Архитектура Zen 4
Структурно Zen 4 не отличается от предшественника: один или два комплекса, именуемые CCD, в зависимости от модели. Каждый CCD состоит из восьми полноценных ядер и 32 МБ кэша L3, связанных между собой кольцевой шиной. Транзисторный бюджет одного CCD содержит 6,57 миллиарда транзисторов, что на 58% больше, чем CCD на базе Zen 3. Количество ядер для флагманского решения неизменно — 16 ядер с технологией SMT.
Основной акцент был сделан на внедрение новых инструкций AVX-512 и AVX-512 VNNI (ускорение вычислений для нейросетей), увеличение буфера ветвления (BTB) и размере Op-кэша, усовершенствовании предсказателя ветвлений, увеличении размеров файловых регистров, увеличении очереди команд и ряде других изменений дабы конвейер максимально эффективно справлялся с новыми инструкциями. Разумеется, данные архитектурные улучшения существенно повлияли и на арифметические способности процессора, даже без использования AVX-512, но об этом в следующих главах.
Заявленный прирост исполняемых инструкций за такт составил впечатляющие 13%.
Ради интереса давайте рассмотрим процентное соотношение для каждого архитектурного изменения:
- +1% за удвоение кэша L2.
- +1% механизм исполнения.
- +2,7% предсказатель ветвлений.
- +3% загрузка и хранение данных.
- + 5,2% улучшение интерфейсов.
Внимательные пользователи могут заметить, что текущий путь AMD имеет схожесть со стратегией тик-так, которая ранее использовалась в синем лагере. Zen 4 — в первую очередь это работа над ошибками и устранение «узких мест» архитектуры Zen.
С кремниевой точки зрения компоновка несколько изменилась, в частности для FPU. Это четвертая архитектура, которая заставляет AMD в этом блоке почти все переделывать. Если сравнивать с конкурентом, то он нашел свою «золотую середину» почти 10 лет назад и с тех пор ничего кардинально не меняет.
Технологический процесс совершил серьезный шаг вперед и теперь это долгожданные 5 нм. Все процессоры Zen 4 основаны на технологическом процессе под кодовым названием N5 PPA от компании TSMC. Он производится по второму поколению технологии EUV, которая является самым передовым решением в «литейной» промышленности с наилучшими показателями производительности, мощности и площади (PPA). Техпроцесс N5 PPA обеспечивает скорость примерно на 15% выше, чем технология N7, или снижение потребляемой мощности примерно на 30%. Плотность размещения транзисторов при этом возрастает в 1,8 раза. Именно благодаря обновленному техпроцессу процессоры Ryzen способны покорять барьер в 5 ГГц даже в мультипоточной нагрузке.
Инженеры AMD не забыли и про любителей однопоточной нагрузки. 5,7 ГГц с коробки и возможность улучшить результат до впечатляющих 5,85 ГГц после оптимизации вольт-частотной кривой. AMD заявляет о 29% приросте производительности в однопоточной нагрузке относительно предшественника. Несмотря на то, что даже ПО управления RGB использует несколько ядер, битва за эту мифическую корону продолжается.
Хороший акцент уделен метрикам энергоэффективности архитектур относительно техпроцесса. Zen 4 на 49% производительней при том же самом энергопотреблении относительно Zen 3 или на 62% требует меньше энергии при идентичной производительности.
Обратная сторона медали? Да, она есть. Первое, что бросается в глаза, это уровень TDP, который возрос со 105 до 170 Вт. Площадь ядра, включая кэш-память L2, составляет 3,84 мм², что примерно на 18 % меньше по сравнению с площадью около 4,11 мм² у Zen 3 на 7-нм техпроцессе. Это означает что тепловыделение выросло с 1,25 Вт/мм² до впечатляющих 1,92 Вт на мм². Максимально-допустимая температура не изменилась, все те же 95 °C. В противовес этому, к сожалению, не было предпринято каких-либо действий (во всяком случае в документации для рецензентов). Припой имеет место быть. Хотел бы напомнить, что в свое время компания Intel уже сталкивалась с проблемой перегрева и в качестве решения стачивала верхний слой кристалла дабы улучшить тепловые процессы между кристаллом и теплораспределительной крышкой (IHS). Резюмируя, могу сказать только одно — пользователям таки придётся раскошелиться на добротную систему охлаждения, а любителям разгона и вовсе перейти на кастомное водяное охлаждение.
