Название новой архитектуры Zen созвучно с «дзэн». Она сочетает в себе такое же внешнее спокойствие в паре с внутренней концентрацией. Представлена на рынке полным набором процессоров: от топовых и производительных Ryzen 7 до бюджетных Ryzen 3. Архитектура AMD Ryzen должна составить конкуренцию Skylake экземплярам от Intel.
Стратегия развития линейки Ryzen
Zen – это не только архитектура современных процессоров, но и стратегия развития. Основной конкурент — Intel — десять лет назад принял долгосрочную модель развития: «тик-так». Состоит она в том, что весь процесс совершенствования разбит на этапы.
Каждый этап состоит из двух тактов: на нечетном (тик) улучшается техпроцесс, на четном (так) – архитектура. Только AMD выбрала более интенсивный вариант развития: каждый такт будет улучшаться только архитектура. Получится своеобразный «так-так». Первые такты будут происходить на современном 14 нм техпроцессе.
При этом планируется сразу скачкообразный переход на 7 нм техпроцесс в 2020 г. В пределах всё тех же 14 нм наследник Zen+ будет также наращивать показатель IPC (instructions per clock – число инструкций за один такт). В целом развитие будет параллельно идти по двум немаловажным направлениям: увеличение производительности и уменьшение энергопотребления. Все это в конечном счете будет увеличивать суммарный эффект от внедрения архитектуры Zen.
Производительность Ryzen
Процессоры разделены на процессорные блоки, в каждый из которых входит по 4 ядра. Кэши всех трех уровней находятся в одном сегменте со своим ядром. Именно это обеспечивает высокую скорость доступа к ним. В более бюджетных моделях некоторые из ядер будут намеренно блокироваться. В отличие от Intel, AMD использует в Ryzen пару новых инструкций: PTE Coalescing, CLSZERO. Они будут объединять блоки памяти в страницы и очищать кэш.
Основной упор в совершенствовании технологий AMD делает на улучшении одновременной многопоточности и росте числа инструкций за один такт IPC. В отличие от предыдущих реализаций в ядрах Bulldozer используется не кластерная многопоточность. Модульность заменяется полноценными ядрами, что приведет к увеличению количества операций с числами, с плавающей точкой. В Zen на каждое ядро выделяется по два потока. Кэши L2 и L3 увеличены до 512 Кб и 2 Мб, естественно, на каждое ядро. Для декодированных микроопераций используется отдельный кэш.
Экономичность
Помимо наращивания вычислительных ресурсов, в процессорах нового поколения реализована новинка, именуемая «pure power». Она обеспечивает режимы оптимального использования питания, в зависимости от нагрузки процессора. Все это позволяет снизить не только энергопотребление системы, но также и шум от системы охлаждения. Как заявляет производитель, большое количество встроенных в чип датчиков управляются искусственным интеллектом. Непрерывный мониторинг в сочетании с последним, помогают заранее предугадывать, какой будет нагрузка.
«Precision boost» предоставляет возможность управления частотой процессора с шагом в 25 Мгц. Благодаря этому удается избежать сброса очереди команд. Искусственный интеллект в состоянии предугадывать не только нагрузку, но и то, какие инструкции следует загрузить в кэш. Еще одно новшество, технология «smart prefetch», позволяет правильно размещать данные, которые использует исполняемый код. Опять же, основанные на нейронной сети эти механизмы будут обучаться, и адаптироваться под нужды кода.
Выводы
Эффективность работы современных процессоров определяется не только ростом производительности, но также и экономичностью. В новых процессорах Ryzen, построенных на архитектуре Zen, производительность увеличится на 40%. Вместе с тем уменьшается и энергопотребление, за счет встроенных механизмов мониторинга. В основе их работы лежат принципы «умного предсказания», которые в долгосрочной перспективе также планируется совершенствовать.
