Spalio 8 dth,2020 m. AMD paskelbė, kad tai visiškai nauji „Ryzen 5000“ serijos darbalaukio procesoriai, pagrįsti „Zen 3“ architektūra. Šis pranešimas buvo vienas laukiamiausių kompiuterinės techninės įrangos pranešimų per metus. Nuo pat originalios „Zen“ architektūros pristatymo 2017 m. AMD metinių architektūros patobulinimų srityje kilo stačia linkme. Šie metai nebuvo kitokie, nes AMD teigė siūlanti didžiausią kartų šuolį „Ryzen“ procesorių istorijoje. Kuo ši naujoji architektūra tokia ypatinga? Giliai pasinerkime į „Zen 3“ atneštus architektūros patobulinimus.
AMD pristatė savo „Zen 3“ architektūrą 2020 m. Spalio 8 d. - Paveikslėlis: Wccftech
Dzeno architektūros pagrindai
„AMD Ryzen“ procesoriai naudoja unikalų dizainą, kuris labai skiriasi nuo to, ką jų pagrindinis konkurentas „Intel“ naudoja savo darbalaukio procesoriuose. „Ryzen“ procesoriai iš tikrųjų yra pagrįsti keliais mažais mikroschemomis, o ne dideliu pavieniu lustu. Šie skirtingi mokėjimai bendrauja tarpusavyje per ryšį, vadinamą „Begalybės audiniu“. AMD apibūdina „Infinity“ audinį kaip hipertransporto rinkinį, kuris leidžia greitai prisijungti tarp skirtingų AMD procesorių. Tai reiškia, kad vietoj vienos mikroschemos, substrate yra keli nedideli fragmentai, kurie tarpusavyje bendrauja greitu ryšiu.
Šis dizainas turi savo privalumų ir trūkumų. Didžiausias privalumas yra mastelis. Chipleto dizainas reiškia, kad AMD gali supakuoti daugiau branduolių į mažesnį paketą, tokiu būdu užtikrindamas aukštą branduolių skaičiaus parinktį net biudžetiniame procesorių rinkos segmente. Pagrindinis šio dizaino trūkumas yra vėlavimas. Šerdys yra fiziškai atskirtos viena nuo kitos, o tai suteikia šiek tiek daugiau delsos dėl laiko, per kurį duomenys keliauja per begalybės audinį. Tai reiškia, kad našumui jautriose programose, tokiose kaip žaidimai, našumas paprastai yra prastesnis nei „Intel“ vieno lusto dizaino.
„Zen 2“ įgyvendinimas
„Ryzen 3000“ serijos procesoriai sulaukė didžiulės sėkmės pagrindinėje darbalaukio rinkoje. Šie procesoriai buvo pagrįsti „Zen 2“ architektūra, sukurta pagal TSMC 7nm procesą, kuris turėjo labai įdomių „Zen“ architektūros dizaino patobulinimų. „Zen 2“ sujungė procesoriaus šerdis į pagrindinius kompleksus po 4, o 32 MB L3 talpyklos baseiną taip pat padalijo į du mažesnius po 16 MB talpyklos baseinus. Šie pagrindiniai kompleksai (CCX) buvo „Zen 2“ procesorių serijos pagrindas. Kiekvienas 4 branduolių kompleksas turėjo greitą prieigą prie 16 MB L3 talpyklos, o tai buvo svarbu norint pagerinti vėlavimą. Tai reiškė, kad „Zen 2“ buvo labai konkurencingas „Intel“, atsižvelgiant į vėlavimui jautrias programas, tokias kaip žaidimai, tuo tarpu daugybę sričių darbo krūviai gerokai pralenkė „Intel“.
Skirtingi CCX įrenginiai vis tiek turėjo būti sujungti per „Infinity Fabric“, todėl vis tiek reikėjo tikėtis tam tikro vėlavimo. Nepaisant to, „Zen 2“ pasiūlė 15% IPC („Instructions Per Clock“) patobulinimą, palyginti su „Zen +“, ir taip pat pasigyrė aukštesnio branduolio laikrodžiais. Ši karta buvo svarbi AMD, nes dabar jie atsigriebė į konkurenciją su „Intel“ ir turi didžiulį tobulėjimo potencialą dėl savo greitų naujovių ir „Intel“ pasitenkinimo savimi.
„AMD Zen 2“ pagrindu pagaminti „Ryzen 3000“ serijos procesoriai naudojo daugialypį CCX dizainą - Paveikslėlis: „Hexus“
„Zen 3“ tikslai
AMD nusprendė sukurti „Zen 3“, turėdamas galvoje labai aiškų tikslą. Kadangi jie jau dominuoja daugialypėje konkurencijos pusėje, vienintelė sritis, kurioje jie vis dar šiek tiek atsilieka nuo „Intel“, yra žaidimai. Kad ir koks buvo „Zen 3“, jis negalėjo pavogti „Intel“ žaidimų karūnos dėl mėlynos komandos dizaino, kuris siūlo itin aukštą laikrodžio greitį ir mažą vėlavimą. Tikrai žaidėjams, norintiems kuo didesnio kadrų dažnio, atsakymas vis tiek buvo „Intel“. Todėl AMD tikslai šiai kartai buvo aiškūs:
- Pagerinkite „Core-to-Core“ vėlavimą
- Padidinkite pagrindinio laikrodžio greitį
- Padidinti instrukcijas už kiekvieną laikrodį (IPC)
- Padidinti efektyvumą (didesnis našumas vienam vatui)
- Padidinkite vieno sriegio našumą
Atsižvelgiant į tai, kad „Zen 2“ jau buvo labai solidus daugelio branduolių programų atlikėjas, AMD buvo lengva sutelkti dėmesį beveik vien į vienos gijos šios kartos procesorių našumą.
„Zen 3“ patobulinimai
AMD kalbėjo apie savo naujus procesorius ir „Zen 3“ architektūrą savo tiesioginiame sraute „Kur prasideda žaidimai“ spalio 8 d.tūkst. AMD tvirtina, kad „Zen 3“ yra didžiausias kartų šuolis „Zen“ architektūros istorijoje. Naujieji „Ryzen 5000“ procesoriai vis dar yra pagrįsti TSMC 7 nm procesais, tačiau po gaubtu gali pasigirti nemažai architektūrinių patobulinimų.
8 branduolių kompleksinis dizainas
Neabejotinai didžiausias naujosios architektūros patobulinimas buvo visiškai naujas išdėstymas. „AMD“ atsisakė „Zen 2“ daugialypės CCX konstrukcijos, o pasirinko vieną 8 branduolių „Complex“ dizainą, kuriame visi 8 branduoliai turi prieigą prie visos 32 MB L3 talpyklos. Šis pertvarkymas turi didžiulę reikšmę latentui jautriose programose, pavyzdžiui, žaidimuose.
Su pertvarkytu 8 branduolių kompleksu visa 32 MB L3 talpykla dabar prieinama kiekvienam branduoliui - Paveikslėlis: AMD
Kiekvienam branduoliui tiesiogiai kontaktuojant su talpykla ir kitomis šerdimis, tai žymiai pagerina latentą, nes duomenys neturi kryžminio viso štampo, kad patektų iš vienos pusės į kitą. Šis perprojektavimas taip pat pagerina efektyvų lusto atminties delsą, todėl padidėja vienos gijos užduočių našumas.
IPC tobulinimas
Patobulintas pagrindinio komplekso išdėstymas nėra vienintelis „Zen 3“ patobulinimas. AMD teigia, kad „Zen 2“ yra 19% IPC patobulinimas, o tai yra didžiulis rodiklis. IPC arba „Instrukcijos vienam laikrodžiui“ nurodo, kiek darbo gali atlikti procesorius per vieną laikrodžio ciklą. 19% patobulinimas yra didžiausias IPC šuolis nuo tada, kai „Ryzen“ pirmą kartą buvo paleistas 2017 m. Ankstesnė „Zen 2“ procesorių karta taip pat suteikė gana didžiulį 15% IPC patobulinimą, palyginti su „Zen +“ architektūra.
Šis IPC patobulinimas reiškia, kad AMD gali konkuruoti su „Intel“ iki dangaus sklindančiais pagrindiniais laikrodžiais, net laikydamasis žemiau 5 GHz pagal laikrodžius. AMD taip pat nurodė prisidėjusius prie šio didžiulio IPC padidėjimo. Remiantis reklamine medžiaga, pagrindiniai veiksniai yra šie:
19% IPC patobulinimas yra didžiausias AMD kartos šuolis - Image: AMD
- Talpyklos išankstinis gavimas
- Vykdymo variklis
- Filialo prognozuotojas
- „Micro-op“ talpykla
- Priekinis galas
- Įkelti / laikyti
Pagerintas efektyvumas
Dėl neįtikėtino TSMC 7nm proceso tankio, AMD sugebėjo į „Ryzen“ lustus įstumti dar daugiau energijos išlaikant tą patį vidutinį energijos suvartojimą. AMD tvirtina, kad „Ryzen 5000“ serijos lustai yra sukurti pagal tą patį 7 nm procesą kaip ir „3000“ serijos procesai, tačiau procesas buvo patobulintas, todėl gautos lustos yra efektyvesnės.
Įspūdingai patobulinęs 2,4 karto didesnį našumą vienam vatui, AMD išlaikė energijos sąnaudas - Paveikslėlis: AMD
AMD taip pat drąsiai pareiškė, kad „Ryzen 9 5900X“ ir „5950X“ sunaudos tiek pat energijos, kiek atitinkamai paskutinės kartos „3900X“ ir „3950X“, nepaisant didesnių laikrodžių ir patobulinto IPC. AMD reklaminėje medžiagoje cituojamas „2.4X Performance per Watt“ patobulinimas, palyginti su originalia „Zen“ architektūra. Šis skaičius atitinka AMD teiginius apie 5900X ir 5950X energijos suvartojimą, nes dabar jie turi aukštesnį laikrodį, bet vis tiek turi tuos pačius TDP numerius kaip ir jų pirmtakai.
Rafinuotas silicis, aukštesni laikrodžiai
Pasibaigus „Ryzen 3000“ serijos tarnavimo laikui, AMD išleido atnaujinimą, kuris prie serijos pridėjo 3 procesorius su „XT“ prekės ženklu. „Ryzen 5 3600XT“, „Ryzen 7 3800XT“ ir „Ryzen 9 3900XT“ buvo tokie patys procesoriai kaip ir pagrindiniai modeliai, tačiau su didesniu laikrodžio greičiu. Pasibaigus gaminio tarnavimo laikui, gamybos procesas subręsta, o silicio kokybė tampa geresnė. Tai reiškia, kad silicis gamina procesorius, kurie gali pakelti aukštesnį lygį ir ilgiau laikyti laikrodžius. Būtent taip tapo įmanoma XT procesorių serija.
Naudodamas „Zen 3“ procesorius, AMD naudojo tą patį brandų gamybos procesą ir aukštesnės kokybės silicį, kad pastatytų 5000 serijos procesorius ant to paties 7 nm mazgo. Tai leido AMD pakelti laikrodžius daug aukščiau nei net paskutinės kartos XT serija. Didesnio greičio laikrodžiai kartu su didesniu IPC ir pagrindinio išdėstymo pertvarkymu reiškė, kad AMD buvo pasirengusi spręsti vieno sriegio našumo iššūkį. Skelbiami 4 „Ryzen 5000“ serijos procesorių laikrodžio greičiai yra tokie:
Skelbiamos 3 „Ryzen 5000“ serijos procesorių specifikacijos - Paveikslėlis: AMD
- „AMD Ryzen 5 5600X“: 3,7 GHz bazė, 4,6 GHz „Boost“
- „AMD Ryzen 7 5800X“: 3,8 GHz bazė, 4,7 GHz „Boost“
- „AMD Ryzen 9 5900X“: 3,7 GHz bazė, 4,8 GHz „Boost“
- „AMD Ryzen 9 5950X“: 3,4 GHz bazė, 4,9 GHz „Boost“
Chiplet dizaino privalumai
Buvo daugybė veiksnių, leidusių AMD padaryti tokį reikšmingą kartų kartos šuolį. Vienas iš didžiausių yra pats lustų dizainas, būtent miršta „Chiplet Style“ išdėstymas. Šis dizainas siūlo daugybę pagrindinių kartų tobulinimo pranašumų:
- Mastelis: Atsižvelgiant į tai, kad šerdys yra išdėstytos ant pagrindo šerdžių, AMD gali į daugiau panašių pakuočių sugrūsti daugiau branduolių, nerizikuodamas perkaisti. Konkuruojantis „Intel“ dizainas visus branduolius įdeda labai arti vienas kito, o netinkamai sukonfigūravus gali kilti drastiškų šiluminių problemų. Kita vertus, AMD sėkmingai naudojo šį mikroschemų dizainą, kad pagrindinėje darbalaukio platformoje būtų sukurti 6 branduolių, 8 branduolių, 12 branduolių ir net 16 branduolių procesoriai. Tai reiškia, kad AMD dėl šio dizaino sukūrė pagrindinį dominavimą.
- Plėtros paprastumas: Kitas didelis šio dizaino privalumas, matyt, yra jo tobulinimas. Kuriant „Zen 3“ architektūrą, AMD naudojo tą patį pagrindo dizainą kaip ir „Zen 2“, tada jį modifikavo. Tai reiškė, kad dizainas jau buvo tam tikru laipsniu ištobulintas, ir AMD buvo lengva tobulinti pagrindinėse srityse, į kurias jie buvo nukreipti.
- Kartu 5 nm plėtra: AMD taip pat atkreipė dėmesį į tai, kad jų būsimi „Ryzen“ procesorių planai, pagrįsti 5 nm architektūra, taip pat laikėsi savo kelio. Taip yra dėl to, kad lustų projektavimo architektūra leidžia AMD vienu metu paleisti kelis kūrimo srautus. AMD buvo įsitikinusi, kad jų 5 nm procesas vyks taip pat, kaip ir buvo planuota, lygiai taip pat, kaip „Zen 3“ ir „Zen 2“ architektūros, pagrįstos 7 nm procesais.
AMD tvirtina, kad jo 5 nm procesas taip pat yra dizaino - Paveikslėlis: AMD
Tikėtini Rezultatai
„Zen 3“ pagrindu pagaminti „Ryzen 5000“ serijos procesoriai žada būti pramonės lyderiai ne tik dėl daugiasriegių darbo krūvių, bet ir žaidimų srityje. Pirmą kartą nuo 2006 m. AMD oficialiai nuvertė „Intel“ varžybose dėl absoliučiai geriausių žaidimų rezultatų (pagal AMD tvirtinimus). „AMD“ taip pat teigė, kad su vienu „Ryzen 9 5950X“ turi didžiausią vieno darbinio kompiuterio lusto našumą, po kurio seka „Ryzen 9 5900X“. Pažvelkime į laukiamus „Zen 3“ architektūros patobulinimų rezultatus.
Žaidimų lyderystė
Tobulindama nepaprastai 19% IPC, padidindama laikrodžius ir pertvarkydama pagrindinę kompleksinę sistemą, AMD padarė didžiulį šios kartos žaidimų šuolį. Nors „Zen 2“ buvo pakankamai konkurencinga su „Intel“ pasiūlymais, „Zen 3“ planuoja visiškai įveikti „Intel“ visose žaidimų apkrovose. AMD teigia, kad „Ryzen 9 5900X“ yra vidutiniškai apie 26% greitesnis nei „Ryzen 9 3900X“ žaidimuose. Tai milžiniškas šuolis, kurį reikia padaryti tik per vieną kartą.
Be to, AMD taip pat teigė, kad „Ryzen 9 5900X“ yra greitesnis nei „Core i9-10900K“ žaidimų srityje. Tai gana didžiulė naujiena AMD gerbėjams ir visiems kompiuterių entuziastams. Tai dabar reiškia, kad geriausi AMD procesoriai pralenkia geriausius „Intel“ procesorius tiek žaidimų, tiek daugelio branduolių programose. „Intel“ atveju nepadeda tai, kad jie vis dar įstrigę archajiškoje 14 nm architektūroje ir jų naujos kartos „Rocket-Lake“ procesorius taip pat yra gandai, kad jie yra ant 14 nm. Tuo tarpu AMD šaudo į visus cilindrus su 7 nm pasiūlymais „Zen 2“ ir „Zen 3“, tuo pat metu dirbdamas su 5 nm planais, kurie, matyt, taip pat laikosi kelio. Tai gali turėti rimtų pasekmių „Intel“ stalinių procesorių rinkos daliai.
„AMD Ryzen 5000“ serijos procesoriai žaidžia greičiau nei „Intel“ pasiūlymai - Image: AMD
Patobulintas vienos srities veikimas
AMD jau kurį laiką pasižymi geresnėmis daugiagyslėmis funkcijomis, tačiau tai nebūtinai reiškia geresnį žaidimų našumą dėl to, kad šiuolaikiniai žaidimai efektyviai neišnaudoja visų branduolių. Daugelis žaidimų turi dominuojančią giją, dažnai vadinamą „pasaulio gija“, kuri yra labiausiai naudojama. Pasaulio gija labai jautriai reaguoja į vėlavimą ir vieno branduolio našumą. Dėl AMD architektūrinio pertvarkymo vėlavimas buvo labai sumažintas, todėl masiškai pagerėjo šios dominuojančios gijos našumas. Tai leido AMD užimti lyderio poziciją žaidimų scenarijuose.
Tai taip pat reiškia, kad AMD vienos gijos našumas dabar yra žymiai pranašesnis už „Intel“. Tiesą sakant, AMD parodė įspūdingą vieno branduolio „Cinebench“ rezultatą 640 už „Ryzen 9 5950X“, kurį atidžiai sekė „Ryzen 9 5900X“ rezultatas 631. Šie patobulinimai taip pat įmanomi dėl architektūrinio pagrindo komplekso pertvarkymo, sumažėjusio delsos ir didesnio „Zen 3“ architektūros laikrodžių. Daugiau apie „Ryzen 5000“ serijos procesorių našumą skaitykite Šis straipsnis.
„AMD Ryzen 9 5900X“ turi rekordinį vieno branduolio balą - 631 „Cinebench“.
Dar didesnis daugialypis našumas
Tęsdama savo dominavimą kelių sričių našumo segmente, „AMD“ vėl parodė įspūdingus skaičius savo „Zen 3“ pagrindu pagamintiems „Ryzen 5000“ serijos procesoriams. Visų pirma, 12 branduolių „Ryzen 9 5900X“ ir „Ryzen 9 5950X“ turi neprilygstamą našumą esant dideliam darbo krūviui. AMD taip pat padarė keletą patobulinimų po gaubtu, kuris leido 5950X pirmą kartą būti greičiausiu darbalaukio procesoriumi ir CAD darbams. AMD jį laikė geriausiu žaidimų procesoriumi IR geriausiu procesoriumi turinio kūrimui, ir su šiuo teiginiu sunku ginčytis. „AMD“ teigė, kad per 3950X darbo našumas perteikiamas įspūdingai 12%. Tai daro šį procesorių absoliučiu žvėriu tiems, kurie siekia geriausio, ką gali pasiūlyti darbastalio kompiuterija.
Pavojaus varpai „Intel“?
Neabejotina, kad AMD tobulino savo „Ryzen“ procesorių asortimentą beveik akinančiu greičiu. Jie pasiūlė didžiulius patobulinimus iš kartos į kartą, o „Zen 3“ žada būti didžiausias jų šuolis. Nors „Ryzen 3000“ serijos procesoriai pasiūlė puikią vertę, skaičiuojant pagrindinius duomenis ir kainas, jie vis dar atsiliko nuo „Intel“ dėl vieno pagrindinio darbo krūvio: žaidimų. AMD užėmė tvirtą lyderio poziciją beveik visuose kituose stalinių kompiuterių rinkos aspektuose, tai buvo perteikimas, kodavimas, vaizdo įrašų gamyba ar srautinis perdavimas, tačiau žaidimuose jie turėjo aplenkti „Intel“, kad būtų tikrai neginčijamas geriausias savo klasės procesorius.
Dėl nuostabaus „Ryzen“ procesorių architektūrinio dizaino, „TSMC“ 7 nm procesų ir puikaus AMD kūrėjų komandos planavimo ir vykdymo jie pagaliau tai padarė su „Zen 3“. Šis paleidimas turi skambėti pavojaus varpais „Intel“ būstinėje. „Intel“ yra didžiulė kompanija ir jokiu būdu jie neatsakytų į tai, tačiau, kalbėdami apie plėtros greitį, jie tikrai atsiliko nuo AMD. Pagrindinė kliūtis, kurią turi pašalinti „Intel“, yra senas 14 nm procesas, kurį ji naudoja nuo „Skylake“.
„Intel“ architektūrinis planas - paveikslėlis: Wccftech
„Intel“ turėjo gerai dokumentuotų problemų, susijusių su 10 nm procesoriumi, todėl jie dar negali įdiegti darbalaukio lustų, pagrįstų ta architektūra. Tačiau potvyniai gali greitai pasikeisti, kai „Intel“ sėkmingai išleido savo naujausius nešiojamųjų kompiuterių procesorius kodiniu pavadinimu „Tiger Lake“, kurie yra paremti 10 nm architektūra. Šie nešiojamųjų kompiuterių lustai labai pagerina našumą ir efektyvumą per paskutinę kartą, ir tikėtina, kad „Intel“ gali stengtis perkelti šį procesą į darbalaukio procesorius. Jei „Intel“ sugebės tinkamai funkcionuoti savo 10 nm procesoriuje, ateinantys metai bus labai įdomūs procesoriaus našumo mėgėjams.
