AMD四核皓龙处理器采用了AMD革命性的直连架构，其创新意义远超越了仅仅将4个x86处理核心集成到一个硅片上。AMD四核皓龙处理器的创新设计，源于当今最具挑战性的业务需求：保持高能效的同时使整数和浮点性能提高50%；增强的虚拟化性能；保护客户投资：以客户为中心，以相同的功耗和热设计实现从双核到四核的平滑升级，降低IT基础架构成本。
性能优势
集成内存控制器是AMD在内存方面非常领先的设计，使CPU到内存的路径更短，延迟降低，同时每一个CPU具有专有内存带宽。在高性能计算领域，从CPU核心到内存之间的数据交换往往受制于带宽限制，之间的延迟越来越高，限制了系统整体性能的提升——这一现象导致了“内存墙”（Memory Wall）一词的诞生。
随着近年来处理器性能的大幅提升，“内存墙”在高性能计算和网格计算领域的瓶颈作用越来越明显，所以需要有能较好缓解这一现象的产品出现。
巴塞罗那在内存带宽采用了一系列优化技术，使得在不做其他改动的前提下，内存性能比双核皓龙提升50%——其中巴塞罗那采用的核心预取、内存预取、内存页面优化、写爆发和大内存缓冲技术能带来40%的性能提升，此外DDPM技术能让每个核心的内存控制器获得额外的10%左右的提升。
在巴塞罗那处理器中，SSE的执行带宽、指令拾取带宽、数据缓存负载带宽、L2/NB带宽等都是现有处理器的两倍。
硬件级的虚拟化优势
大家之所以希望虚拟化帮助提升IT基础设施的效率，那么打破“每台服务器一种应用”的模式，根据工作负载或维护安排迁移虚拟机就是它最有吸引力的地方，它将一台计算机分成多个独立的虚拟机，能够同时支持多种不同的操作系统和应用。
如果在一个硬件系统上运行多个虚拟机，那么如何保证从最底层的CPU到最上层的应用之间，物理机与虚拟机之间的高速高效的数据交换，以及虚拟机之间的高隔离度就成了重要课题。通过研究VMware和Xen这样在Windows和Linux操作系统上的典型虚拟机产品，可以知道相较传统的进程迁移，虚拟机迁移的具有很大优势但同时带来不少挑战，例如在内存迁移、网络连接保持、用户数据迁移和虚拟机本身的效率等问题上还有提升空间。而这就需要有从底层硬件、固件到软件的同步提升，巴塞罗那就从CPU底层提供了良好的硬件支持。
例如DEV（Device Exclusion Vector）技术可以在内存中创建保护域，通过拒绝未经授权的内存访问请求，使得设备在未经授权的情况下，不得访问内存页面。实现了在硬件中嵌入安全性，从而提高虚拟机效率。
此外，为了提升虚拟机与物理机之间的数据传送及翻译转换，巴塞罗那中使用了带标签的 TLB（Translation Look-aside Buffer，地址转换后备缓冲器，它是 CPU 中的一个表，用于存储最近使用的从虚拟到物理内存翻译记录），使得在多个虚拟机同时运行时，在内存地址中切换时可以令Hypervisor知道TLB与虚拟机之间的一一对应关系，从而提高虚拟机性能。
巴塞罗那将更进一步提供硬件层的快速虚拟化索引技术（RVI），极大地提升了内存访问的性能，使虚拟化性能有75％的提升。被翻译出来的地址还被保存在巴塞罗那的大容量TLB中以进一步提高多个虚拟机之间切换的性能。
节能优势
由于架构上的领先，巴塞罗那在功耗方面采用了更精细的内部控制。例如独立动态核心技术，实现了每个内核可以使用独立的频率工作，CoolCore技术实现了粗放模式和精微模式的电路控制。这两项技术都对于CPU省电有较大好处。此外，还有业界首次使用的双重动态电源管理（DDPM）技术，能对CPU和内存控制器分别独立供电，使得在功耗降低的同时获得更高的内存带宽。
投资保护
巴塞罗那在功耗上与双核皓龙服务器处理器一样，因此客户不用改变系统中的任何部件，直接用现有的平台可以升级到巴塞罗那。从功耗来讲，它更省电，同时它的升级成本也更低一些，客户可以更合理地规划IT基础设施。它最大优势之一就是可以平滑升级。巴塞罗那之后的下一代处理器“Shanghai(上海)”的功耗以及散热都跟巴塞罗那以及之前的服务器处理器一样，还可以持续无缝升级。这样，用户的投资回报率就可以得到良好的保障，让数据中心的有限资源发挥更大的效用。
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