AMD Ryzen 7 1800X CPU Review - Η Αρχιτεκτονική

Σελίδα 2 από 6: Η Αρχιτεκτονική

• Comments

Το εσωτερικό των Ryzen έχει αρκετό ενδιαφέρον μιας και φέρνει στο τραπέζι ουσιαστικές αλλαγές από τους προκατόχους τους, με την αρχιτεκτονική Excavator. Εκεί ακούσαμε και το περίφημο >40% IPC gain, κάτι που όπως είδαμε και στο λανσάρισμα πριν μερικές ημέρες μεταφράστηκε σε +52%, ξεπερνώντας δηλαδή τον αρχικό της στόχο.

Οι μηχανικοί της AMD – σύμφωνα πάντα με την εταιρία – είχαν κοινό στόχο την αύξηση του IPC επιβλέποντας αρκετά τη κατανάλωση των chip ώστε να παραμείνει σε χαμηλά επίπεδα ή να μην αυξηθεί καθόλου κάτι που σίγουρα περιπλέκει τα πράγματα, όμως είναι ένας στόχος που ακολουθείται και από άλλες μεγάλες εταιρίες του χώρου, όχι όμως πάντοτε με τα ίδια - θετικά – αποτελέσματα.

Συνολικά, το έξυπνο σύστημα prediction κινείται στα πρότυπα αντίστοιχων neural networks έχοντας τη δυνατότητα να προ-φορτώσει εντολές, κάτι που γίνεται συνήθως σε συστήματα με επεξεργαστές ειδικά για εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης. Το επίσης έξυπνο prefetch των εντολών «προβλέπει» τις διευθύνσεις του κώδικα που θα εκτελεσθεί στη συνέχεια και έτσι ο επεξεργαστής κάνει τις απαραίτητες κινήσεις για να «προλάβει» το load, εξοικονομώντας χρόνο από την ουρά επεξεργασίας. Η αρχιτεκτονική λειτουργεί με τον καλύτερο τρόπο και οφείλεται για την αύξηση των επιδόσεων που βλέπουμε με τους Ryzen. Η AMD δούλεψε αρκετά και προσφέρει ένα πακέτο που προορίζεται για απαιτητικούς, έχοντας τις κατάλληλες επιδόσεις «εκεί που χρειάζεται».

Η αρχιτεκτονική αυτή τη φορά ακολουθεί αυτή της Intel και έτσι οι δύο εταιρίες είναι «πάτσι», αφού το 2009 η Intel είχε ακολουθήσει την AMD ενσωματώνοντας στο ίδιο die τον memory controller, άλλη μια καινοτομία που οφείλεται στην AMD. Έτσι κάθε πυρήνας μπορεί να επεξεργαστεί δύο threads (νήματα) ταυτόχρονα, κάτι αντίστοιχο με το HyperThreading που η AMD ονομάζει Simultaneous Multi Threading, από εδώ και στο εξής: SMT. Με τις βελτιώσεις στο κομμάτι των μονάδων κινητής υποδιαστολής (aka FPU), τα επίπεδα παραλληλισμού στους Ryzen θα είναι σίγουρα αξιοσημείωτα. Το SMT, όπως και το HT της Intel έχουν διακόπτη μέσα στο BIOS και έτσι γίνεται δυνατή η απενεργοποίησή του για οποιονδήποτε λόγο.

Από τον Athlon 64 (αρ.) στον 8350 (κέντρο) φτάνουμε στην νέα Ryzen εποχή!

Στο ISSCC τον Φεβρουάριο του 2017, αποκαλύπτει πολλά insights όπως τη λιθογραφία, που είναι τα 14nm FinFET της Globalfoundries καθώς και η διαρρύθμιση των μονάδων του κάθε πυρήνα. Ένας πυρήνας Ryzen αποτελείται από μια floating point unit και μια integer engine. Επίσης υπάρχουν 64KB Instruction cache και 32 KB data cache που δρουν ως η Level 1 cache ενώ βελτιώσεις στην αρχιτεκτονική έχουν να κάνουν με τη διεύρυνση ορισμένων διαύλων στο εσωτερικό που επιτρέπουν υψηλότερες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων με άλλες υπομονάδες του επεξεργαστή. Αυτές οι cache είναι ελαφρώς πιο αργές από τις αντίστοιχες Intel, όμως εκεί που φαίνεται πως η AMD έχει δουλέψει αρκετά είναι στο κομμάτι των δεύτερων και τρίτων cache. Ο κάθε πυρήνας μάλιστα φαίνεται πως έχει βελτιωμένο hardware prefetch (με ευρύτερο δίαυλο) για πιο υψηλές επιδόσεις σε σχέση με το παρελθόν. Στα σχέδια βλέπουμε τη προσθήκη μιας operation cache η οποία «συγκρατεί» instructions από την ουρά επεξεργασίας κάτι που δεν υπήρχε στους Bulldozer όμως υπάρχει στις τελευταίες (τουλάχιστον) γενιές των επεξεργαστών της Intel.

Επιπρόσθετα, η χρήση metal insulator metal caps, κάτι που ομολογουμένως δεν έχει αναφερθεί στο παρελθόν να χρησιμοποιεί η εταιρία, τη βοήθησε να μειώσει την απαιτούμενη τάση λειτουργίας, δίνοντας καλύτερο έλεγχο των τάσεων που δίνονται αμέσως μετά το κύκλωμα DC/DC – κοινώς των MOSFTEs της μητρικής. Πράγματι, παρατηρούμε πως η τάση στο chip σε συνθήκες αδράνειας είναι αρκετά χαμηλές και κάτω από τα 0.4V. Το χαρακτηριστικό της εξισορρόπησης ομαλοποιεί τη τάση σε κάθε πυρήνα κάτι που ενδεχομένως θα βοηθήσει και στο overclocking – και δη στο αυτόματο.

Η ομαδοποίηση των πυρήνων όμως αποτελεί και πάλι κύριο χαρακτηριστικό της AMD και σε αυτή τη γενιά. Έτσι 4 Ryzen πυρήνες απαρτίζουν αυτό που η AMD ονομάζει το Core Complex, aka CCX που περικλείει εκτός από τους τέσσερις πυρήνες, τη τεράστια cache (στη περίπτωση του 1800X τα μισά 16MB – δηλαδή 8MB) που είναι κοινή και για τους τέσσερις πυρήνες καθώς και τις αποκλειστικές L2 cache του κάθε πυρήνα που ανέρχεται σε 512KB (4MB για όλο το CPU ή 2MB ανά CCX).

Παρά τον μεγαλύτερο αριθμό σε πολλά specs απέναντι σε αντίστοιχες προτάσεις της Intel το συνολικό μέγεθος του die είναι μικρότερο, κάτι που έγκειται στη «μείωση» του μεγέθους που καταλαμβάνουν ορισμένες μονάδες, όπως για παράδειγμα αυτή που ευθύνεται για AVX υπολογισμούς. Επίσης ο χώρος μεταξύ των μονάδων και των λογικών πυλών είναι μικρότερος κάτι που συντελεί σε die με μικρότερο εμβαδόν μόλις 44mm2 (το μέγεθος αναφέρεται σε ένα CPU με 4 Zen cores και SMT – προφανώς ο 1800X θα έχει παραπάνω από το διπλάσιο die size). Οι πληροφορίες αυτές μαζί με τα ακόλουθα slides δημοσιεύθηκαν στο ISSCC και βγήκαν στη δημοσιότητα δύο εβδομάδες πριν τη κυκλοφορία των επεξεργαστών στην αγορά.

Ένα 8 core 16 thread die

Ένα CPU Complex

Ένας πυρήνας AMD Ryzen