K10 oparty jest na nowej architekturze, która jednak nie jest rewolucyjnym odejściem od dotychczasowych procesorów AMD, a co najwyżej twórczym rozwinięciem wcześniejszej K8. Nie ma więc tutaj mowy o takich zmianach, jak te wprowadzone w Pentium 4, który w stosunku do Pentium III był zaprojektowany niemal zupełnie od nowa. K10 można porównać do Core 2 Duo, który jest ulepszoną i wzbogaconą wersją Pentium M.
Dreźnieński Fab 36 od środka - to tutaj powstają procesory AMD
Jednym z usprawnień występujących w K10 jest ilość danych, które procesor może pobrać w jednym cyklu zegara z przeznaczonej na instrukcje pamięci cache L1. Jest ona dwukrotnie większa niż w K8, co oznacza, że nowe układy AMD są w stanie odczytać 32 bajty na jeden cykl, podobnie jak procesory Intela z serii Core.
Balcerona, czyli cztery rdzenie w jednej obudowie
Kolejne istotne usprawnienie stanowi akcelerator obliczeń zmiennoprzecinkowych, zwany w oryginale AMD Wide Floating Point Accelerator. W układach z serii K8 przekazywanie danych wewnątrz procesora odbywało się po 64-bitowej szynie. Stanowiło to wąskie gardło dla instrukcji SSE. Posiadają one bowiem 128-bitowe rejestry XMM0-XMM7, co sprawiało, że wykonywane na nich operacje musiały być najpierw rozbite na dwa 64-bitowe fragmenty. W K10 zastosowano wewnętrznie 128-bitową szynę danych, co sprawia, że wykonywanie 128-bitowych operacji SSE nie jest już tak czasochłonne. Podobnie zresztą zrobił Intel w swoich procesorach Core.
Ogólna architektura 4 rdzeni AMD na przykładzie nowego Opterona
Usprawniony kontroler pamięci
Wydajność komputera w dużej mierze zależy od tego, jak dużą ilość danych z pamięci RAM uda się pobrać procesorowi podczas jednego cyklu zegara. Ponieważ taktowanie CPU jest znacznie wyższe od taktowania pamięci RAM, wydajność tej ostatniej bezpośrednio przekłada się na prędkość działania procesora. Sposobem na zapewnienie wydajnej pracy CPU jest ładowanie dużych porcji danych podczas każdego odwołania do pamięci operacyjnej.
Moduły pamięci komunikują się za pośrednictwem 64-bitowej szyny danych. Aby zwiększyć ich wydajność, kilka lat temu wymyślono tryb dual-channel, a więc dwukanałowy dostęp do pamięci. Polega on na jednoczesnym dostępie do dwóch 64-bitowych modułów, dzięki czemu w jednym cyklu można odczytać dwa 64-bitowe pakiety danych. W teorii więc takie rozwiązanie podwaja przepustowość pamięci RAM.
Dwukanałowy dostęp do pamięci ma jednak swoje wady. Jedną z nich jest to, że kolejne dwie porcje danych mogą być pobrane wyłącznie z adresów bezpośrednio następujących po sobie. Na przykład, jeśli CPU odczyta informację, znajdującą się pierwszej komórce RAM, kontroler pamięci automatycznie przekaże mu również dane z drugiej, następującej po niej komórki. Ponieważ dane z tej ostatnie w wielu wypadkach okazują się niepotrzebne dla CPU (ponieważ zakończył proces odczytu na jednej komórce lub wymaga danych z zupełnie innego miejsca), dodatkowy odczyt nie przekłada się na przyrost wydajności.
Zawarty w K10 sterownik pamięci wykorzystuje nową technologię AMD Memory Optimizer Technology, która pozwala na ominięcie powyższego problemu. Udoskonalony sterownik jest w stanie w jednym cyklu zegara pobierać dane z dwóch zupełnie różnych komórek pamięci RAM. Takie rozwiązanie pozwala zwiększyć wydajność procesora, ponieważ unika się w ten sposób tracenia cykli na ładowanie niewykorzystanych danych z pamięci. AMD oficjalnie nazywa swoje rozwiązanie AMD Memory Optimizer Technology.
K10 oficjalnie obsługują jedynie pamięci DDR2, wewnętrznie jednak są przygotowane również na nowy, wydajniejszy i bardziej energooszczędny standard DDR3. AMD uaktywni jego obsługę, kiedy uzna to za stosowne, a więc zapewne w połowie przyszłego roku, kiedy ceny tych modułów spadną do akceptowalnych poziomów (obecnie DDR3 potrafią być nawet 10-krotnie droższe od DDR2).
