Як AMD Zen 2 Архітектура підвищує продуктивність за ват

З наближенням нової архітектури Zen 2, що наближається, компанія швидко відсунула завісу і дала нам уявлення про можливості та удосконалення свого нового uarch. Ці нові чіпи включають ряд поліпшень і переваг для керування як вищими інструкціями за цикл (IPC), так і більшим загальним споживанням енергії.

Один пункт AMD Корпоративний співробітник Майк Кларк зробив під час своєї презентації на Zen 2, що його 7nm перехід був насправді більш успішним, ніж це спочатку передбачалося.

Деякі з вас можуть згадати чутки про те, що AMD виставить процесори Ryzen 3000 з набагато вищими тактовими частотами, ніж попередні. За словами інженерів AMD, компанія не обов'язково очікувала, що Zen 2 досягає більш високих частот. Це внутрішня проблема сучасного вузла процесорного вузла стискається. Менші потреби в процесі означають менші напруги, а більш низькі напруги можуть мати негативний вплив на абсолютну робочу частоту. У цьому випадку, однак, 7nm вузол TSMC і власна інженерія AMD змогли створити частини, які могли б потрапити в незначні вищі частоти, ніж 12 / 14nm чіпи.

Той факт, що AMD не очікував обов'язкового бачення поліпшення частоти тактової частоти на 7 нм, є те, що потрібно мати на увазі при оцінці точності чуток про масові стрибки годин в майбутньому.

Одна з важливих змін, що відбуваються з Zen 2, не має ніякого відношення до фактичного самого процесора. Компанія AMD повідомила нам про те, що нові зміни планувальника включені в Windows 10 Scheduler з Windows 10 1903 (Оновлення за травень 2019). Є дві нові можливості: Топологія Поінформованість і більш швидкий час. Швидке перетворення тактової частоти зменшує час для перемикання синхроімпульсів, що підвищує продуктивність і теоретично покращує споживання енергії в режимі очікування, дозволяючи процесору швидше переходити на більш низькі тактові частоти. Поінформованість топології повинна допомогти зберегти дані локально, щоб відповідати CCXs і заповнити один CCX перед завантаженням іншого.

Ці переваги - +15% 1080p продуктивність у Rocket League і 6% поліпшення запуску програми PCMark 10 - є виключно результатом оновлення планувальника Windows 10 і є окремими від будь-яких додаткових прибутків в результаті вдосконалення архітектури Zen 2 . Використання цих удосконалень вимагає як оновленого драйвера чіпсету, так і оновлення Windows 10 1903.

Цей слайд представляє великий огляд мікроархітектур AMD. Мікросхема інтегрує новий прогнозований гілка TAGE на додаток до персептронного BP, який він використовував у минулому. Мікрооптичний кеш був збільшений до 4К інструкцій, з подвійним сумарним L3 на борту. (AMD тепер посилається на свої комбіновані L2 і L3 як “AMD GameCache.) Тепер новий блок генерації адреси (AGU) приєднаний до цілої сторони ядра, з повною підтримкою 256-бітової плаваючої точки через AVX2.

Архітектурні удосконалення

Слайд-шоу нижче містить наше глибоке занурення у специфічні архітектурні удосконалення процесора Ryzen третього покоління. Кожен слайд можна натиснути, щоб відкрити його у новому вікні.

Кеш L1i скоротився до 32 Кб, з 64 Кб, але його асоціативність встановилася. AMD виявила, що більший L1i не потрібен з новим дизайном, і відповідним чином збалансував його кремній. По можливості, робота була переведена в більш швидкий кеш-пам'ять L0, що призвело до зменшення потреби в більшому L1. Існують також деякі поліпшення безпеки для впровадження SMT в AMD при запуску віртуальних машин.

Розміри BTB (Branch Target Buffer) збільшені. Новий предиктор TAGE гілки (TAgged GEometry). Провісник TAGE - це гібридна конструкція, яка більш точно відстежує історії гілок. Удосконалення прогнозування гілок є критично важливими для підвищення продуктивності процесора, тому що не вдалося спрогнозувати гілку правильно призводить до зупинки трубопроводів. Персептрони ВР АМД все ще залишаються його предикторами на рівні першого рівня, TAGE - BP другого рівня.

Етап декодування AMD має переваги від вдосконалення операційної системи та двократного більшого буфера для плавних інструкцій. Конкретні типи інструкцій, які можна спланувати, також були змінені, а загальна пропускна здатність інструкцій покращилася.

Є значні удосконалення блоку FPU. Архітектура Zen 2 тепер підтримує 256-бітний AVX2, з подвійною пропускною здатністю з плаваючою точкою. Затримка конкретних інструкцій була покращена, включаючи скорочення латентності mul до 3 циклів. На відміну від Intel, AMD спеціально не встановлює нижню тактову частоту для процесора під час роботи AVX2. Це не означає, що годинник процесора не знижуватиметься в коді AVX2, але Intel визначає статичний нижній множник, щоб переконатися, що його чіпи залишаються в межах допусків. За словами Кларка, AMD не був змушений зробити цей крок завдяки поліпшенню 7nm. Фізичне моделювання, копії вбудованої пам'яті та обробка аудіо ефектів повинні мати вигоду від різних налаштувань інструкцій та більш широких можливостей обробки AVX.

Цілісний планувальник тепер ширше, з більшою кількістю записів. Ядро розширено для того, щоб зберегти більшу кількість інструкцій у польоті і зберегти більше даних в різних буферах для розміщення додаткового блоку AGU і для поліпшення загальної пропускної здатності. Продуктивність SMT також покращилася в деяких сценаріях завдяки кращому балансуванню робочого навантаження між блоками ALU і AGU.

Блок завантаження / зберігання також був поліпшений, з більшим L2 DTLB, більшою чергою вхідного сховища і подвійною пропускною здатністю навантаження / зберігання завдяки збільшенню ширини шини до 32В / циклу, з 16B / циклу. Буфери більше не закриваються до повного заповнення, покращуючи загальну продуктивність і підвищуючи ефективність. Внутрішнє попереднє завантаження центрального процесора було налаштовано на менш агресивний в деяких сценаріях, щоб збільшити економію електроенергії.

Ієрархія кешу Zen 2 не дуже відрізняється від зміни кешу L1i. L1 навантаження / пропускна здатність магазину збільшилася в 2 рази, з кращим дроселюванням передвиборкою. Кеш L3 все ще залишається кеш-пам'яттю жертви для даних L2. У архітектурі Zen 2 немає з’єднань CCX-CCX - дані L3, що запитуються за допомогою Chiplet 1 з Chiplet 0, все ще рухаються по всій лінії вводу-виводу.

За даними AMD, ці вдосконалення залишають їх далеко попереду від Intel, як з точки зору продуктивності за ват та абсолютного споживання енергії на стіні.

Cinebench - це не все-кінцеве вимірювання споживання енергії, але це також не поганий тест. 3700X - що, по справедливості, ймовірно, знаходиться найближче до загальної слабкої ділянки для архітектури - начебто на 56 відсотків ефективніше, ніж Core i7-9700K.

Прибутки проти 2700X з точки зору загальної енергоефективності ще більші. Компанія AMD стверджує, що 3700X є ефективнішою у перф / ват, ніж у 2700X, тоді як 70% потужності.

Висновки

Хоча ми, очевидно, не можемо судити про запуск, поки ми не перевіримо апаратні засоби, AMD розробить агресивну, захоплюючу сімейство продуктів. TDP різко впали. Як повідомляється, МПК збільшився на 1,15. Швидкість годинника була порушена. Покращення планувальника та подвоєна здатність з плаваючою точкою повинні забезпечувати свої власні надійні удосконалення, що перевищують цю цифру 1,15x. Ширина шини Infinity Fabric збільшилася вдвічі, щоб забезпечити повне використання смуги пропускання PCIe Gen 4, і є новий дільник пам'яті на DDR4-3733, що дозволяє знизити час IF без шкоди для масштабування DRAM.

Якщо ви прихильник APU у AMD, то 7nm також має довгострокові наслідки для них. Хоча ми не знаємо, коли ми побачимо ці частини, компанія чітко агресивно орієнтується на зниження енергоспоживання. Це явно погаситься, коли прийде час оновити сім'ю APU на 7 нм. Одна з наших теорій щодо запуску 7nm полягала в тому, що AMD підкреслить енергоефективність принаймні на деяких частинах, і ми абсолютно бачимо, що з більш ефективним 8-ядерним процесором в 65 W TDP і 16-ядерним процесором в TDP 105 Вт.

Читати далі

AMD приносить свою архітектуру Zen 3, до восьми ядер процесора до Chromebook

AMD йде після високого класу Chromebook Rarket з найновішим Zen 3 Apus.

TSMC оголошує архітектуру "finflex" 3NM зі змінними конфігураціями

TSMC розкрив нову настроювану архітектуру "finflex" для свого 3 -х процесу.

Intel підтверджує абсолютно нову мікроархітектуру для місячного озера

Ми дізнаємось більше про цю архітектуру з низькою потужністю 26-го.

CTS Labs реагує на твердження про погану віру над розкриттям архітектури процесора AMD, розкопує себе глибшої дірки

CTO Labs CTO написав листи, що адресовано та захищає розкриття своєї компанії різноманітної вразливості процесора AMD's Ryzen і наборів мікросхем, але його пояснення викликає більше питань, ніж відповідей.