fbpx
5 C
София

Процесорната архитектура AMD Zen 4: нововъведения и възможности

Най-четени

Даниел Десподов
Даниел Десподовhttps://www.kaldata.com/
Ежедневен автор на новини. Увличам се от съвременни технологии, оръжие, информационна безопасност, спорт, наука и концепцията Internet of Things.

Без съмнение, АМ4 платформата се оказа най-добрата в цялата история на компанията AMD. В продължение на цели пет години потребителите можеха да не сменят своята дънна платка и всяка година да обновяват използвания от тях процесор с чип от следващата серия процесори, базирани на архитектурата Zen. Това не са просто три букви – това е съвсем ново поколение процесорни архитектури, които тотално промениха силициевия пазар. Архитектурата Zen даде възможност за сравнително лесното използване на най-новите полупроводникови технологични процеси и порази света с големия брой процесорни ядра в своите чипове, предназначени за обикновените десктоп компютри.

Потребителите най-после успяха да видят достойна конкуренция на продукцията на Intel и сериозен ръст на IPC. А сега ставаме свидетели на нова епоха, която се скрива под кодовото име АМ5. Именно тя ще продължи пътя на Zen архитектурата и в близкото бъдеще отново ще учуди потребителите не само с големия брой процесорни ядра в своите чипове, но и с увереното преодоляване на психологическата бариера от 5 GHz при многоядрена и многонишкова работа. В началото на тази седмица отпадна забраната за публикуването на материали за новата процесорна архитектура и сега в уеб пространството се появиха редица ревюта и обзори за АМ5 и Zen 4. Новите възможности са наистина интригуващи.

Платформата АМ5

Много често, с появата на нова платформа потребителите започват да се питат за какво им е толкова необходим нов чипсет, след като вече си имат добра производителност, мощно захранване, качествени шини и достатъчно памет? Да започваме.

Тази година надпреварата в сферата на енергийната ефективност достигна своя апогей, като целта на компаниите бе постигането на максимална производителност и добра адаптивност спрямо типа на натоварването. Зад тези красиви думи се скриват по-опростени понятия като интелигентна промяна на тактовата честота спрямо напрежението и натоварването. Освен процесора, за това се грижи и дънната платка, която трябва да осигури заявеното захранване с възможно най-малка латентност. Освен латентността, важен параметър е и точността на данните, получени от различните сензори, с помощта на които се контролират режимите на работа на процесора и му предоставят възможно най-точна информация за текущите възможности на различните регулатори на VRM – захранващият модул на процесора и чипсета.

АМ5 платформата поддържа новия високоскоростен стандарт AMD Serial Voltage 3 (SVI3), който наскоро бе представен в серията мобилни процесори Ryzen 6000. Стандартът SVI3 осигурява много по-точно управление на захранването, пълен контрол на телеметрията и значително по-бърза реакция на промените в напрежението. Така например, за десктоп компютрите SVI3 осигурява повече фази на захранването, които са необходими за high-end дънните платки X670E.

Другата важна особеност е поддръжката на стандарта PCI Express 5.0. Една от основните разлики между всяко ново PCIe поколение е скоростта и пропускателната способност. Казано с езика на числата, PCIe Gen 5.0 с x16 конфигурация осигурява скорост за обмен на данните до 128 GB/s, което е точно два пъти повече от предишния PCIe 4.0 стандарт.

Един от проблемите, които решава PCIe 5.0 стандарта е недостатъчното досега захранване за видеокартите. Да, сега PCIe 5.0 може да осигури достатъчно захранване дори и за най-мощните high-end графични карти. Според документацията на PCI-SIG, всеки щифт в основния модул може да издържа сила на тока до 9,2 А. Сумарно това са 55,2 А за целия конектор с максимална поддържана мощност от 662,4 W. Тоест, потребителят получава около 600 W мощност (300 W при PCIe 4.0), което е достатъчно за едни от най-мощните видеокарти с едно условие – видеокартата също трябва да поддържа PCIe 5.0 стандарта.

Допълнителна производителност получават и M.2 NVMe флаш дисковете. Вече има представени редица SSD, които преодоляват психологическата бариера за скорост на четене от 10 GB/s.

Броят на процесорните PCIe линии е нараснал от 24 на 48, като за нуждите на видеокартите са заделени 16 линии, а за бързите NVMe флаш дискове – 8. Останалите 4 линии са предназначени за периферията и новите USB портове със скорост за обмен на данните 10 и 20 Gb/s.

Ключовата разлика между чипсетите със суфикс Е и тези без него е в поддръжката на PCI Express 5.0 процесорни линии за екстремална работа. Според показания по-горе слайд, AMD не дава много подробности за разликите между тези два вида на чипсета и коя негова версия ще се използва ще решават производителите на дънни платки. Чипсетът B650(E) навярно ще се хареса на потребителите, които нямат нужда от голям брой портове и интерфейси, което съществено ще намали цената на цялата компютърна система.

Друг интересен момент е, че сега АМ5 платформата хардуерно поддържа извеждането на изображения чрез USB Type-C портовете, като се поддържат до три(!) от тези портове. Поддържат се още и WiFI-E6/DBS/Bluetooth Low Energy 5.2.

Списъкът с уникалните нововъведения приключва с поддръжката на високоскоростната DDR5 оперативна памет. Разликата между DDR5 и предишното поколение RAM е в двойно по-високата скорост за обмен на данни. И още, новите RAM плочки поддържат двойно по-голям брой банки памет (8, преди бяха 4).

В резултат от това шината на данните се използва много по-плътно, като едновременно с това се увеличава броят на транзакциите, понеже с увеличаването количеството на банките памет става възможно отварянето на повече страници и по този начин се увеличава вероятността за много по-бърз достъп до данните. Увеличението честотата на интерфейса на паметта се осигурява чрез удвояване дължината на пакетите. Докато при DDR4 в един пакет имаше осем последователни прехвърляния по шината на данните, при DDR5 те са 16.

Ширината на шината на данните и в двата варианта на оперативната памет е еднаква – 64 бита, но DDR5 има подобрена архитектура на каналите. Всяка RAM плочка разполага с два канала, а не с един, както е при DDR5. Това нововъведение дава възможност за извършването на две различни операции от един и същ модул. И още, всеки субканал е получил своя собствена 8-битова ECC. Тази функция за автоматично оправяне на грешките осигурява много по-висока стабилност на компютрите с DDR5 оперативна памет и на практика напълно се премахват прекъсванията заради възникването на грешки в паметта.

Големият ръст в производителността на DDR5 спрямо DDR4 се дължи и на това, че новата RAM може да опреснява информацията на клетките памет поотделно за всяка банка. Досега това се правеше едновременно за всички банки памет и при DDR4 се налагаше спирането на всички други операции, докато се осъществява самото опресняване. В новото поколение памет е възможно поредното опресняване на различните банки памет, което увеличава производителността на DDR5 с допълнителни от 6 до 9%.

Друга много важна особеност е, че при DDR5 паметите захранването е преместено от дънната платка на самата RAM плочка. Поставени са 12 V  чипове за управление захранването на RAM чиповете  (PMIC), което дава възможност за много по-добър контрол на консумацията на електрическа енергия на цялата компютърна система. И още, PMIC осигуряват по-добра цялостност на сигнала и намаляват шума.

И последната промяна е, че една DDR5 плочка вече може да има по-голям капацитет и сега в началните конфигурации на компютрите се препоръчва поставянето на DDR5 плочка с капацитет 16 GB.

Като изводи към тази първа част можем да отбележим, че новата архитектура на процесорите на AMD просто няма как да бъде реализирана на предишната платформа. Сега нововъведенията и промените не са просто много, а много пъти по много. АМ5 платформата отново ще има много дълго време на живот, като нейната поддръжка официално бе обявена за минимум до 2025 година. Приятен бонус е поддръжката на охладителите за AM4 платформата. Като единствен недостатък можем да посочим цената, но тя ще падне през следващите няколко месеца.

Архитектурата Zen 4

По принцип Zen 4 архитектурата не се различава чак толкова много от своите предшественици: в зависимост от модела – един или два чиплета, които AMD нарича CCD. Всеки чиплет има 8х пълноценни процесорни ядра и 32 MB кеш памет от трето ниво, които обменят данни чрез пръстеновидна шина. Един CCD включва 6,57 милиарда транзистора, което е с 58% повече в сравнение с CCD на базата на Zen 3 архитектурата. Друг интересен момент е, че броят на флагманските процесори със Zen 4 архитектура е неизменно – 16 ядра с поддръжката на SMT технологията за многонишкова работа.

Основният акцент е поставен върху въвеждането на новите AVX-512 и AVX-512 VNNI процесорни инструкции за хардуерно ускоряване работата на невронните мрежи, увеличеният буфер за условните преходи (BTB), значително подобреното прогнозиране на преходите, увеличеният размер на файловите регистри, увеличената опашка за поредицата процесорни команди и редица други промени, които имат за цел процесорният конвейер максимално ефективно да се справя с новите инструкции. Разбира се, тези архитектурни подобрения съществено са повлияли на изчислителните способности на процесора, дори и без използването на AVX-512, но на това ще се спрем по-долу.

Ръстът на извършваните процесорни инструкции на такт са наистина впечатляващите 13%.

Нека да се спрем накратко върху процентното съотношение на всяка една архитектурна промяна:

  • +1% от удвояването на L2 кеша
  • +1% от подобрения механизъм за изпълнение на процесорните инструкции
  • +2,7% от подобреното предсказване на условните преходи
  • +3% от по-бързия обмен на данните
  • +5,2% от подобрението на интерфейсите

Навярно вече сте забелязали, че AMD е поел пътя на така наречената тик-так стратегия, която преди време се използваше от Intel. На първия етап се работи върху оправяне на допуснатите грешки и премахването на тесните места в Zen архитектурата.

От силициева гледна точка, има промени в дизайна на FPU. Това е четвъртата архитектура, в която AMD променя почти всичко в този модул. Ако направим сравнение с конкуренцията, то той вече е достигнал възможно най-високо ниво и не е променян особено много от около 10 години.

Но технологичните процеси направиха голяма крачка напред и сега това са дългоочакваните 5 nm. Всички Zen 4 процесори се базират на технологичния процес с кодово име N5 PPA на компанията TSMC. При него се използва второто поколение на EUV технологията, което най-съвременното решение в тази сфера, осигуряващо най-добра производителност при най-ниска консумация и при най-малка площ на кристала.


Край на първа част. Във втората част ще продължим с подробното разглеждане на Zen 4 архитектурата, с CCD кешовете, AVX-512 процесорните инструкции, с интегрираната графика и още редица други интересни решения на AMD.

 


Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iOS и Huawei!

Абонирай се
Извести ме за
guest

4 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари

Нови ревюта

Подобни новини