8. oktobrath,AMD 2020 je objavil, da je popolnoma nov namizni procesor serije Ryzen 5000, ki temelji na arhitekturi Zen 3. Ta napoved je bila ena najbolj pričakovanih napovedi leta o računalniški strojni opremi. Vse od uvedbe prvotne zen arhitekture leta 2017 je AMD v letnih arhitekturnih izboljšavah strmo navzgor. Tudi letos ni bilo nič drugače, AMD pa naj bi ponudil največji generacijski preskok v zgodovini procesorjev Ryzen. Zakaj je ta nova arhitektura tako posebna? Poglobimo se v arhitekturne izboljšave, ki jih prinaša Zen 3.
AMD je svojo arhitekturo Zen 3 predstavil 8. oktobra 2020 - Slika: Wccftech
Osnove zen arhitekture
AMD-jevi procesorji Ryzen uporabljajo edinstveno zasnovo, ki se zelo razlikuje od tiste, ki jo njihov glavni konkurent Intel uporablja pri namiznih procesorjih. Procesorji Ryzen dejansko temeljijo na več majhnih čipih in ne na velikem čipu. Ti različni čipleti med seboj komunicirajo prek povezave, imenovane 'Infinity Fabric'. AMD opisuje tkanino Infinity kot nadnabor hiper-transporta, ki omogoča hitro povezljivost med različnimi čipi v procesorjih AMD. To pomeni, da je na substratu namesto enega čipa več majhnih čipov, ki med seboj komunicirajo prek hitre povezave.
Ta zasnova ima svoje prednosti in slabosti. Največja prednost je razširljivost. Zasnova čipov pomeni, da lahko AMD zapakira več jeder v manjši paket, kar omogoča možnosti velikega števila jeder tudi v proračunskem segmentu CPU trga. Glavna pomanjkljivost te zasnove je latenca. Jedra so fizično ločena drug od drugega, kar prinaša nekoliko več zakasnitve zaradi časa, potrebnega za potovanje podatkov po neskončni tkanini. To pomeni, da je zmogljivost v aplikacijah, občutljivih na zakasnitve, kot so igre na srečo, običajno nižja od Intelove enočipne zasnove.
Izvajanje Zen 2
Procesorji serije Ryzen 3000 so bili izjemno uspešni na običajnem trgu namiznih računalnikov. Ti procesorji so temeljili na arhitekturi Zen 2, zgrajeni na 7-nanometrskem postopku TSMC, ki je imel nekaj zelo zanimivih izboljšav pri oblikovanju arhitekture Zen. Zen 2 je CPU jedra združil v Core Complex po 4, hkrati pa je razdelil področje 32 MB predpomnilnika L3 v dva manjša področja po 16 MB predpomnilnika. Ti jedrni kompleksi (CCX) so bili osnova ponudbe procesorjev Zen 2. Vsak 4-jedrni kompleks je imel takojšen dostop do 16 MB predpomnilnika L3, kar je bilo pomembno za izboljšanje zakasnitve. To je pomenilo, da je bil Zen 2 zelo konkurenčen Intelu v aplikacijah, občutljivih na zakasnitve, kot so igre na srečo, hkrati pa je močno prekašal Intel pri večnitnih delovnih obremenitvah.
Različne enote CCX je bilo treba še povezati prek Infinity Fabric, zato je bilo še vedno pričakovati nekaj zakasnitev. Kljub temu je Zen 2 ponudil 15-odstotno izboljšanje IPC (Navodila na uro) v primerjavi z Zen + in se ponašal tudi z višjimi jedrnimi urami. Ta generacija je bila za AMD pomembna, saj so se zdaj že hitro uvrstili v konkurenco z Intelom in imajo zaradi hitrih inovacij in Intelove samozadovoljnosti velik potencial za izboljšave.
Procesorji Ryzen 3000, ki temeljijo na AMD Zen 2, so uporabili multi-CCX zasnovo - Slika: Hexus
Cilji za Zen 3
AMD si je prizadeval razviti Zen 3 z zelo jasnim ciljem. Ker že prevladujejo na večnitni strani konkurence, je edino področje, kjer še vedno nekoliko zaostajajo za Intelom, igralništvo. Tako dober, kot je bil Zen 3, ni mogel ukrasti igralne krone Intelu zaradi zasnove modre ekipe, ki ponuja izjemno visoke hitrosti in nizke zakasnitve. Za čiste igralce, ki želijo čim večjo frekvenco sličic, je bil odgovor še vedno Intel. Zato so bili cilji AMD-ja za to generacijo jasni:
- Izboljšajte latenco od jedra do jedra
- Povečajte osnovne hitrosti ure
- Povečanje navodil na uro (IPC)
- Povečajte učinkovitost (večja zmogljivost na vat)
- Povečajte enonitno zmogljivost
Glede na to, da je Zen 2 že zelo dobro deloval v večjedrnih aplikacijah, se je AMD enostavno osredotočil skoraj izključno na enonitne zmogljivosti te generacije procesorjev.
Izboljšave Zen 3
AMD je o svojih novih procesorjih in arhitekturi Zen 3 spregovoril v svojem neposrednem prenosu »Kje se igranje začne« 8. oktobrath. AMD trdi, da je Zen 3 največji generacijski preskok v zgodovini arhitekture Zen. Novi procesorji Ryzen 5000 še vedno temeljijo na 7-nanometrskem postopku TSMC, a se pod pokrovom ponašajo z veliko arhitekturnimi izboljšavami.
8-jedrna kompleksna zasnova
Verjetno največji napredek pri novi arhitekturi je bila povsem nova postavitev. AMD je končal z zasnovo Zen-2 z več CCX-ji in se namesto tega odločil za en sam 8-jedrni kompleksni dizajn, v katerem ima vseh 8 jeder dostop do celotnih 32 MB predpomnilnika L3. Ta prenova ima velike posledice v aplikacijah, občutljivih na zakasnitve, kot so igre.
S prenovljenim 8-jedrnim kompleksom je zdaj celoten predpomnilnik L3 32 MB na voljo vsakemu jedru - Slika: AMD
Z vsakim jedrom, ki je v neposrednem stiku s predpomnilnikom in drugimi jedri, bistveno izboljša zakasnitev, ker podatki nimajo križa celotne matrice, da bi prišel z ene strani na drugo. Ta prenova tudi izboljša učinkovito latenco pomnilnika čipa, kar ima za posledico večjo zmogljivost za enonitne naloge.
Izboljšanje IPC
Izboljšana postavitev jedrnega kompleksa ni edina izboljšava, ki jo prinaša Zen 3. AMD zahteva 19-odstotno izboljšanje IPC v primerjavi z Zen 2, kar je ogromno. IPC ali Navodila na uro kažejo, koliko dela lahko CPU opravi na urni cikel. 19-odstotno izboljšanje je največji skok, ki smo ga opazili v IPC, odkar je Ryzen prvič predstavljen leta 2017. Prejšnja generacija procesorjev Zen 2 je prinesla tudi precej velik 15-odstotni izboljšanje IPC v primerjavi z arhitekturo Zen +.
Ta izboljšava IPC pomeni, da se AMD lahko kosa z Intelovimi nebotičnimi jedrnimi urami, tako da celo ostaja pod 5 GHz v smislu ojačevalnih ur. AMD je tudi orisal, kdo prispeva k temu velikemu povečanju IPC. Glede na promocijski material so glavni dejavniki:
19-odstotno izboljšanje IPC je največji AMD-jev generacijski preskok doslej - Slika: AMD
- Vnaprejšnje pridobivanje predpomnilnika
- Izvedbeni stroj
- Napovednik vej
- Predpomnilnik mikro-op
- Sprednji del
- Naloži / shrani
Izboljšana učinkovitost
Zaradi neverjetne gostote TSMC-jevega 7nm procesa je AMD lahko v čipe Ryzen vtaknil še več moči, hkrati pa ohranil enako povprečno porabo moči. AMD trdi, da so čipi serije Ryzen 5000 zgrajeni po istem 7nm postopku kot serija 3000, vendar je bil postopek izpopolnjen in posledični čipi tako učinkovitejši.
Z impresivnim 2,4-kratnim izboljšanjem zmogljivosti na vat AMD ohranja porabo energije - Slika: AMD
AMD je tudi drzno trdil, da bosta Ryzen 9 5900X in 5950X porabila enako količino energije kot zadnja generacija 3900X oziroma 3950X, kljub večjim ojačevalnim taktom in izboljšanemu IPC. AMD-jev promocijski material je nakazal izboljšanje 2,4-kratne zmogljivosti na vat v primerjavi z izvirno zen-arhitekturo. Ta številka se ujema z AMD-jevimi trditvami o porabi električne energije 5900X in 5950X, saj imajo zdaj višje ure, vendar imajo še vedno enake številke TDP kot njihovi predhodniki.
Rafinirani silicij, višje ure
Ob koncu življenjske dobe serije Ryzen 3000 je AMD izdal osvežitev, ki je seriji dodala 3 CPU z blagovno znamko 'XT'. Ryzen 5 3600XT, Ryzen 7 3800XT in Ryzen 9 3900XT so bili popolnoma enaki procesorji kot osnovni modeli, vendar z višjo hitrostjo. Po koncu življenjske dobe izdelka proizvodni proces postane zrel in kakovost silicija postane boljša. To pomeni, da silicij proizvaja CPE, ki se lahko povečajo in dlje zadržijo ure. Natanko tako je postala mogoča postavitev procesorjev XT.
Pri procesorjih Zen 3 je AMD uporabil isti zreli proizvodni postopek in kakovostnejši silicij za izdelavo procesorjev serije 5000 na istem 7nm vozlišču. To je AMD-ju omogočilo, da je ojačevalne ure potisnil precej višje kot celo serija XT zadnje generacije. Višje ojačevalne ure, skupaj z višjim IPC in preoblikovanjem postavitve jedra so pomenile, da se je AMD pripravljen spoprijeti z izzivom enonitne zmogljivosti. Oglašene hitrosti procesorjev serije 4 Ryzen 5000 so naslednje:
Oglašene specifikacije za 3 procesorje serije Ryzen 5000 - Slika: AMD
- AMD Ryzen 5 5600X: 3,7 GHz osnovno, 4,6 GHz ojačanje
- AMD Ryzen 7 5800X: 3,8 GHz osnovno, 4,7 GHz ojačanje
- AMD Ryzen 9 5900X: 3,7 GHz osnovno, 4,8 GHz ojačanje
- AMD Ryzen 9 5950X: 3,4 GHz osnovno, 4,9 GHz ojačanje
Prednosti oblikovanja čipov
Številni dejavniki so AMD-ju omogočili tako pomemben medgeneracijski preskok. Eden največjih je oblikovanje samih čipov, in sicer postavitev CPU-ja v obliki Chiplet Style. Ta zasnova ponuja številne ključne prednosti pri generacijskih izboljšavah:
- Razširljivost: Ker so jedra razporejena znotraj čipov na podlagi, lahko AMD strne več jeder v podoben paket brez nevarnosti pregrevanja. Intelov konkurenčni dizajn postavlja vsa jedra zelo blizu drug drugega, ki imajo lahko drastične težave s toploto, če niso pravilno konfigurirani. Po drugi strani je AMD uspešno uporabil to zasnovo čipov za izdelavo 6-jedrnih, 8-jedrnih, 12-jedrnih in celo 16-jedrnih procesorjev na glavni namizni platformi. To pomeni, da je AMD zaradi te zasnove vzpostavil prevlado pri številu jeder.
- Enostavnost razvoja: Druga velika prednost te zasnove je očitno enostavnost razvoja. Med razvojem arhitekture Zen 3 je AMD uporabil popolnoma enako osnovno zasnovo kot Zen 2 in jo nato spremenil. To je pomenilo, da je bila zasnova do neke mere že izpopolnjena, AMD pa je bil enostaven za izboljšanje na ključnih področjih, na katera so ciljali.
- Sočasni 5nm razvoj: AMD je poudaril tudi, da so bili v načrtu tudi njihovi prihodnji načrti za procesorje Ryzen, ki temeljijo na 5-nanometrski arhitekturi. To je zato, ker arhitektura oblikovanja čipov AMD-ju omogoča sočasno izvajanje več razvojnih tokov. AMD je bil prepričan, da bo njihov 5-nanometrski proces prispel tako, kot je bilo načrtovano, tako kot arhitekture Zen 3 in Zen 2, ki temeljijo na 7-nanometrskem postopku.
AMD trdi, da je tudi njegov 5nm proces v zasnovi - Slika: AMD
pričakovani rezultati
Procesorji serije Ryzen 5000, ki temeljijo na Zen 3, obljubljajo, da bodo vodilni v industriji ne le pri večnitnih delovnih obremenitvah, temveč tudi pri igranju iger. AMD je prvič po letu 2006 uradno umaknil Intel s tekme za absolutno najboljšo igralno zmogljivost (po trditvah AMD-ja). AMD je tudi trdil, da ima Ryzen 9 5950X najvišjo enonitno zmogljivost katerega koli namiznega čipa, ki mu sledi Ryzen 9 5900X. Oglejmo si pričakovane rezultate arhitekturnih izboljšav, ki jih je prinesel Zen 3.
Vodstvo v igrah na srečo
Z neverjetnimi 19-odstotnimi izboljšavami IPC, večjimi jedrnimi urami in preoblikovanim jedrnim kompleksnim sistemom je AMD v tej generaciji naredil velikanski preskok v igralni zmogljivosti. Čeprav je bil Zen 2 primerno konkurenčen Intelovi ponudbi, namerava Zen 3 naravnost premagati Intel pri vseh igralnih obremenitvah. AMD trdi, da je Ryzen 9 5900X v povprečju približno 26% hitrejši kot Ryzen 9 3900X v igrah. To je velikanski preskok, ki ga je mogoče narediti v samo eni generaciji.
Poleg tega je AMD tudi trdil, da je Ryzen 9 5900X pri igranju iger hitrejši od Core i9-10900K. To je precej velika novica za ljubitelje AMD, ki so navdušeni nad splošnimi računalniki. To zdaj pomeni, da so najboljši procesorji AMD premagali vrhunske procesorje Intel v igrah in večjedrnih aplikacijah. Intelovemu primeru ne pomaga, da se še vedno držijo arhaične 14nm arhitekture in njihove naslednje generacije procesorjev Rocket-Lake govori se tudi, da je na 14nm. Medtem AMD strelja na vse valje s svojimi 7-nanometrskimi ponudbami v Zen 2 in Zen 3, hkrati pa hkrati dela na 5-nanometnih načrtih, ki so očitno tudi na pravi poti. To ima lahko resne posledice za tržni delež Intelovega namiznega CPU.
Procesorji serije AMD Ryzen 5000 so v igrah hitrejši od Intelove ponudbe - Slika: AMD
Izboljšana zmogljivost z enim navojem
AMD ima že nekaj časa boljše večjedrne zmogljivosti, vendar to ni nujno boljše igranje zaradi dejstva, da sodobne igre ne uporabljajo učinkovito vseh jeder. Številne igre imajo prevladujočo nit, ki jo pogosto imenujejo 'svetovna nit' in je najbolj izkoriščena. Svetovna nit je zelo občutljiva na zakasnitve in enojedrno delovanje. Zahvaljujoč AMD-jevi arhitekturni prenovi se je latenca močno zmanjšala, s čimer se je močno izboljšala zmogljivost te prevladujoče niti. To je družbi AMD omogočilo, da prevzame vodilno vlogo v igralnih scenarijih.
To tudi pomeni, da je AMD-jeva enonitna zmogljivost zdaj močno boljša od Intelove. Pravzaprav je AMD za Ryzen 9 5950X pokazal impresivno enojedrno oceno Cinebench 640, ki ji je Ryzen 9 5900X tesno sledil rezultat 631. Te izboljšave so možne tudi zaradi preoblikovanja arhitekturnega jedra, zmanjšane zakasnitve in večjih ojačevalnih ur arhitekture Zen 3. Preberite več o enonitni zmogljivosti procesorjev serije Ryzen 5000 v Ta članek.
AMD Ryzen 9 5900X ima v Cinebenchu rekordnih 6-jedrnih rezultatov 631 - Slika: AMD
Še večja večnitna zmogljivost
Še naprej dominira nad segmentom zmogljivosti z več navoji, je AMD znova predstavil impresivne številke za svoje procesorje serije Ryzen 5000, ki temeljijo na Zen 3. Zlasti 12-jedrni Ryzen 9 5900X in Ryzen 9 5950X imata izjemno zmogljivost pri zelo težkih delovnih obremenitvah. AMD je prav tako nekaj popravil pod pokrovom, kar je 5950X prvič omogočilo tudi najhitrejši namizni procesor za CAD-delo. AMD ga je ocenil kot najboljši igralni procesor IN najboljši procesor za ustvarjanje vsebin, zato se s to trditvijo težko prepiramo. AMD je zahteval impresivnih 12% večjo učinkovitost pri upodabljanju delovnih obremenitev v primerjavi z 3950X. Zaradi tega je ta procesor popolna zver za tiste, ki si prizadevajo za najboljše, kar namizno računalništvo ponuja.
Alarmni zvonovi za Intel?
Nobenega dvoma ni, da je AMD svojo linijo procesorjev Ryzen izboljševal s skoraj zaslepljujočo hitrostjo. Iz generacije v generacijo so ponudili ogromne izboljšave zmogljivosti, Zen 3 pa obljublja, da bo njihov največji skok doslej. Medtem ko so procesorji serije Ryzen 3000 ponujali odlično vrednost glede števila jeder in cen, so še vedno zaostajali za Intelom pri eni glavni obremenitvi: igranju iger. AMD je dosegel močno vodilno vlogo v skoraj vseh drugih pogledih na namiznem trgu, bodisi pri upodabljanju, kodiranju, video produkciji ali pretakanju, vendar so morali v igranju iger prehiteti Intel, da bi bil zares nesporni najboljši procesor v svojem razredu.
Zahvaljujoč neverjetni arhitekturni zasnovi procesorjev Ryzen, 7-nanometrskemu procesu TSMC ter briljantnemu načrtovanju in izvedbi s strani razvojne skupine AMD so to končno storili z Zen 3. Ta izstrelitev mora biti na sedežu Intela. Intel je ogromno podjetje in na to se nikakor ne bi mogli odzvati, zagotovo pa so zaostali za AMD, ko gre za hitrost razvoja. Glavna ovira, ki jo mora Intel odpraviti, je 14-nanometrski postopek, ki ga uporablja že od Skylakea.
Intelov arhitekturni načrt - Slika: Wccftech
Intel je imel dobro dokumentirane težave s svojim 10-nanometrskim procesom, zato še ne morejo razviti namiznih čipov, ki temeljijo na tej arhitekturi. Vendar se plimovanja lahko kmalu spremenijo, ko je Intel uspešno izdal svoje nedavne procesorje za prenosnike s kodnim imenom 'Tiger Lake', ki temeljijo na 10-nm arhitekturi. Ti prenosni čipi ponujajo velike izboljšave glede zmogljivosti in učinkovitosti v zadnji generaciji in verjetno je, da si Intel morda prizadeva za prenos tega procesa na namizne procesorje. Če bo Intel uspel prilagoditi svoj 10-nanometrski proces, bodo naslednja leta zelo zanimiva za navdušence nad zmogljivostjo procesorja.
