Zen (микроархитектура)

17.12.2020

Zen — кодовое название микроархитектуры вычислительных ядер процессоров компании AMD, выполненных по технической норме 14 нанометров. На основе этой микроархитектуры вышли процессоры AMD под торговыми марками Ryzen и EPYC. Чипы на этой микроархитектуре делятся на три группы: две группы торговой марки Ryzen — Summit Ridge (настольные процессоры без графических ядер) и Raven Ridge (настольные и мобильные процессоры со встроенными графическими ядрами) и одну группу торговой марки EPYC — Naples (серверные процессоры).

Выпуск первых процессоров этой архитектуры состоялся 2 марта 2017 года. Разработка велась практически «с нуля». Так кластерная многопоточность сменилась одновременной (simultaneous multithreading). AMD обещает прирост количества выполняемых за такт инструкций на 40 % по сравнению с прошлой микроархитектурой Excavator.

Описание архитектуры

По словам AMD, основное внимание уделялось увеличению количества операций за такт (IPC, Instructions Per Clock). Переход от микроархитектуры модулей, используемой в Bulldozer, к полноценным ядрам, как ожидалось, поможет увеличить производительность на ядро в операциях с плавающей точкой за счёт большего количества блоков FPU.

Особенности микроархитектуры:

  • два потока на ядро (опционально);
  • снижение числа ошибок прогнозирования;
  • добавлен кэш декодированных микроопераций;
  • увеличен размер кэша L1
  • увеличение пропускной способности к кэш-памяти;
  • оптимизация задержек доступа к кэш-памяти;
  • по 8 МБ общей кэш-памяти третьего уровня типа "victim" на каждый комплекс из 4 ядер;
  • по 512 КБ индивидуальной в 2 раза более быстрой кэш-памяти второго уровня на каждое ядро (включает кэш первого уровня);
  • по 64 КБ на инструкции и 32 КБ на данные в индивидуальной в два раза более быстрой кэш-памяти первого уровня на каждое ядро (кэш второго уровня инклюзивен по отношению к кэшу первого уровня);
  • два блока с реализацией аппаратных ускорителей стандарта шифрования AES.

Универсальная архитектура Zen

Все процессоры архитектуры Zen (Ryzen, Threadripper, EPYC) основываются на избыточных кристаллах Zeppelin коммутируемых с помощью шины Infinity Fabric (работающей с действительной частотой ОЗУ).

Основой кристалла Zeppelin являются 2 блока Сore Complex (CCX) и общий кэш 3го уровня (L3).

В каждом CCX расположены 4 ядра Zen с общим для всех ядер кэшем третьего уровня, объёмом 8 МБ на комплекс. Кэш третьего уровня по большей части эксклюзивный, в то время как данные кэша первого уровня обязательно присутствуют в кэше второго уровня . Каждое ядро в комплексе может обратиться к ячейкам кэша любого уровня примерно с одной и той же скоростью, однако в рамках CCX имеется некоторое замедление при обращении к дальней 4МБ половине L3 кэша, а доступ к 8 МБ L3 памяти в соседний CCX проходит с почти на порядок более низкой скоростью.

Кристалл с ядрами Zen изготовлен с применением FinFET 14нм технологии (14LPP) фабрики GlobalFoundries.

Все настольные процессоры AMD Ryzen 3, Ryzen 5 и Ryzen 7 используют процессорное гнездо AMD AM4, Ryzen Threadripper — гнездо AMD TR4, мобильные процессоры Ryzen — гнездо AMD FP4, серверные EPYC — гнездо SP3r2.

Сравнение

Инженерный образец AMD Zen в сравнении с процессором Intel Broadwell-E Core i7-6900K закончил рендеринг в программе для 3D-моделирования Blender на 2 % быстрее при частоте 3.4 ГГц против 3.7 ГГц у Сore i7-6900K.

Список процессоров

На микроархитектуре Zen основаны процессоры трёх групп: Summit Ridge (настольные процессоры без графических ядер), Raven Ridge (мобильные и настольные процессоры со встроенными графическими ядрами) и Naples (серверные процессоры без графических ядер). Множитель частоты всех моделей процессоров разблокирован, потому все они поддаются разгону.

Серверные процессоры на базе Zen имеют кодовое название Naples и были представлены в июне 2017 года как Epyc 7000, с количеством ядер от 8 до 32. Большинство из них поддерживает двухпроцессорные системы, остальные (7xxxP) могут использоваться только в однопроцессорных серверах. Используют LGA сокет Socket SP3r2.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: