Mga Pagpapabuti ng arkitektura ng AMD Zen 3: Ipinaliwanag

Sa Oktubre 8^ika,Inihayag ng 2020 AMD na ito ay bagong-bagong Ryzen 5000 series desktop processors batay sa arkitektura ng Zen 3. Ang anunsyo na ito ay isa sa pinakahihintay na anunsyo ng hardware ng PC ng taon. Mula pa nang mailunsad ang orihinal na arkitektura ng Zen noong 2017, ang AMD ay nasa matarik na pataas na tilas sa mga tuntunin ng taunang pagpapabuti sa arkitektura. Sa taong ito ay hindi naiiba, sa pag-angkin ng AMD na nag-aalok ng pinakamalaking paglipat ng henerasyon sa kasaysayan ng mga prosesor ng Ryzen. Ano ang espesyal sa bagong arkitekturang ito? Sumakay tayo ng malalim sa mga pagpapabuti sa arkitektura na hatid ng Zen 3.

Inilahad ng AMD ang arkitekturang Zen 3 nito noong Oktubre 8, 2020 - Larawan: Wccftech

Ang Mga Pangunahing Kaalaman sa arkitektura ng Zen

Ang mga prosesor ng Ryzen ng AMD ay gumagamit ng isang natatanging disenyo na ibang-iba sa kung ano ang ginagamit ng kanilang pangunahing kakumpitensya na Intel sa kanilang mga desktop processor. Ang mga processor ng Ryzen ay talagang batay sa maraming maliliit na chiplet, sa halip na isang malaking maliit na maliit na maliit na tilad. Ang magkakaibang mga chiplet na ito ay nakikipag-usap sa bawat isa sa pamamagitan ng isang koneksyon na kilala bilang 'Infinity Fabric'. Inilalarawan ng AMD ang tela ng Infinity bilang isang superset ng hyper-transport na nagbibigay-daan para sa mabilis na pagkakakonekta sa pagitan ng iba't ibang mga chiplet sa AMD processors. Nangangahulugan ito na sa halip na isang solong maliit na tilad, maraming mga maliit na chiplet sa substrate na nakikipag-usap sa bawat isa sa pamamagitan ng isang mabilis na link.

Ang disenyo na ito ay kasama ng mga kalamangan at kahinaan. Ang pinakamalaking kalamangan ay ang kakayahang sumukat. Ang isang disenyo ng maliit na tilad ay nangangahulugan na ang AMD ay maaaring mag-empake ng maraming mga core sa isang mas maliit na pakete, sa gayon ay pinapayagan ang mga pagpipilian sa mataas na bilang ng core kahit na ang segment ng badyet ng CPU market. Ang pangunahing kawalan ng disenyo na ito ay latency. Ang mga core ay pisikal na pinaghiwalay mula sa bawat isa na nagpapakilala ng kaunting latency dahil sa oras na ginugol para sa data upang maglakbay sa infinity na tela. Nangangahulugan ito na ang pagganap sa mga application na sensitibo sa latency tulad ng paglalaro ay karaniwang mas mababa kaysa sa disenyo ng solong-chip ng Intel.

Pagpapatupad ng Zen 2

Ang mga proseso ng serye ng Ryzen 3000 ay isang napakalaking tagumpay sa pangunahing merkado sa desktop. Ang mga CPU na ito ay batay sa arkitekturang Zen 2 na itinayo sa proseso ng 7nm ng TSMC, na mayroong ilang mga kagiliw-giliw na pagpapabuti sa disenyo ng arkitekturang Zen. Pinagsama ng Zen 2 ang mga CPU core sa mga Core Complexes na 4 bawat isa, habang hinahati din ang pool ng 32MB L3 Cache sa dalawang mas maliit na mga pool ng 16MB na cache bawat isa. Ang mga core complex na ito (CCX) ang batayan ng lineup ng mga processor ng Zen 2. Ang bawat 4-core na kumplikadong ay may agarang pag-access sa 16MB ng L3 cache na kung saan ay mahalaga upang mapabuti ang latency. Nangangahulugan ito na ang Zen 2 ay napaka mapagkumpitensya sa Intel sa mga application na sensitibo sa latency tulad ng paglalaro, habang mas mahusay kaysa sa Intel sa mga multithreaded na workload.

Ang magkakaibang mga yunit ng CCX ay kinakailangang magkakaugnay sa pamamagitan ng Infinity Fabric, kaya't inaasahan ang ilang latency. Gayunpaman, nag-alok ang Zen 2 ng isang 15% na pagpapabuti ng IPC (Mga Tagubilin bawat Orasan) sa paglipas ng Zen + at ipinagyabang din ang mas mataas na mga pangunahing orasan. Ang henerasyong ito ay mahalaga para sa AMD dahil ngayon ay umakyat na sila sa kumpetisyon kasama ng Intel, at may malaking potensyal para sa pagpapabuti dahil sa kanilang mabilis na pagbabago at pagiging komportable ng Intel.

Ang AMD Zen 2 based Ryzen 3000 series processors ay gumamit ng isang multi-CCX na disenyo - Larawan: Hexus

Mga target para sa Zen 3

Itinakda ng AMD upang paunlarin ang Zen 3 na may isang malinaw na layunin sa isip. Habang pinangungunahan na nila ang multithreaded na bahagi ng kumpetisyon, ang nag-iisang lugar kung saan nahuhuli pa sila nang kaunti sa likod ng Intel ay ang paglalaro. Kung gaano kahusay ang Zen 3, hindi nito nakawin ang gaming korona sa Intel dahil sa disenyo ng asul na koponan na nag-aalok ng sobrang taas ng bilis ng orasan at mababang latency. Para sa purong mga manlalaro na nais ang pinakamataas na posibleng framerate, ang sagot ay Intel pa rin. Samakatuwid, ang mga target ng AMD para sa henerasyong ito ay malinaw:

• Pagbutihin ang Core-to-Core Latency
• Taasan ang Mga Pag-uumpisa sa Core Clock
• Taasan ang Mga Tagubilin sa bawat oras (IPC)
• Taasan ang Kahusayan (Mas Mataas na Pagganap bawat Watt)
• Taasan ang Pagganap ng Single-thread na Pagganap

Isinasaalang-alang na ang Zen 2 ay isang solidong tagapalabas na sa mga multi-core na application, madali para sa AMD na mag-focus ng halos eksklusibo sa solong-sinulid na pagganap para sa henerasyong ito ng mga CPU.

Zen 3 Mga Pagpapabuti

Pinag-usapan ng AMD ang tungkol sa kanilang mga bagong CPU at arkitektura ng Zen 3 sa kanilang 'Where Gaming Begins' Live stream noong Oktubre 8^ika. Inaangkin ng AMD na ang Zen 3 ay ang pinakamalaking henerasyon na tumalon sa kasaysayan ng arkitekturang Zen. Ang bagong Ryzen 5000 CPUs ay batay pa rin sa proseso ng 7nm ng TSMC, ngunit ipinagyayabang ang isang mahusay na bilang ng mga pagpapabuti sa arkitektura sa ilalim ng hood.

8-Core na Disenyo ng Komplikado

Masasabing ang pinakamalaking pagpapabuti sa bagong arkitektura ay ang lahat-ng-bagong layout. Natapos na ng AMD ang maramihang-CCX na disenyo ng Zen 2 at sa halip ay nawala sa isang solong 8-core na disenyo ng Complex kung saan ang lahat ng 8 core ay may access sa buong 32MB ng L3 cache. Ang muling pagdidisenyong ito ay may malaking implikasyon sa mga application na sensitibo sa latency tulad ng mga laro.

Gamit ang isang muling idisenyong 8-core na kumplikado, ang buong 32MB L3 na cache ay magagamit na ngayon sa bawat core - Larawan: AMD

Sa bawat core na direktang pakikipag-ugnay sa cache at iba pang mga core, pinapabuti nito ang latency nang malaki dahil ang data ay walang krus ang buong die upang makuha mula sa isang gilid patungo sa iba pa. Ang pagdidisenyo din ng ito ay nagpapabuti ng mabisang latency ng memorya ng maliit na tilad, na nagreresulta sa mas mataas na pagganap para sa mga gawain na solong sinulid.

Pagpapaganda ng IPC

Ang pinabuting layout ng core complex ay hindi lamang ang pagpapabuti na hatid ng Zen 3. Inaangkin ng AMD ang isang 19% Pagpapabuti ng IPC sa paglipas ng Zen 2 na isang malaking pigura. Ang IPC o Mga Tagubilin sa bawat Orasan ay nagpapahiwatig ng kung magkano ang trabaho na maaaring gawin ng CPU bawat ikot ng orasan. Ang 19% na pagpapabuti ay ang pinakamalaking jump na nakita namin sa IPC mula pa noong unang inilunsad ni Ryzen noong 2017. Ang nakaraang henerasyon ng mga processor ng Zen 2 ay nagdala din ng napakalaking 15% pagpapabuti ng IPC sa arkitektura ng Zen +.

Ang pagpapabuti ng IPC na ito ay nangangahulugang ang AMD ay maaaring makipagkumpitensya sa mga sky-high core na orasan ng Intel sa pamamagitan ng kahit na manatili sa ibaba 5 GHz sa mga tuntunin ng mga boost clock. Inilahad din ng AMD ang mga nag-aambag sa napakalaking pagtaas ng IPC na ito. Ayon sa pampromosyong materyal, ang pangunahing mga kadahilanan na nag-aambag ay:

Ang isang 19% pagpapabuti ng IPC ay ang pinakamalaking paglulunsad ng generational ng AMD - Larawan: AMD

• Prefetching ng Cache
• Engine ng Pagpapatupad
• Predictor ng Sangay
• Micro-op Cache
• Pagtatapos sa Harap
• Mag-load / Mag-imbak

Pinabuting Kahusayan

Dahil sa hindi kapani-paniwalang density ng proseso ng 7nm ng TSMC, nagawang mag-cram ng higit pang lakas ang AMD sa mga chips ng Ryzen habang pinapanatili ang parehong average na pagguhit ng kuryente. Inaangkin ng AMD na ang mga serye ng serye ng Ryzen 5000 ay binuo sa parehong proseso ng 7nm bilang serye na 3000 subalit ang proseso ay napino at ang mga nagreresultang chips ay mas mahusay.

Sa pamamagitan ng isang kahanga-hangang 2.4X Pagganap Per Watt pagpapabuti, AMD ay pinananatiling power draw sa check - Larawan: AMD

Ang AMD ay gumawa din ng isang naka-bold na pag-angkin na ang Ryzen 9 5900X at 5950X ay ubusin ang parehong halaga ng lakas tulad ng huling-gen 3900X at 3950X ayon sa pagkakabanggit, sa kabila ng pagkakaroon ng mas mataas na mga orasan ng pagpapalakas at pinabuting IPC. Ang materyal na pang-promosyon ng AMD ay sumipi ng isang pagpapabuti na '2.4X Performance per Watt' sa orihinal na arkitekturang Zen. Ang linya na ito ay nakahanay sa mga pag-angkin ng AMD ng draw ng kuryente na 5900X at 5950X dahil mayroon silang mas mataas na mga orasan ngunit mayroon pa ring mga bilang ng TDP bilang kanilang mga hinalinhan.

Pinong Silicon, Mas Mataas na mga orasan

Sa tail-end ng panghabambuhay ng serye ng Ryzen 3000, naglabas ang AMD ng isang pag-refresh na nagdagdag ng 3 CPU sa serye na may tatak na 'XT'. Ang Ryzen 5 3600XT, Ryzen 7 3800XT, at Ryzen 9 3900XT ay eksaktong eksaktong CPU tulad ng mga pangunahing modelo ngunit may mas mataas na bilis ng orasan. Sa pagtatapos ng habang-buhay ng isang produkto, ang proseso ng pagmamanupaktura ay naging matanda at ang kalidad ng silikon ay naging mas mahusay. Nangangahulugan ito na ang silikon ay gumagawa ng mga CPU na maaaring mapalakas ang mas mataas at mas matagal ang paghawak ng mga orasan. Ito ay eksakto kung paano naging posible ang lineup ng XT ng mga CPU.

Sa Zen 3 CPUs, ginamit ng AMD ang parehong proseso ng pagmamanupaktura ng pang-mature at ang mas mataas na kalidad na silikon upang maitayo ang 5000 serye ng mga CPU sa parehong 7nm node. Pinayagan nito ang AMD na itulak ang mga boost orasan na mas mataas kaysa sa serye ng XT ng huling henerasyon. Ang mas mataas na mga orasan ng pagpapalakas, kaakibat ng mas mataas na IPC at isang muling pagdisenyo ng pangunahing layout na nangangahulugang handa ang AMD na harapin ang hamon ng pagganap ng solong-sinulid. Ang na-advertise na bilis ng orasan ng 4 Ryzen 5000 series processors ay ang mga sumusunod:

Mga na-advertise na detalye para sa 3 Ryzen 5000 series CPUs - Larawan: AMD

• AMD Ryzen 5 5600X: 3.7 GHz Base, 4.6 GHz Boost
• AMD Ryzen 7 5800X: 3.8 GHz Base, 4.7 GHz Boost
• AMD Ryzen 9 5900X: 3.7 GHz Base, 4.8 GHz Boost
• AMD Ryzen 9 5950X: 3.4 GHz Base, 4.9 GHz Boost

Mga kalamangan sa Disenyo ng Chiplet

Maraming mga kadahilanan na naging posible para sa AMD na gumawa ng tulad ng isang malaking inter-generational leap. Ang isa sa pinakamalalaki ay ang disenyo ng mga chips mismo, katulad ng layout na 'Chiplet Style' ng CPU. Nag-aalok ang disenyo na ito ng maraming pangunahing bentahe pagdating sa mga pagbuong henerasyon:

• Kakayahang sukatin: Dahil sa ang katunayan na ang mga core ay nakaayos sa loob ng mga chiplet sa substrate, posible para sa AMD na mag-cram ng higit pang mga core sa isang katulad na pakete nang walang panganib na mag-overheat. Inilalagay ng disenyo ng nakikipagkumpitensyang Intel ang lahat ng mga core na napakalapit sa bawat isa na maaaring magkaroon ng marahas na mga thermal na isyu kung hindi maayos na na-configure. Ang AMD sa kabilang banda ay matagumpay sa paggamit ng disenyo ng chiplet na ito upang makagawa ng 6-core, 8-core, 12-core, at kahit na mga 16-core na processor sa pangunahing platform ng desktop. Nangangahulugan ito na ang AMD ay nagtaguyod ng isang pangunahing pagbibilang ng pangingibabaw dahil sa disenyo na ito.
• Dali ng Pag-unlad: Ang isa pang malaking bentahe ng disenyo na ito ay tila kadalian ng pag-unlad. Sa panahon ng proseso ng pagbuo ng arkitektura ng Zen 3, ginamit ng AMD ang eksaktong parehong disenyo ng base bilang Zen 2 at pagkatapos ay binago ito. Nangangahulugan ito na ang disenyo ay nagawang perpekto sa isang tiyak na degree, at madali para sa AMD na mapabuti sa mga pangunahing lugar na tina-target nila.
• Kasabay na Pag-unlad ng 5nm: Itinuro din ng AMD na ang kanilang mga plano sa hinaharap para sa Ryzen CPUs batay sa 5nm na arkitektura ay nasa track din. Dahil sa pinapayagan ng arkitektura ng disenyo ng chiplet ang AMD na magpatakbo ng maramihang mga stream ng pag-unlad nang sabay-sabay. Tiwala ang AMD na ang kanilang proseso ng 5nm ay darating tulad ng plano, tulad ng mga arkitektura ng Zen 3 at Zen 2 batay sa proseso ng 7nm.

Inaangkin ng AMD na ang proseso ng 5nm ay nasa disenyo din - Larawan: AMD

Inaasahang resulta

Ang Zen 3 batay sa Ryzen 5000 series processors ay nangangako na maging nangunguna sa industriya hindi lamang sa mga multithreaded na workload ngunit pati na rin sa gaming. Sa kauna-unahang pagkakataon mula noong 2006, opisyal na tinanggal ng AMD ang Intel sa karera para sa ganap na pinakamahusay na pagganap sa paglalaro (ayon sa mga pag-angkin ng AMD). Inaangkin din ng AMD na mayroong pinakamataas na solong-thread na pagganap ng anumang desktop chip na may Ryzen 9 5950X, na sinusundan ng Ryzen 9 5900X. Tingnan natin ang inaasahang mga resulta mula sa mga pagpapabuti sa arkitektura na dinala ng Zen 3.

Pamumuno sa Paglalaro

Sa isang napakalaki na 19% pagpapabuti ng IPC, nadagdagan ang mga pangunahing orasan, at isang muling idisenyong pangunahing kumplikadong sistema, ang AMD ay gumawa ng isang napakalaking lakad sa pagganap ng gaming sa henerasyong ito. Habang ang Zen 2 ay makatuwirang nakikipagkumpitensya sa mga handog ng Intel, plano ng Zen 3 na matalo nang deretso ang Intel sa lahat ng mga pag-load sa gaming. Inaangkin ng AMD na ang Ryzen 9 5900X ay nasa average na tungkol sa 26% na mas mabilis kaysa sa Ryzen 9 3900X sa mga laro. Ito ay isang napakalaking lukso na magagawa sa isang henerasyon lamang.

Bukod dito, inaangkin din ng AMD na ang Ryzen 9 5900X ay mas mabilis kaysa sa Core i9-10900K sa paglalaro. Ito ay medyo malaking balita para sa mga tagahanga ng AMD na at para sa mga mahilig sa pangkalahatang PC. Nangangahulugan ito ngayon na ang nangungunang mga AMD CPU ay natalo ang nangungunang mga Intel CPU sa parehong mga aplikasyon sa paglalaro at multi-core. Hindi ito makakatulong sa kaso ni Intel na ang mga ito ay natigil pa rin sa arkitekturang 14nm na arkitektura at ang kanilang susunod na gen na mga Rocket-Lake na nagpoproseso ay napapabalitang nasa 14nm din. Samantala, ang AMD ay nagpapaputok sa lahat ng mga silindro kasama ang kanilang mga handog na 7nm sa Zen 2 at Zen 3, habang kasabay din na nagtatrabaho sa mga plano ng 5nm na tila nasa-track din. Maaari itong magkaroon ng mga seryosong implikasyon para sa pagbabahagi ng merkado ng CPU ng Intel.

Ang mga processor ng serye ng AMD Ryzen 5000 ay mas mabilis sa paglalaro kaysa sa mga handog ng Intel - Larawan: AMD

Pinagbuting Pagganap ng Single-Threaded na Pagganap

Ang AMD ay may mas mahusay na multicore na pagganap para sa isang sandali ngayon, ngunit hindi ito kinakailangang isalin sa mas mahusay na pagganap ng paglalaro dahil sa ang katunayan na ang mga modernong laro ay hindi gumawa ng mabisang paggamit ng lahat ng mga core. Maraming mga laro ay may isang nangingibabaw na thread, na madalas na tinatawag na 'thread ng mundo', na kung saan ay pinaka-ginagamit nang husto. Ang thread ng mundo ay malawak na sensitibo sa latency, at solong-core na pagganap. Salamat sa muling pagdidisenyo ng arkitektura ng AMD, ang latency ay nabawasan nang napakalaki sa gayon napabuti ang pagganap ng nangingibabaw na thread na ito. Pinagana nito ang AMD na manguna sa mga sitwasyon sa paglalaro.

Nangangahulugan din ito na ang nag-iisang sinulid na pagganap ng AMD ay ngayon higit na nakahihigit sa Intel. Sa katunayan, ipinamalas ng AMD ang isang kahanga-hangang iskor ng single-core na Cinebench na 640 para sa Ryzen 9 5950X na malapit na sinundan ng iskor na 631 ng Ryzen 9 5900X. Posible rin ang mga pagpapahusay na ito dahil sa arkitektura ng pangunahing kumplikadong disenyo, nabawasan ang latency, at mas mataas na mga orasan ng pagpapalakas ng arkitektura ng Zen 3. Magbasa nang higit pa tungkol sa solong-thread na pagganap ng Ryzen 5000 series processors sa Ang artikulong ito.

Ang AMD Ryzen 9 5900X ay nagtataglay ng record na solong-pangunahing iskor na 631 sa Cinebench - Larawan: AMD

Kahit na mas mataas na Pagganap na Multi-threaded

Ang pagpapatuloy ng pangingibabaw nito sa segment ng pagganap na may maraming sinulid, ipinakita muli ng AMD ang mga kahanga-hangang numero para sa mga prosesor ng serye ng Ryzen 5000 na batay sa Zen 3. Sa partikular, ang 12-core Ryzen 9 5900X at Ryzen 9 5950X ay may walang kapantay na pagganap sa mga core-heavy workload. Ang AMD ay gumawa din ng ilang mga pag-aayos sa ilalim ng hood, na pinapayagan ang 5950X na maging ang pinakamabilis na desktop processor para sa trabaho din ng CAD, sa kauna-unahang pagkakataon. Itinuring ng AMD na ito ang pinakamahusay na processor ng gaming AT ang pinakamahusay na processor para sa paglikha ng nilalaman, at mahirap makipagtalo sa pahayag na iyon. Inaangkin ng AMD ang isang kahanga-hangang 12% higit pang pagganap sa pag-render ng mga workload sa paglipas ng 3950X. Ginagawa nitong prosesong ito ang isang ganap na hayop para sa mga nagsusumikap para sa pinakamabuting inaalok ng computer computing.

Mga alarm sa alarm para sa Intel?

Walang alinlangan na ang AMD ay nagpapabuti ng kanilang Ryzen lineup ng mga processor sa isang halos bulag na rate. Nag-alok sila ng malaking pagpapabuti ng pagganap mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon at ang Zen 3 ay nangangako na magiging kanilang pinakamalaking pagtalon. Habang ang mga processor ng serye ng Ryzen 3000 ay nag-aalok ng mahusay na halaga sa mga tuntunin ng mga core-count at pagpepresyo, nasa likod pa rin sila ng Intel sa isang pangunahing workload: Gaming. Ang AMD ay nagtatag ng isang malakas na nangunguna sa halos lahat ng iba pang mga aspeto ng desktop market maging ang pag-render, pag-encode, paggawa ng video, o streaming, ngunit kailangan nilang abutan ang Intel sa paglalaro upang maging tunay na hindi mapag-aalinlangananang pinakamahusay sa klase na processor.

Salamat sa kamangha-manghang disenyo ng arkitektura ng mga prosesor ng Ryzen, proseso ng 7nm ng TSMC, at ang makinang na pagpaplano at pagpapatupad ng koponan sa pag-unlad ng AMD, sa wakas ay nagawa na nila ito sa Zen 3. Ang paglunsad na ito ay dapat na nag-ring ng mga kampanilya ng alarma sa punong-tanggapan ng Intel. Ang Intel ay isang malaking kumpanya at walang paraan na hindi sila tutugon dito, ngunit tiyak na na-atraso sila sa likod ng AMD pagdating sa bilis ng pag-unlad. Ang pangunahing hadlang na kailangang i-clear ng Intel ay ang edad na 14nm na proseso na ginagamit nito mula pa noong Skylake.

Intel’s Architectural Roadmap - Larawan: Wccftech

Ang Intel ay nagkaroon ng maayos na dokumentadong mga problema sa proseso na 10nm at samakatuwid hindi nila magawang ilabas ang mga desktop chip batay sa arkitekturang iyon. Gayunpaman, ang mga pagtaas ng tubig ay maaaring magbago kaagad habang matagumpay na inilabas ng Intel ang kanilang kamakailang mga laptop CPU na naka-coden na 'Tiger Lake' na batay sa arkitekturang 10nm. Ang mga laptop chip na ito ay nag-aalok ng malalaking pagpapabuti sa parehong pagganap at kahusayan sa huling henerasyon, at katwiran na maaaring gumana ang Intel upang maipadala ang prosesong ito sa mga desktop CPU. Dapat na pamahalaan ng Intel upang makuha ang kanilang 10nm na proseso na gumagana, ang mga darating na taon ay magiging napaka-interesante para sa mga mahihilig sa pagganap ng CPU.