AMD Zen: detaily architektury odhalují masivní jádra
23.8.2016, Jan Vítek, aktualita
Nedávno nám společnost AMD slíbila, že brzy dodá další podrobnosti týkající se architektury Zen, což také učinila. Dle těchto informací si pro nás chystá vskutku dobře vybavená procesorová jádra, která starší generace snadno zastíní.
AMD představila detaily o architektuře Zen na symposiu Hot Chips v Cupertinu, kde NVIDIA prezentovala svůj Parker. Jasně také identifikovala tři oblasti, na které se Zen zaměřil, a to výkon, datová propustnost a efektivita. Co se týče trhu s procesory, AMD chce oslovit uživatele hledající vysoký výkon, a to rovnou i nadšence. Zvláště ve vícevláknovém výkonu by měly Zeny vytvořit velkou konkurenci i pro moderní Intely a nás bude už brzy velice zajímat, jaké ceny bude AMD chtít nasadit, což leccos napoví i o výkonu nových procesorů.
Očekává se, že procesory Zen budou pro AMD vyrábět na svých 14nm FinFET linkách továrny Global Foundries a služeb Samsungu využito nebude, ale to je podružné. Stále omílaným faktem také je, že oproti nejnovější iteraci Bulldozeru (což je Excavator v čipech Carrizo a Bristol Ridge) mají Zen nabídnout o 40 procent vyšší počet instrukcí na takt. Dle firemních benchmarků, jež mají ale mezi lidmi podobnou váhu jako předvolební sliby, měl osmijádrový Zen "Summit Ridge" potrápit i moderní Broadwell-E s taktéž osmi jádry a srovnaným taktem.
Základním stavebním kamenem Zenu je CCX, čili CPU complex, což jsou čtyři procesorová jádra napojená na společnou 16cestnou L3 cache s kapacitou 8 MB, která je rozdělena na čtyři 2MB části, čili bloky. Všechna jádra mohou přistupovat ke každé z těchto částí se stejným zpožděním. Každé jádro pak má k dispozici vlastních 512 kB L2 cache (osmicestná) a cílem dle AMD bylo především to, aby jádra měla k L2 i L3 co nejrychlejší přístup bez zbytečného zpoždění a nezapomnělo se pochopitelně ani na L1 cache, 64 kB instrukční (4-way) a 32 kB datové (8-way). Zde také můžeme vidět, proč AMD mluví o zvýšení datové propustnosti, neboť slibuje, že v případě L1 a L2 cache bude dvojnásobná a v případě L3 dokonce pětinásobná.
Každé procesorové jádro dokáže zpracovávat najednou dvě vlákna, ale to neznamená, že pouze toto stačí na ohlášené osmijádrové procesory. Ty ponesou dva CCX, čili osm fyzických jader pro zpracování šestnácti vláken.
Každé jádro Zen má ve svém klastru pro celočíselné výpočty čtyři aritmetické jednotky ALU a dvě AGU (Address Generation Units) a celkově je oproti Excavatoru masivnější. AMD se také rozhodlo využít namísto write-through L1 cache typ write-back, což mělo odstranit prodlevy a daleko nižší zpoždění mají mít také cachovací operace load a store. Dále tu máme instrukční plánovače pro celočíselné a FP operace, jejichž počet narostl na 84 a 96 a samotné FPU má nyní fronty pro operace retire, load a store prodlouženy na 192, 72 a 44 oproti 128, 44 a 32 u Excavatoru. Každé FPU má také dvě jednotky pro šifrování (AES) a podporuje sady SSE, AVX1, AVX2, AES, SHA a pochopitelně i MMX.
Očekávané SMT (Simultaneous Multi-Threading), čili zpracovávaní dvou vláken v jednom procesoru na motivy Hyperthreadingu od Intelu, je jednou z nejočekávanějších technologii, kterou má Zen přinést. I v tomto případě se bude osmijádrový procesor operačnímu systému ohlašovat jako šestnáctijádrový a my můžeme vidět, že většina hardwarových zdrojů bude sdílena a k dispozici tomu vláknu, které si je dříve nárokuje a jen minimum z nich (fronty) bude mezi ně rozděleno. Zen dále nabídne podporu nových instrukcí, a to ADX, RDSEED, SMAP, SHA1, XSAVEC, CLZERO a PTE Coalescing, přičemž ty dvě poslední jsou vyhrazeny pouze procesorům AMD a o nich se zatím toho moc nedozvíme.
Procesory AMD jsme doposud neměli spojeny s vysokou energetickou efektivitou, i když za tím stálo především to, že všechny prodávané FX vycházející z Bulldozeru jsou stále 32nm CPU. To se tak má změnit především díky 14nm procesu FinFET, ovšem AMD zapracovalo na efektivitě i vylepšením architektury.
Zdroj: AMD
Očekává se, že procesory Zen budou pro AMD vyrábět na svých 14nm FinFET linkách továrny Global Foundries a služeb Samsungu využito nebude, ale to je podružné. Stále omílaným faktem také je, že oproti nejnovější iteraci Bulldozeru (což je Excavator v čipech Carrizo a Bristol Ridge) mají Zen nabídnout o 40 procent vyšší počet instrukcí na takt. Dle firemních benchmarků, jež mají ale mezi lidmi podobnou váhu jako předvolební sliby, měl osmijádrový Zen "Summit Ridge" potrápit i moderní Broadwell-E s taktéž osmi jádry a srovnaným taktem.
Základním stavebním kamenem Zenu je CCX, čili CPU complex, což jsou čtyři procesorová jádra napojená na společnou 16cestnou L3 cache s kapacitou 8 MB, která je rozdělena na čtyři 2MB části, čili bloky. Všechna jádra mohou přistupovat ke každé z těchto částí se stejným zpožděním. Každé jádro pak má k dispozici vlastních 512 kB L2 cache (osmicestná) a cílem dle AMD bylo především to, aby jádra měla k L2 i L3 co nejrychlejší přístup bez zbytečného zpoždění a nezapomnělo se pochopitelně ani na L1 cache, 64 kB instrukční (4-way) a 32 kB datové (8-way). Zde také můžeme vidět, proč AMD mluví o zvýšení datové propustnosti, neboť slibuje, že v případě L1 a L2 cache bude dvojnásobná a v případě L3 dokonce pětinásobná.
Každé procesorové jádro dokáže zpracovávat najednou dvě vlákna, ale to neznamená, že pouze toto stačí na ohlášené osmijádrové procesory. Ty ponesou dva CCX, čili osm fyzických jader pro zpracování šestnácti vláken.
Každé jádro Zen má ve svém klastru pro celočíselné výpočty čtyři aritmetické jednotky ALU a dvě AGU (Address Generation Units) a celkově je oproti Excavatoru masivnější. AMD se také rozhodlo využít namísto write-through L1 cache typ write-back, což mělo odstranit prodlevy a daleko nižší zpoždění mají mít také cachovací operace load a store. Dále tu máme instrukční plánovače pro celočíselné a FP operace, jejichž počet narostl na 84 a 96 a samotné FPU má nyní fronty pro operace retire, load a store prodlouženy na 192, 72 a 44 oproti 128, 44 a 32 u Excavatoru. Každé FPU má také dvě jednotky pro šifrování (AES) a podporuje sady SSE, AVX1, AVX2, AES, SHA a pochopitelně i MMX.
Očekávané SMT (Simultaneous Multi-Threading), čili zpracovávaní dvou vláken v jednom procesoru na motivy Hyperthreadingu od Intelu, je jednou z nejočekávanějších technologii, kterou má Zen přinést. I v tomto případě se bude osmijádrový procesor operačnímu systému ohlašovat jako šestnáctijádrový a my můžeme vidět, že většina hardwarových zdrojů bude sdílena a k dispozici tomu vláknu, které si je dříve nárokuje a jen minimum z nich (fronty) bude mezi ně rozděleno. Zen dále nabídne podporu nových instrukcí, a to ADX, RDSEED, SMAP, SHA1, XSAVEC, CLZERO a PTE Coalescing, přičemž ty dvě poslední jsou vyhrazeny pouze procesorům AMD a o nich se zatím toho moc nedozvíme.
Procesory AMD jsme doposud neměli spojeny s vysokou energetickou efektivitou, i když za tím stálo především to, že všechny prodávané FX vycházející z Bulldozeru jsou stále 32nm CPU. To se tak má změnit především díky 14nm procesu FinFET, ovšem AMD zapracovalo na efektivitě i vylepšením architektury.
Zdroj: AMD
