模組有2個整數單元（Integer Unit），並1個共享的浮點運算單元（Flex Floating Point Unit，簡稱FPU），整數單元內還有調度器（Scheduler）。由於具備調度器，因此Bulldozer的模組可執行2個執行緒，這就是AMD定義的CMT架構。傳統核心設計上，處理器每個核心都有獨立的整數運算單元，以及浮點運算單元。但Bulldozer架構的核心在傳統的定義中並不算完整的核心，因此也有人說FX-8150這種CMT架構處理器，只能算是四核心八執行緒處理器。▲1個CMT雙核心組的規模，大約是2個單核心的75％，理論吞吐量可以達到兩個單核心的90％。Bulldozer採用嶄新的雙核心模組設計方式，算是以成本考量優先，比較有「C/P值」的設計新思維。記憶比較好的讀者，應該記得Intel Core 2 Quad Q6600這顆由2個E6700組成的處理器，當時就有人說它是「假四核」。時至今日，應該也沒有人會否認它是四核心處理器。筆者認為，CMT架構過於特殊，無法用傳統核心來定義，在規格上做口舌之爭沒有太大的意義，效能才是最重要的指標。Bulldozer使用的CMT架構異於傳統設計，八核心的FX-8150內有4個雙核心模組，並非傳統8個獨立核心。雙核心模組中有共享的浮點運算單元（FPU）、預取器（Fetch）、解碼器（Decode）以及L2 cache，共享著多數的資源，看起來就像是1位能力比較強的員工在做著2人份的工作。AMD認為超過80%的運算都是整數運算，因此增加少量的核心面積，整數運算單元就能帶來80%的效能提升，是相當划算的交易。而理想中數據經過預取（Fetch）、解碼（Decode）後，經過2個調度器（Scheduler）到達運算單元，同時間可有2個執行緒在運作，理論表現遠高於Intel HT技術帶來的效益。（後面還有：免費更新檔，裝了效能強）AMD 降價了！調降數款 Bulldozer 與 Phenom II CPU 報價AMD A8-3870K 的驚奇，高手超上 5.9GHzAMD 八核推土機 bulldozer 來了，不鎖頻空冷可望 5GHz了解Bulldozer架構後，回過頭來看作業系統。這次微軟提供的2個更新檔，主要是告訴作業系統，FX是個模組化多核心處理器，得要注意執行緒的分配，這就是更新檔KB2645594所要扮演的角色。若以2條執行緒來簡單說明，若有2條執行緒是相關的，那麼作業系統可以將它們分配到同1個模組內執行，透過大量的共享資源讓運作更有效率。反之亦然，若2條執行緒不相關，那麼就可分配到不同的模組中避免互相爭奪資源，並且能關閉其他未執行的核心，讓Turbo Core時脈更高，提升執行效率。假設共有3條Thread（執行緒），其中Thread 1a與 Thread 1b有關連，而Thread 2與前兩者毫無關係。在最爛排程中，就是把3條Thread分配到3個模組內，這樣一來既無法共用資源，也無法產生閒置的核心，讓Turbo Core時脈增加。而在次佳的分配中（圖中上例），將Thread 1b與Thread 2分配至相同模組，而Thread 1a分配在另外的模組，這樣可減少核心使用量，但無法共享資源。最好的分配法則是下方的範例，將Thread 1a與Thread 1b分配在相同模組，而Thread 2配在另外的模組，這樣既可讓Thread 1a與Thread 1b共享資源，又有2個閒置核心，可提升處理器時脈增加運算效率。▲上例：將Thread 1b與Thread 2分配至相同模組，而Thread 1a分配在另外的模組；下例：將Thread 1a與Thread 1b分配在相同模組，而Thread 2配在另外的模組（圖片來源：AnandTech）FX處理器共有四核心、六核心與八核心版本，對於這2個更新檔而言，最有效益的環境是非滿載的時候，因此所有版本都有可能受惠。此時有閒置的核心，若分配得當，可使用共享的資源加快運算，同時可關閉無用的核心，提高Turbo Core的時脈，也能提升運算效能。當執行緒塞滿處理器時，此時排程最佳化帶來的效益較小，最多只能透過排程共享資源，而無法提升Turbo Core時脈。那另外的KB2646060在系統中扮演著什麼樣的作用？先前有提到，除了指令的最佳化外，另外能提升效率的關鍵就是閒置的核心。多核心處理器在閒置時會將核心關閉，依照程度的差異分為C1、C3、C6等，而C6就是最深層的休眠，核心接近於完全關閉，功耗最低但同時喚醒的時間也最長。不論AMD的Turbo Core或Intel的Turbo Boost，都得依靠核心休眠達到超頻的目的。當休眠的核心越多，能提升的時脈也就越高。像是FX-8150依照休眠核心的多寡，就分成3.9GHz與4.2GHz不同時脈。其實KB2646060並不像KB2645594跟執行緒最佳化有關，KB2646060目的只是要讓核心別太早進入C6休眠。因為處理器的喚醒、休眠都是需要時間，反覆地執行會影響效能。因此KB2646060可能帶來小小的副作用，就是處理器功耗增加。不過依照測試以及理論來看，差距並不明顯，相較於整台電腦總功耗只是九牛一毛。FX更新檔只適用於Windows 7以及Windows Server 2008 R2，並有32位元及64位元版本。其中KB2645594安裝後可以解除安裝，而KB2646060必須先安裝KB2645594才能安裝，且安裝後無法移除。筆者使用32位元版本Windows 7進行測試，未更新至SP1時無法安裝，完畢後才能依序安裝此更新檔。若碰到無法安裝的問題，可試著先更新至SP1再安裝。（後面還有：FX更新檔實測）實際使用FX-8150在Windows 7環境下，搭配多款軟體測試1、2、4、6、8執行緒的效能表現。可分析出在加入更新檔後效能不見得會呈現正成長，仍有不少測試項目表現比原先要差。但是整體而言，效能提升的項目總量還是比衰減的多，且在wPrime、WinRAR等項目效能有約15%的成長，而衰減的項目最多不會超過5%。以整體30個測試項目來看，總平均效能約有2.14%的成長，更新檔的效益雖不明顯，但至少不是往壞的方向前進。以結果論，這次微軟提供的更新檔對於FX處理器雖有正面效益，但以成績來看實在不是很明顯。對於有FX處理器的玩家，肯定無法滿意這樣的效能提升率。筆者對於這樣的更新檔，感想就是聊勝於無，雖雞肋但還可以接受，以阿Q一點的想法來思考，至少有些項目有超過15%的大成長，而且還是免費提升，就姑且用用看吧！Bulldozer 時脈創金氏記錄，單核效能被 Phenom II 打臉？SiSoftware 洩漏 AMD Bulldozer 推土機的效能測試

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FX 更新檔實測

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