Архітектура Zen 4
Структурно Zen 4 не відрізняється від попередника: один або два комплекси, які називаються CCD, залежно від моделі. Кожен CCD складається з восьми повноцінних ядер та 32 МБ кешу L3, пов'язаних між собою кільцевою шиною. Транзисторний бюджет одного CCD містить 6,57 мільярда транзисторів, що на 58% більше, ніж у CCD архітектури Zen 3. Кількість ядер для флагманського рішення незмінно — 16 ядер із технологією SMT.
Основний акцент був зроблений на впровадження нових інструкцій AVX-512 та AVX-512 VNNI (прискорення обчислень для нейромереж), збільшення буфера розгалуження (BTB) та розмірі Op-кешу, удосконаленні провісника розгалужень, збільшенні розмірів файлових регістрів, збільшенні черги команд та низці інших змін, щоб конвеєр максимально ефективно справлявся з новими інструкціями. Зрозуміло, дані архітектурні покращення суттєво вплинули й на арифметичні здібності процесора, навіть без використання AVX-512, але про це у наступних розділах.
Заявлений приріст виконуваних інструкцій за такт становив разючі 13%.
Заради інтересу розгляньмо відсоткове співвідношення для кожної архітектурної зміни:
- +1% за подвоєння кешу L2.
- +1% механізм виконання.
- +2,7% провісник розгалужень.
- +3% завантаження та зберігання даних.
- +5,2% покращення інтерфейсів.
Уважні користувачі можуть помітити, що поточний шлях AMD має схожість зі стратегією тік-так, яка раніше використовувалася у синьому таборі. Zen 4 — насамперед це робота над помилками та усунення «вузьких місць» архітектури Zen.
З кремнієвої точки зору компонування дещо змінилося, зокрема для FPU. Це четверта архітектура, яка змушує AMD у цьому блоці майже все переробляти. Якщо порівнювати з конкурентом, то він знайшов свою «золоту середину» майже 10 років тому і з того часу нічого кардинально не змінює.
Технологічний процес зробив серйозний крок уперед і тепер це довгоочікувані 5 нм. Усі процесори Zen 4 базуються на технологічному процесі під кодовою назвою N5 PPA від компанії TSMC. Він виробляється за другим поколінням технології EUV, яка є передовим рішенням у «ливарній» промисловості з найкращими показниками продуктивності, потужності та площі (PPA). Техпроцес N5 PPA забезпечує швидкість приблизно на 15% вище, ніж технологія N7, або зниження споживаної потужності приблизно на 30%. Щільність розміщення транзисторів при цьому зростає в 1,8 раза. Саме завдяки оновленому техпроцесу процесори Ryzen здатні підкорювати бар'єр 5 ГГц навіть у мультипотоковому навантаженні.
Інженери AMD не забули й про аматорів однопотокового навантаження. 5,7 ГГц з коробки та можливість покращити результат до разючих 5,85 ГГц після оптимізації вольт-частотної кривої. AMD заявляє про 29% приріст продуктивності в однопотоковому навантаженні щодо попередника. Попри те, що навіть програмне забезпечення управління RGB використовує кілька ядер, битва за цю міфічну корону триває.
Значний акцент приділено метрикам енергоефективності архітектур щодо техпроцесу. Zen 4 на 49% продуктивніше при тому ж енергоспоживанні щодо Zen 3 або на 62% вимагає менше енергії при ідентичній продуктивності.
Зворотний бік медалі? Так, він є. Перше, що зразу можна побачити, це рівень TDP, який зріс зі 105 до 170 Вт. Площа ядра, включаючи кеш-пам'ять L2, становить 3,84 мм², що приблизно на 18 % менше у порівнянні з площею близько 4,11 мм² у Zen 3 на 7-нм техпроцесі. Це означає, що тепловиділення зросло з 1,25 Вт/мм² до разючих 1,92 Вт на мм². Максимально допустима температура не змінилася, ті самі 95 °C. На противагу цьому, на жаль, не було вжито жодних дій (принаймні у документації для рецензентів). Припій на місці. Хотів би нагадати, що свого часу компанія Intel вже стикалася з проблемою перегріву і як рішення сточувала верхній шар кристала, щоб поліпшити теплові процеси між кристалом та теплорозподільною кришкою (IHS). Резюмуючи, можу сказати тільки одне — користувачам таки доведеться розщедритися на добротну систему охолодження, а любителям розгону взагалі перейти на кастомне водяне охолодження.
