Zen — кодовое название микроархитектуры вычислительных ядер процессоров компании AMD, выполненных по технической норме 14 нанометров.[3]. На основе этой микроархитектуры вышли процессоры AMD под торговыми марками Ryzen и EPYC, выпуск первых процессоров этой архитектуры состоялся 2 марта 2017 года[4].
| AMD Zen | |
|---|---|
| Центральный процессор | |
 | |
| Производство | 4 квартал 2016 |
| Разработчик | Advanced Micro Devices |
| Производитель | |
| Потребляемая мощность | 65—95 Вт |
| Технология производства | 14 нм |
| Наборы инструкций | x86 / AMD64 (x86-64); расширения MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, SSE4a, AMD-V, AES, AVX, AVX2 AVX512F [1], XOP, FMA3, SHA[2] |
| Число ядер |
до 8 (настольные ПК) до 16 (HEDT) до 32 (серверы) |
| Разъёмы |
|
| Ядра |
|
Разработка велась практически «с нуля». Так, кластерная многопоточность сменилась одновременной (simultaneous multithreading). AMD обещает прирост количества выполняемых за такт инструкций на 40 % по сравнению с предшествующей микроархитектурой Excavator[англ.][5].
Чипы на этой микроархитектуре делятся на три группы: две группы торговой марки Ryzen — Summit Ridge (настольные процессоры без графических ядер) и Raven Ridge (настольные и мобильные процессоры со встроенными графическими ядрами) и одну группу торговой марки EPYC — Naples[англ.]* (серверные процессоры).
Описание архитектуры
правитьПо словам AMD, основное внимание уделялось увеличению количества операций за такт (IPC, Instructions Per Clock).[6][7] Переход от микроархитектуры модулей, используемой в Bulldozer, к полноценным ядрам, как ожидалось, поможет увеличить производительность на ядро в операциях с плавающей точкой за счёт большего количества блоков FPU.[7]
Особенности микроархитектуры[8]:
- два потока на ядро (опционально)[9];
- снижение числа ошибок прогнозирования;
- добавлен кэш декодированных микроопераций[9];
- увеличен размер кэша L1[10]
- увеличение пропускной способности к кэш-памяти[11];
- оптимизация задержек доступа к кэш-памяти;[источник не указан 1811 дней][12]
- по 8 МБ общей кэш-памяти третьего уровня типа "victim" на каждый комплекс из 4 ядер[13];
- по 512 КБ индивидуальной в 2 раза более быстрой кэш-памяти второго уровня на каждое ядро (включает кэш первого уровня)[9];
- по 64 КБ на инструкции и 32 КБ на данные в индивидуальной в два раза более быстрой кэш-памяти первого уровня на каждое ядро (кэш второго уровня инклюзивен по отношению к кэшу первого уровня);
- два блока аппаратного ускорения стандарта шифрования AES.
Универсальная архитектура Zen
правитьВсе процессоры архитектуры Zen (Ryzen, Threadripper, EPYC) основываются на избыточных кристаллах Zeppelin[14] коммутируемых с помощью шины Infinity Fabric (работающей на реальной частоте ОЗУ)[15].
Основой кристалла Zeppelin являются 2 блока Сore Complex (CCX) и общий кэш 3-го уровня (L3)[14].
В каждом CCX расположены 4 ядра Zen с общим для всех ядер кэшем третьего уровня, объёмом 8 МБ на комплекс. Кэш третьего уровня по большей части эксклюзивный, в то время как данные кэша первого уровня обязательно присутствуют в кэше второго уровня. Каждое ядро в комплексе может обратиться к ячейкам кэша любого уровня примерно с одной и той же скоростью, однако в рамках CCX имеется некоторое замедление при обращении к дальней 4МБ половине L3 кэша, а доступ к 8 МБ L3 памяти в соседний CCX проходит с в 2 раза более низкой скоростью.[16][17]
Кристалл с ядрами Zen изготовлен с применением FinFET 14нм технологии (14LPP) фабрики GlobalFoundries[18][19].
Все настольные процессоры AMD Ryzen 3, Ryzen 5 и Ryzen 7 используют процессорный разъем AMD AM4, Ryzen Threadripper - процессорный разъем AMD TR4, мобильные процессоры Ryzen - процессорный разъем AMD FP4, серверные EPYC - процессорный разъем SP3r2.
Сравнение
правитьИнженерный образец AMD Zen в сравнении с процессором Intel Broadwell-E Core i7-6900K закончил рендеринг в программе для 3D-моделирования Blender на 2 % быстрее при частоте 3,4 ГГц против 3,7 ГГц у Сore i7-6900K.[20][21]
Список процессоров
правитьНа микроархитектуре Zen основаны процессоры трёх групп: Summit Ridge (настольные процессоры без графических ядер), Raven Ridge (мобильные и настольные процессоры со встроенными графическими ядрами) и Naples (серверные процессоры без графических ядер). Множитель частоты всех моделей процессоров разблокирован, потому все они поддаются разгону.
| Серия | Модель | Ядра | Потоки | Штатная частота ЦП | Увеличенная частота ЦП | Кэш 1 уровня | Кэш 2 уровня | Кэш 3 уровня | Процессорный разъем | Оперативная память | PCI-линии | Базовое тепловыделение | Переменное тепловыделение | Дата выхода |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ryzen 3 | 1200 | 4 | 4 | 3,1 ГГц | 3,4 ГГц | 384 Кб | 512 Кб на ядро | 8 Мб | AMD AM4 (PGA) | Двухканальная DDR4-2666 | 24 | 65 Вт | 45-65 Вт | 27 июня 2017 |
| 1300X | 3,5 ГГц | 3,7 ГГц | ||||||||||||
| Ryzen 5 | 1400 | 4 | 8 | 3,2 ГГц | 3,4 ГГц | 11 апреля 2017 | ||||||||
| 1500X | 3,5 ГГц | 3,7 ГГц | 16 Мб | |||||||||||
| 1600 | 6 | 12 | 3,2 ГГц | 3,6 ГГц | 576 Кб | |||||||||
| 1600X | 3,6 ГГц | 4,0 ГГц | 95 Вт | |||||||||||
| Ryzen 7 | 1700 | 8 | 16 | 3,0 ГГц | 3,7 ГГц | 768 Кб | 65 Вт | 2 марта 2017 | ||||||
| 1700X | 3,4 ГГц | 3,8 ГГц | 95 Вт | |||||||||||
| 1800X | 3,6 ГГц | 4,0 ГГц | ||||||||||||
| Ryzen Threadripper | 1900X | 3,8 ГГц | 4,2 ГГц | AMD TR4 (LGA) | Четырёхканальная DDR4-2666 | 64 | 180 Вт | 10 августа 2017 | ||||||
| 1920X | 12 | 24 | 3,5 ГГц | 4,1 ГГц | 1,125 Мб | 32 Мб | ||||||||
| 1950X | 16 | 32 | 3,4 ГГц | 3,9 ГГц | 1,5 Мб | 31 августа 2017 |
| Серия | Модель | Ядра | Потоки | Штатная частота ЦП | Увеличенная частота ЦП | Кэш 1 уровня | Кэш 2 уровня | Кэш 3 уровня | Графика | Частота графики | Процессорный разъем | Базовое тепловыделение | Переменное тепловыделение | Дата выхода |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ryzen 7 | 2700U | 4 | 8 | 2,2 ГГц | 3,8 ГГц | 384 Кб (96 Кб на ядро) | 2 Мб (512 Кб на ядро) | 4 Мб (4 Мб на комплекс ядер) | Vega 10 | 1,3 ГГц | AMD FP5 (BGA) | 15 Вт | 12-15 Вт | 26 октября 2018 |
| Ryzen 5 | 2500U | 2,0 ГГц | 3,4 ГГц | Vega 8 | 1,1 ГГц | |||||||||
| Ryzen 3 | 2300U | 4 | Vega 6 | 8 января 2018 | ||||||||||
| 2200U | 2 | 2,5 ГГц | 192 Кб (96 Кб на ядро) | 1 Мб (512 Кб на ядро) | Vega 3 | 1,0 ГГц |
| Серия | Модель | Ядра | Потоки | Штатная частота ЦП | Увеличенная частота ЦП | Кэш 1 уровня | Кэш 2 уровня | Кэш 3 уровня | Графика | Частота графики | Процессорный разъем | Базовое тепловыделение | Переменное тепловыделение | Дата выхода |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ryzen 5 | 2400G | 4 | 8 | 3,6 ГГц | 3,9 ГГц | 2 Мб | 4 Мб | Vega 11 | 1,25ГГц | AMD AM4 (PGA) | 65 Вт | 45-65 Вт | 12 февраля 2018 | |
| Ryzen 3 | 2200G | 4 | 4 | 3,5 ГГц | 3,7 ГГц | Vega 8 | 1,1 ГГц | |||||||
| Athlon | 3050G | 2 | 4 | 3,4 ГГц | Vega 3 | |||||||||
| Athlon | 3000G[22] | 2 | 4 | 3,5 ГГц | Vega 3 | |||||||||
| Athlon | 240GE | 2 | 4 | 3,5 ГГц | 1Мб | Vega 3 | 1,0 ГГц | 35Вт | ||||||
| Athlon | 220GE | 2 | 4 | 3,4 ГГц | Vega 3 | |||||||||
| Athlon | 200GE PRO | 2 | 4 | 3,2 ГГц | Vega 3 | |||||||||
| Athlon | 200GE | 2 | 4 | 3,2 ГГц | Vega 3 |
Серверные процессоры на базе Zen имеют кодовое название Naples и были представлены в июне 2017 года как Epyc 7000, с количеством ядер от 8 до 32. Большинство из них поддерживает двухпроцессорные системы, остальные (7xxxP) могут использоваться только в однопроцессорных серверах. Используют LGA-сокет Socket SP3r2.
См. также
править- предшествующая микроархитектура Excavator (микроархитектура)[англ.] (применены в APU семейства Bristol Ridge[англ.])[23]
- Список микропроцессоров AMD
Примечания
править- ↑ Устройства исполнения имеют ширину 128 бит ([1] Архивная копия от 17 марта 2017 на Wayback Machine: " FP side there are four pipes .. combined 128-bit FMAC instructions. These cannot be combined for one 256-bit AVX2"), при исполнении 256-битных инструкций возможно увеличение латентности
- ↑ AMD 7th Gen Bristol Ridge and AM4 Analysis: Up to A12-9800, B350/A320 Chipset, OEMs first, PIBs Later. Дата обращения: 4 декабря 2017. Архивировано 7 августа 2017 года.
- ↑ AMD hints at high-performance Zen x86 architecture. Дата обращения: 16 августа 2016. Архивировано 2 апреля 2015 года.
- ↑ AMD Ryzen (АМД «Райзен»): характеристики процессоров, цена, обзор производительности. m-pc.net. Дата обращения: 7 марта 2017. Архивировано 8 марта 2017 года.
- ↑ AMD Announces Zen, 40% IPC Improvement Over Excavator - Coming In 2016 (англ.) (7 мая 2015). Дата обращения: 16 августа 2016. Архивировано 5 июня 2016 года.
- ↑ Weekend tech reading: AMD 'Zen' and their return to high-end CPUs, tracking Windows pirates (англ.). Дата обращения: 16 августа 2016. Архивировано 11 мая 2015 года.
- ↑ 1 2 AMD: ‘Bulldozer’ was not a game-changer, but next-gen ‘Zen’ will be (англ.) (11 сентября 2014). Дата обращения: 16 августа 2016. Архивировано 4 июня 2016 года.
- ↑ Software Optimization Guide for AMD Family 17h Processors Архивная копия от 12 июля 2017 на Wayback Machine / AMD, June 2017
- ↑ 1 2 3 "AMD Zen Microarchitecture: Dual Schedulers, Micro-Op Cache and Memory Hierarchy Revealed". Архивировано 17 декабря 2019. Дата обращения: 26 августа 2017.
- ↑ https://www.anandtech.com/show/10578/amd-zen-microarchitecture-dual-schedulers-micro-op-cache-memory-hierarchy-revealed/2 Архивная копия от 17 декабря 2019 на Wayback Machine "The L1 data cache is both double in size ... compared to Bulldozer"
- ↑ https://www.anandtech.com/show/10578/amd-zen-microarchitecture-dual-schedulers-micro-op-cache-memory-hierarchy-revealed/2 Архивная копия от 17 декабря 2019 на Wayback Machine "AMD’s big headline number overall is that Zen will offer up to 5x cache bandwidth to a core over previous designs."
- ↑ https://www.anandtech.com/show/10578/amd-zen-microarchitecture-dual-schedulers-micro-op-cache-memory-hierarchy-revealed Архивная копия от 10 января 2020 на Wayback Machine "AMD is also stating that the load/stores will have lower latency within the caches"
- ↑ "AMD Zen Microarchiture Part 2: Extracting Instruction-Level Parallelism". Архивировано 17 марта 2017. Дата обращения: 26 августа 2017.
- ↑ 1 2 процессоры AMD архитектуры Zen 1 строятся из этих блоков CCХ. Дата обращения: 8 ноября 2019. Архивировано 8 ноября 2019 года.
- ↑ Infinity Fabric (IF) - AMD. Дата обращения: 8 ноября 2019. Архивировано 12 декабря 2019 года.
- ↑ AMD's Ryzen Cache Analyzed - Improvements; Improveable; CCX Compromises | TechPowerUp. Дата обращения: 11 августа 2018. Архивировано 11 апреля 2019 года.
- ↑ The Core Complex, Caches, and Fabric - The AMD Zen and Ryzen 7 Review: A Deep Dive on 1800X, 1700X and 1700. Дата обращения: 11 августа 2018. Архивировано 5 декабря 2018 года.
- ↑ В 2018 году AMD перейдет на техпроцесс 12-нм LP - Hardwareluxx Russia. Дата обращения: 10 декабря 2019. Архивировано 10 декабря 2019 года.
- ↑ https://fuse.wikichip.org/news/1177/amds-zen-cpu-complex-cache-and-smu/ Архивная копия от 7 апреля 2019 на Wayback Machine "That configuration consists of 1.4 billion transistors and occupies 44 mm² using GlobalFoundries 14LPP FinFET process."
- ↑ Ian Cutress. Unpacking AMD's Zen Benchmark: Is Zen actually 2% Faster than Broadwell? Дата обращения: 24 августа 2016. Архивировано 24 августа 2016 года.
- ↑ "AMD продемонстрировала возможности процессора Ryzen (Zen)". Архивировано 12 января 2017. Дата обращения: 26 августа 2017.
- ↑ AMD Athlon 3000G всё же построен на ядрах Zen первого поколения. 3DNews - Daily Digital Digest. Дата обращения: 30 декабря 2020. Архивировано 23 августа 2020 года.
- ↑ представлены AMD в 2016 г.; в них впервые реализована STAPM (Skin Temperature Aware Power Management) – технология компании AMD, которая используется в процессорах, рассчитанных на применение в компактных устройствах, таких как ноутбуки или портативные игровые консоли. В них размещается несколько дополнительных термодатчики, которые считывают текущую температуру в разных частях корпуса и отправляют ее процессору. В случае выхода переданных значений за пределы заранее заданных лимитов процессор автоматически ограничивает собственную мощность и тактовую частоту, что приводит к снижению уровней тепловыделения и производительности. Благодаря этому через некоторое непродолжительное время температура корпуса устройства тоже снижается. [2] Архивная копия от 1 февраля 2024 на Wayback Machine
Ссылки
править- Архитектура Zen (рус.)
- Представляем процессоры AMD Ryzen (рус.)