2017年3月2日晚10:00,銳龍AMD Ryzen處理器正式解禁,AMD在美國正式發布了全新架構的Ryzen(中文名“銳龍”)處理器,核心效能提升52%,終于擺脫了核心效能低下的包袱,一舉和Intel旗艦產品看齊,首發三款產品分別為Ryzen 7 1700、Ryzen 7-1700X以及Ryzen 7 1800X,售價則分別為2499元、3099元和3999元,
AMD、Intel——x86處理器市場上這一對相愛相殺的好“基友”,不知不覺已經糾纏了將近半個世紀,上演著一幕又一幕精彩的大戲,牽動著整個行業和無數用戶的神經。
憑借著無比雄厚的實力,Intel一直都是個巨無霸般的存在,在微處理器乃至整個半導體行業內都是呼風喚雨,隨便吼一吼泰山都會抖三抖。
AMD則是個不屈不撓的斗士。雖然整體規模無法和對手相比,始終活在Intel的陰影之下,但從來不乏頑強的戰斗力,時不時就會讓Intel很難受。
這么多年,熬走了Cyrix,熬走了VIA,只剩下孤身一人,對抗著Intel。
AMD最輝煌的時刻,莫過于2000-2005年的K7、K8時代,憑借高性價比、高超頻性籠絡了無數忠實粉絲,速龍、毒龍、閃龍、皓龍的名號響徹大江南北。
而且那個時候,AMD在技術創新上的突破也是令人贊嘆,64位指令集、集成內存控制器、原生雙核心、HT超傳輸總線等等都走在了Intel前邊,不少技術都讓Intel不得不跟隨其后。
三十年河東,三十年河西。Intel最終從奔騰4的泥潭中走了出來,全新的酷睿重新樹立了自己龍頭老大的地位,鋪開一條康莊大道,一直走到今天。
AMD苦心打造、志在必得的“推土機”卻是馬力不足,未能延續輝煌,逐漸失守高端市場,這幾年幾乎是完全的戰略性放棄。
不過還好,AMD很有戰略眼光地收購了ATI,得到了強大的GPU圖形技術,從而能夠打造更完整的平臺和生態,APU風行天下,在主流和低功耗領域廣受歡迎。
這些年,Intel在江湖上成了“孤獨求敗”,也變得懶惰了,而且隨著PC市場的成熟與穩定,移動浪潮的興起,Intel越發變得意興闌珊。
Tick-Tock戰略堅持了幾代之后開始放緩,新工藝推遲,新產品提升幅度緩慢,搞得怨聲載道。連續幾代處理器產品,每次的性能提升都只有個位數,而且還發生了兩次簡單提升頻率、優化優化就號稱全新一代產品的事情,簡直有些匪夷所思。
這就是沒有競爭的惡劣后果,也是AMD最大的使命所在。
AMD當然不甘心墮落,2012年的時候就重新請回了曾經在AMD工作多年、主導過Athlon 64/Opteron 64/HT總線/64位指令集設計的超級大神Jim Keller,全面負責領導AMD處理器架構設計,開發兼具高性能與低功耗的全新內核。
Ryzen 7 處理器全球首發開箱
這,就是如雷貫耳的Zen。
Zen這個單詞說起來很簡單,就是中國佛教里的禪宗,有很強烈的哲學意味,也很流行,不少產品都喜歡將其作為命名元素,比如說創新的Zen系列播放器。
AMD以此作為代號,意在強調追求不同CPU設計原則之間的平衡,結果也得到了普遍認可,可以說已經深入玩家內心。
在最終產品命名上,AMD也保留了Zen元素,并且從NASA New Horizons(新地平線)冥王星探測任務中得到靈感,最終將新一代處理器命名為Ryzen,暗含著Risen(崛起)的意味,相當巧妙。
Ryzen的中文名為銳龍,沿襲了AMD龍系列命名方式,而“銳”這個字既和Ryzen起始發音接近,也有銳意進取的意思,很是貼切。
Zen架構的消息從2015年初就開始不斷傳出,而且上來就讓人充滿期待:全新的14nm制造工藝、真正全新的硬件架構設計、多核心且首次支持同步多線程、理論性能相比推土機的終極版本挖掘機提升多達40%對標高端i7、重新大戰服務器市場……
這一幕是不是很熟悉?沒錯,當年推土機發布之前也是如此,各方面都令人期待,結果卻是期望越大失望越大,所以這一次大家都變得十分謹慎,更何況還有個習慣性不靠譜的豬隊友GlobalFoundries,工藝能不能跟上令人憂慮。
不過,AMD終于沒有讓我們失望。Zen各種消息不斷曝光,規格兇猛的同時性能也很彪悍,AMD更是多次公開展示,直接拿Intel頂級發燒平臺作對比,彰顯十足信心。
最終,Zen架構以Ryzen的名義來到了我們面前,性能甚至超出預期。IPC(每時鐘周期指令數)這個最基礎、核心的指標上,Ryzen相比于挖掘機竟然猛增了多達52%,大大超出本就看似不可思議的預定目標。
更令人喜出望外的是,AMD沒有“趁火打劫”,性能對決Intel高端平臺的同時,價格卻要便宜得多,尤其是旗艦甚至比對手便宜一半還多!
有性能,更有性價比,那個讓大家鐘愛的AMD終于強勢回來了,未忘初心。
不得不說,Intel這次確實輕敵了,似乎完全沒想到AMD真的能夠兌現承諾,部分產品已經開始閃電降價,產品線也開始調整。這頭快要睡著的雄獅,終于被扎醒了,AMD做到了!
【Zen架構探究:性能暴漲52%的秘密】
架構設計,是一款處理器各方面實際表現的根基,直接決定著產品的層次與成敗。AMD推土機折戟沉沙,就是因為架構設計不完全合理,不適應當前應用需求。Intel酷睿表現優異,就是因為架構上十分優秀。
AMD Zen,則是另一個優秀的代表作,處處都體現著無數設計師、工程師無上的智慧,堪稱技術與藝術的完美結合。
關于AMD Zen架構的設計和特點,之前我們已經陸陸續續介紹過很多次,這里再來一次匯總。
當然了,微處理器架構設計是十分高深的學問,一般人能理解表層毛皮就不錯了,這里我們也不會太過深入和專業,就是浮光掠影地大致了解一下,知道它的一些主要特點就行了。
產品設計要遵循一定的原則,一切都以實現特定目標為前提。AMD Zen在設計過程中,重點關注四個方面:
1、性能:增強指令級并行(ILP),改進單線程性能。
2、吞吐力:增強緩存和預取器引擎的數據率,并通過同步多線程(SMT)高性能地處理流水線。
3、效率:低功耗設計理念,智能管理活躍和空閑功耗,釋放硅晶片潛力,消除影響能耗的不利元素。
4、伸縮性:模塊化的四核心基礎結構(CCX),連接新的Infinity Fabric互連總線,從而可以高效地伸縮,集成其他AMD IP模塊并與之高效通信。
性能方面,Zen微架構相比AMD此前的桌面設計有著質的飛躍,尤其是指令調度器窗口增大了75%,發射寬度和資源增大了50%,可以讓Zen向執行單元調度、發送更多工作。
更進一步地,新的微操作緩存(micro-op cache)可以讓Zen在使用頻繁訪問微操作的時候繞過二級和三級緩存。
Zen還有基于神經網絡的分支預測單元,可以更智能地為下一步工作準備合理的指令、路徑。
最后,Zen架構還可以使用同步多線程,提高對計算流水線的使用率。
所有這些結合起來,就為Zen出色的單線程能力奠定了基礎。
高性能的引擎需要及時、充足的燃料才能發揮最大效率,Zen架構的吞吐能力就做到了這一點,最主要的變化就是重構了緩存層次,每個核心都有自己的64KB一級指令和數據緩存、512KB二級緩存,然后每四個核心共享8MB三級緩存。
這套緩存還有精巧的學習預取器配合,可以高效率地將應用數據送入緩存,以便立即執行。
綜合起來,Zen每個核心的緩存帶寬是挖掘機的將近5倍。
Zen架構采用了GlobalFoundries新的高能效14nm FinFET制造工藝,而且是專為高密度優化的版本,可以縮小CPU內核面積、降低運行電壓。
Zen還集成了AMD最新的低功耗設計理念,比如剛才提到的微操作緩存就能減少對功耗很敏感的偏遠緩存,大量的時鐘柵極則能將動態功耗降到最低,還有個堆棧引擎,可以降低分派器的累積功耗。
尤為值得一提的是,Zen汲取了AMD APU團隊優秀的功耗管理技術,從而讓Zen在低功耗移動領域和高端發燒級桌面領域都能應付自如。
Zen架構產品的基礎模塊叫做CPU Complex(CCX),原生四核心八線程,內置64KB×4=256KB一級指令和數據緩存、512KB×4=2MB二級緩存、8MB三級緩存。
Ryzen 7系列產品就是兩個CCX組成的,總計8個核心、16個線程、512KB一級緩存、4MB二級緩存、16MB三級緩存。當然還可以繼續向上累加。
CCX中的每個核心都可以單獨開關,所以還能變出雙核心四線程、六核心十二線程甚至是三核心六線程等不同配置的產品,從而滿足桌面、筆記本、服務器、高性能計算等不同領域的需求。
不同的CCX模塊之間通過高速的Infinity Fabric總線互通。這是一種彈性的、一致性的界面/總線,可以在CPU內核中高效集成不同IP模塊,方便不同CCX、系統緩存和IO/內存、PCI-E控制器之間快速交換數據。
它還給了Zen架構強大的指令與控制能力,建立了敏感的反饋循環機制,可以實時估算、調整核心電壓、頻率、功耗、頻率等等,這也是下一章節要說的SenseMI技術的基礎。
如果你對Zen架構的更多細節設計和功耗管理感興趣,可以參考以下介紹,具體我們就不再展開了。
Zen內核設計
關鍵性能和功耗改進
核心功能單元布局
神經網絡預測
二級緩存
三級緩存
Shadow Tag Macro
CCX模塊
SMT同步多線程
Zen物理設計
時鐘分布
標準單元庫
單個核心兼顧高性能與低功耗
精準功耗控制
每個核心線性調整
核心變量數據
LDO
精準加速
能效比挖掘機提高了最多3.7倍
【Zen五大智能神技:性能功耗兩相宜】
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