Peningkatan Senibina AMD Zen 3: Dijelaskan

Pendapat

Pada 8 Oktoberika,2020 AMD mengumumkan prosesor desktop siri Ryzen 5000 yang baru berdasarkan seni bina Zen 3. Pengumuman ini adalah salah satu pengumuman perkakasan PC yang paling dinanti-nantikan tahun ini. Sejak pelancaran seni bina Zen yang asli pada tahun 2017, AMD telah berada di landasan menaik yang tajam dari segi peningkatan seni bina tahunan. Tahun ini tidak berbeza, dengan AMD mengaku menawarkan lompatan generasi terbesar dalam sejarah pemproses Ryzen. Apa yang menjadikan seni bina baru ini begitu istimewa? Mari kita selami penambahbaikan seni bina yang dibawa oleh Zen 3.



AMD melancarkan senibina Zen 3 pada 8 Oktober 2020 - Gambar: Wccftech

Asas seni bina Zen

Pemproses Ryzen AMD menggunakan reka bentuk unik yang sangat berbeza dengan yang digunakan pesaing utama Intel mereka dalam pemproses desktop mereka. Pemproses Ryzen sebenarnya berdasarkan pada beberapa chiplet kecil, bukannya chip tunggal yang besar. Chiplet yang berbeza ini saling berkomunikasi melalui hubungan yang dikenali sebagai 'Infinity Fabric'. AMD menggambarkan kain Infinity sebagai superset hyper-transport yang memungkinkan untuk menghubungkan cepat antara chiplet yang berlainan dalam pemproses AMD. Ini bermaksud bahawa bukannya satu cip, terdapat beberapa chiplet kecil di substrat yang saling berkomunikasi melalui pautan pantas.



Reka bentuk ini dilengkapi dengan kebaikan dan keburukannya. Kelebihan terbesar adalah skalabiliti. Reka bentuk chiplet bermaksud bahawa AMD dapat memasukkan lebih banyak inti ke dalam pakej yang lebih kecil, sehingga memungkinkan pilihan jumlah inti yang tinggi bahkan dalam segmen anggaran pasar CPU. Kelemahan utama reka bentuk ini adalah kependaman. Inti secara fizikal dipisahkan antara satu sama lain yang memperkenalkan sedikit kependaman kerana masa yang diperlukan untuk data bergerak melintasi kain infiniti. Ini bermaksud prestasi dalam aplikasi sensitif latensi seperti permainan biasanya lebih rendah daripada reka bentuk cip tunggal Intel.



Pelaksanaan Zen 2

Pemproses siri Ryzen 3000 adalah kejayaan besar di pasaran desktop arus perdana. CPU ini didasarkan pada seni bina Zen 2 yang dibina berdasarkan proses TSMC 7nm, yang mempunyai beberapa peningkatan yang sangat menarik dalam reka bentuk seni bina Zen. Zen 2 menggabungkan teras CPU ke Kompleks Teras masing-masing 4, sementara juga membahagikan kumpulan Cache LM 32MB menjadi dua kumpulan cache 16MB yang lebih kecil setiap satu. Kompleks teras ini (CCX) adalah asas barisan prosesor Zen 2. Setiap kompleks 4-teras mempunyai akses segera ke cache L3 16MB yang penting untuk meningkatkan kependaman. Ini bermaksud bahawa Zen 2 sangat kompetitif dengan Intel dalam aplikasi yang sensitif latensi seperti permainan, sementara lebih banyak mengatasi Intel dalam beban kerja multithreaded.



Unit CCX yang berlainan masih harus saling berhubungan melalui Infinity Fabric, jadi beberapa kependaman masih diharapkan. Walaupun begitu, Zen 2 menawarkan peningkatan 15% IPC (Instructions Per Clock) berbanding Zen + dan juga mempunyai jam teras yang lebih tinggi. Generasi ini penting untuk AMD kerana sekarang mereka telah kembali ke persaingan dengan Intel, dan berpotensi besar untuk peningkatan kerana inovasi mereka yang cepat dan kepuasan Intel.

Pemproses siri Ryzen 3000 berasaskan AMD Zen 2 menggunakan reka bentuk multi-CCX - Image: Hexus

Sasaran untuk Zen 3

AMD berusaha untuk mengembangkan Zen 3 dengan tujuan yang sangat jelas. Oleh kerana mereka sudah menguasai persaingan multithreaded, satu-satunya kawasan di mana mereka masih ketinggalan di belakang Intel adalah permainan. Sebaik baik Zen 3, ia tidak dapat mencuri mahkota permainan Intel kerana reka bentuk pasukan biru yang menawarkan kelajuan jam yang sangat tinggi dan latensi rendah. Untuk gamer tulen yang mahukan framerate setinggi mungkin, jawapannya masih Intel. Oleh itu, sasaran AMD untuk generasi ini jelas:



  • Tingkatkan Latency Core-to-Core
  • Meningkatkan Kelajuan Jam Teras
  • Meningkatkan Arahan per jam (IPC)
  • Meningkatkan Kecekapan (Prestasi Lebih Tinggi per Watt)
  • Meningkatkan Prestasi Single-threaded

Memandangkan Zen 2 sudah menjadi pemain yang sangat mantap dalam aplikasi multi-teras, mudah bagi AMD untuk memfokuskan hampir secara eksklusif pada prestasi single-threaded untuk generasi CPU ini.

Penambahbaikan Zen 3

AMD bercakap mengenai CPU baru mereka dan seni bina Zen 3 dalam strim Langsung 'Where Gaming Begins' pada 8 Oktoberika. AMD mendakwa bahawa Zen 3 adalah lompatan generasi terbesar dalam sejarah seni bina Zen. CPU Ryzen 5000 baru masih didasarkan pada proses TSMC 7nm, tetapi mempunyai sejumlah penambahbaikan seni bina di bawahnya.

Reka Bentuk Kompleks 8-Teras

Boleh dikatakan peningkatan terbesar dengan seni bina baru adalah susun atur yang serba baru. AMD telah menyelesaikan reka bentuk multi-CCX Zen 2 dan sebaliknya menggunakan reka bentuk Kompleks 8 teras tunggal di mana semua 8 teras mempunyai akses ke keseluruhan cache L3 32MB. Reka bentuk semula ini mempunyai implikasi besar dalam aplikasi sensitif latensi seperti permainan.

Dengan kompleks 8-teras yang direka bentuk semula, keseluruhan cache L3 32MB kini tersedia untuk setiap teras - Imej: AMD

Dengan setiap inti yang bersentuhan langsung dengan cache dan inti yang lain, ia akan meningkatkan kependaman dengan ketara kerana data tidak mempunyai salib seluruh die untuk mendapatkan dari satu sisi ke sisi lain. Reka bentuk semula ini juga meningkatkan latensi memori cip yang berkesan, yang mengakibatkan peningkatan prestasi untuk tugas single-thread.

Penambahbaikan IPC

Susun atur kompleks teras yang lebih baik bukanlah satu-satunya peningkatan yang dibawa oleh Zen 3. AMD menuntut Peningkatan IPC 19% berbanding Zen 2 yang merupakan angka yang besar. IPC atau Petunjuk Per Jam menunjukkan berapa banyak kerja yang boleh dilakukan oleh CPU setiap pusingan jam. Peningkatan 19% adalah lonjakan terbesar yang pernah kita lihat di IPC sejak Ryzen pertama kali dilancarkan pada tahun 2017. Generasi sebelumnya pemproses Zen 2 juga membawa peningkatan IPC 15% yang cukup besar berbanding seni bina Zen +.

cara menggunakan unarchiver

Peningkatan IPC ini bermaksud AMD dapat bersaing dengan jam inti setinggi Intel dengan tetap berada di bawah 5 GHz dari segi jam peningkatan. AMD juga telah menggariskan penyumbang kepada peningkatan IPC yang besar ini. Menurut bahan promosi, faktor penyumbang utama adalah:

Peningkatan IPC 19% adalah lompatan generasi terbesar AMD - Gambar: AMD

  • Pra Pengambilan Cache
  • Enjin Pelaksanaan
  • Ramalan Cabang
  • Cache Mikro-op
  • Bahagian Depan
  • Muatkan / Simpan

Kecekapan yang Ditingkatkan

Oleh kerana ketumpatan proses TSMC 7nm yang luar biasa, AMD dapat memasukkan lebih banyak kuasa ke dalam cip Ryzen sambil mengekalkan daya tarikan purata yang sama. AMD mendakwa bahawa cip siri Ryzen 5000 dibina berdasarkan proses 7nm yang sama dengan siri 3000 namun prosesnya telah diperhalusi dan cip yang dihasilkan lebih efisien.

Dengan peningkatan Prestasi 2.4X Per Watt yang mengagumkan, AMD terus membuat tarikan kuasa - Gambar: AMD

AMD juga telah membuat tuntutan yang berani bahawa Ryzen 9 5900X dan 5950X akan menggunakan jumlah kuasa yang sama dengan 3900X dan 3950X generasi terakhir, walaupun mempunyai jam dorongan yang lebih tinggi dan peningkatan IPC. Bahan promosi AMD memetik peningkatan 'Prestasi 2.4X per Watt' berbanding seni bina Zen yang asal. Nombor ini sejajar dengan tuntutan AMD mengenai tarikan kuasa 5900X dan 5950X kerana sekarang mereka mempunyai jam yang lebih tinggi tetapi masih mempunyai nombor TDP yang sama dengan pendahulunya.

Silikon halus, Jam lebih tinggi

Pada akhir hayat siri Ryzen 3000, AMD mengeluarkan penyegaran yang menambahkan 3 CPU ke siri ini dengan jenama 'XT'. Ryzen 5 3600XT, Ryzen 7 3800XT, dan Ryzen 9 3900XT adalah CPU yang sama persis dengan model asas tetapi dengan kelajuan jam yang lebih tinggi. Pada akhir jangka hayat produk, proses pembuatan menjadi matang dan kualiti silikon menjadi lebih baik. Ini bermaksud silikon menghasilkan CPU yang dapat meningkatkan lebih tinggi dan menahan jam lebih lama. Ini adalah bagaimana barisan CPU XT menjadi mungkin.

Dengan CPU Zen 3, AMD menggunakan proses pembuatan matang yang sama dan silikon berkualiti tinggi untuk membina CPU siri 5000 pada nod 7nm yang sama. Ini membolehkan AMD mendorong jam dorongan jauh lebih tinggi daripada siri XT generasi terakhir. Jam peningkatan yang lebih tinggi, ditambah dengan IPC yang lebih tinggi dan reka bentuk semula susun atur teras bermaksud bahawa AMD bersedia untuk menangani cabaran prestasi single-threaded. Kelajuan jam yang diiklankan dari 4 pemproses siri Ryzen 5000 adalah seperti berikut:

Spesifikasi yang diiklankan untuk 3 CPU siri Ryzen 5000 - Gambar: AMD

pusat kawalan abang 4 tidak menyambung ke pencetak
  • AMD Ryzen 5 5600X: Pangkalan 3.7 GHz, Peningkatan 4.6 GHz
  • AMD Ryzen 7 5800X: Pangkalan 3.8 GHz, Peningkatan 4.7 GHz
  • AMD Ryzen 9 5900X: Pangkalan 3.7 GHz, Peningkatan 4.8 GHz
  • AMD Ryzen 9 5950X: Pangkalan 3.4 GHz, Peningkatan 4.9 GHz

Kelebihan Reka Bentuk Chiplet

Terdapat banyak faktor yang memungkinkan AMD membuat lompatan antara generasi yang begitu besar. Salah satu yang terbesar adalah reka bentuk cip itu sendiri, iaitu susun atur “Chiplet Style” CPU mati. Reka bentuk ini menawarkan banyak kelebihan utama berkaitan dengan peningkatan generasi:

  • Skalabiliti: Oleh kerana inti disusun di dalam ciplet pada substrat, mungkin bagi AMD untuk memasukkan lebih banyak inti ke dalam bungkusan yang serupa tanpa risiko terlalu panas. Reka bentuk bersaing Intel meletakkan semua teras sangat dekat satu sama lain yang boleh mempunyai masalah termal yang drastik jika tidak dikonfigurasi dengan betul. AMD sebaliknya telah berjaya menggunakan reka bentuk chiplet ini untuk membuat pemproses 6-teras, 8-teras, 12-teras, dan bahkan 16-teras di platform desktop arus perdana. Ini bermaksud bahawa AMD telah menetapkan dominasi kiraan teras kerana reka bentuk ini.
  • Kemudahan Pembangunan: Kelebihan besar lain dari reka bentuk ini adalah kemudahan pengembangannya. Semasa proses pembangunan seni bina Zen 3, AMD menggunakan reka bentuk asas yang sama seperti Zen 2 dan kemudian mengubahnya. Ini bermaksud bahawa reka bentuknya sudah disempurnakan hingga tahap tertentu, dan mudah bagi AMD untuk memperbaiki bidang-bidang utama yang mereka sasarkan.
  • Pembangunan 5nm Serentak: AMD juga menunjukkan bahawa rancangan masa depan mereka untuk CPU Ryzen berdasarkan seni bina 5nm juga berada di landasan yang betul. Ini kerana seni bina reka bentuk chiplet membolehkan AMD menjalankan pelbagai aliran pembangunan secara serentak. AMD yakin bahawa proses 5nm mereka akan tiba seperti yang dirancang, sama seperti seni bina Zen 3 dan Zen 2 berdasarkan proses 7nm.

AMD mendakwa bahawa proses 5nmnya juga dalam reka bentuk - Gambar: AMD

Keputusan yang dijangka

Pemproses siri Ryzen 5000 berasaskan Zen 3 berjanji untuk menjadi pemimpin industri bukan sahaja dalam beban kerja multithreaded tetapi juga dalam permainan. Buat pertama kalinya sejak 2006, AMD secara rasmi menurunkan Intel dalam perlumbaan untuk mendapatkan prestasi permainan terbaik mutlak (menurut tuntutan AMD). AMD juga mendakwa mempunyai prestasi single-threaded cip desktop mana pun dengan Ryzen 9 5950X, diikuti oleh Ryzen 9 5900X. Mari kita lihat hasil yang diharapkan dari penambahbaikan seni bina yang dibawa oleh Zen 3.

Kepimpinan dalam Permainan

Dengan peningkatan IPC 19% yang hebat, jam teras yang meningkat, dan sistem inti yang direka bentuk semula, AMD telah membuat lompatan besar dalam prestasi permainan generasi ini. Walaupun Zen 2 cukup kompetitif dengan penawaran Intel, Zen 3 merancang untuk mengalahkan Intel secara langsung dalam semua beban kerja permainan. AMD mendakwa bahawa Ryzen 9 5900X rata-rata sekitar 26% lebih cepat daripada Ryzen 9 3900X dalam permainan. Ini adalah lompatan besar yang akan dibuat dalam satu generasi sahaja.

Lebih-lebih lagi, AMD juga telah mendakwa bahawa Ryzen 9 5900X lebih pantas daripada Core i9-10900K dalam permainan. Ini adalah berita yang sangat besar untuk peminat AMD yang dan untuk peminat PC umum. Ini sekarang bermaksud bahawa CPU AMD teratas mengalahkan CPU Intel teratas dalam aplikasi permainan dan berbilang teras. Tidak membantu Intel bahawa mereka masih berpegang pada seni bina kuno 14nm dan pemproses Rocket-Lake generasi seterusnya mereka juga dikhabarkan berada di 14nm. Sementara itu, AMD menembak semua silinder dengan persembahan 7nm mereka di Zen 2 dan Zen 3, sementara juga bekerja pada rancangan 5nm yang nampaknya juga sesuai. Ini boleh memberi implikasi serius terhadap pangsa pasar CPU desktop Intel.

Pemproses siri AMD Ryzen 5000 lebih pantas dalam permainan daripada penawaran Intel - Gambar: AMD

Prestasi Single-Threaded yang ditingkatkan

AMD mempunyai prestasi multikore yang lebih baik untuk sementara waktu, tetapi itu tidak semestinya diterjemahkan ke dalam prestasi permainan yang lebih baik kerana permainan moden tidak menggunakan semua inti dengan berkesan. Banyak permainan mempunyai utas yang dominan, sering disebut 'benang dunia', yang paling banyak digunakan. Benang dunia sangat sensitif terhadap latensi, dan prestasi teras tunggal. Berkat reka bentuk semula seni bina AMD, kependaman telah dikurangkan secara besar-besaran sehingga meningkatkan prestasi utas dominan ini secara besar-besaran. Ini membolehkan AMD memimpin dalam senario permainan.

Ini juga bermaksud bahawa prestasi single-thread AMD kini jauh lebih unggul daripada prestasi Intel. Sebenarnya, AMD menunjukkan skor Cinebench teras tunggal yang mengagumkan 640 untuk Ryzen 9 5950X yang diikuti dengan skor 631 oleh Ryzen 9 5900X. Penambahbaikan ini juga mungkin berlaku kerana reka bentuk semula struktur teras seni bina, penurunan latensi, dan jam peningkatan yang lebih tinggi dari seni bina Zen 3. Baca lebih lanjut mengenai prestasi single-threaded dari prosesor siri Ryzen 5000 di artikel ini.

AMD Ryzen 9 5900X memegang rekod skor teras tunggal 631 di Cinebench - Imej: AMD

Prestasi Multi-utas yang lebih tinggi

Meneruskan penguasaannya ke atas segmen prestasi pelbagai utas, AMD menunjukkan angka yang mengagumkan sekali lagi untuk prosesor siri Ryzen 5000 berasaskan Zen 3. Khususnya, 12-teras Ryzen 9 5900X dan Ryzen 9 5950X mempunyai prestasi yang tiada bandingannya dalam beban kerja teras-berat. AMD juga membuat beberapa tweak di bawah tudung, yang membolehkan 5950X menjadi pemproses desktop terpantas untuk kerja CAD juga, untuk pertama kalinya. AMD menganggapnya sebagai pemproses permainan terbaik dan pemproses terbaik untuk pembuatan kandungan, dan sukar untuk berdebat dengan pernyataan itu. AMD mendakwa prestasi 12% lebih mengagumkan dalam memberikan beban kerja melebihi 3950X. Ini menjadikan pemproses ini menjadi makhluk mutlak bagi mereka yang berusaha untuk mendapatkan yang terbaik yang ditawarkan oleh pengkomputeran desktop.

Loceng penggera untuk Intel?

Tidak syak lagi bahawa AMD telah meningkatkan barisan prosesor Ryzen mereka dengan kadar yang hampir membutakan. Mereka telah menawarkan peningkatan prestasi yang besar dari generasi ke generasi dan Zen 3 berjanji untuk menjadi lompatan terbesar mereka. Walaupun pemproses siri Ryzen 3000 menawarkan nilai yang sangat baik dari segi bilangan teras dan harga, mereka masih berada di belakang Intel dalam satu beban kerja utama: Permainan. AMD telah memimpin kuat dalam hampir semua aspek lain dari pasar desktop sama ada dalam rendering, pengekodan, pengeluaran video, atau penstriman, tetapi mereka perlu mengatasi Intel dalam permainan untuk menjadi pemproses terbaik di kelas yang tidak dapat dipertikaikan.

Terima kasih kepada reka bentuk seni bina pemproses Ryzen yang luar biasa, proses 7nm TSMC, dan perancangan dan pelaksanaan yang cemerlang oleh pasukan pembangunan AMD, mereka akhirnya berjaya melakukannya dengan Zen 3. Pelancaran ini mesti membunyikan loceng penggera di ibu pejabat Intel. Intel adalah syarikat besar dan tidak mungkin mereka tidak bertindak balas terhadap hal ini, tetapi mereka pasti ketinggalan daripada AMD dalam hal kepesatan pembangunan. Rintangan utama yang harus diselesaikan Intel adalah prosesnya yang berusia 14nm yang telah digunakannya sejak Skylake.

Peta Jalan Seni Bina Intel - Imej: Wccftech

Intel mempunyai masalah yang didokumentasikan dengan baik dengan proses 10nm dan oleh itu mereka belum dapat melancarkan cip desktop berdasarkan seni bina itu. Namun, gelombang mungkin akan berubah segera setelah Intel berjaya melancarkan CPU komputer riba terbaru mereka yang diberi nama 'Tiger Lake' yang didasarkan pada seni bina 10nm. Cip komputer riba ini memberikan peningkatan besar dalam prestasi dan kecekapan dari generasi terakhir, dan masuk akal bahawa Intel mungkin berusaha untuk memindahkan proses ini ke CPU desktop. Sekiranya Intel berjaya menjadikan proses 10nm mereka berfungsi, tahun-tahun mendatang akan menjadi sangat menarik bagi peminat prestasi CPU.