Страница 4: SenseMI и XFR

Технология SenseMI состоит из Pure Power, Precision Boost, Extended Frequency Range, Neural Net Prediction и Smart Prefetch.

Pure Power призвана гарантировать сохранение прежнего уровня производительности при снижении энергопотребления. Технологию нельзя назвать новой, она просто была оптимизирована для архитектуры Zen. AMD установила на кристалл CPU сотни датчиков температуры, напряжения и частоты. В частности, используются 48 датчиков, которые отслеживают подачу напряжения в разны областях. Имеется еще 20 температурных датчиков и девять так называемых сенсоров droop. Они отслеживают падение напряжения под нагрузкой. Сотни сенсоров подразумевают, что AMD установила не только быстрые датчики, но и менее скоростные модели в некритичных областях, что позволило отслеживать несколько тысяч критических путей.

Датчики сопровождаются и другой измерительной электроникой. На основе собранных данных рисуется кривая напряжения/частоты – для каждого процессора и нескольких температурных диапазонов. Эта кривая напряжения/частоты затем прошивается в процессор, который будет использовать ее в своей работе. Соответственно, для значения частоты будет выбираться оптимальное напряжение.

Precision Boost позволяет более тонко управлять частотой, технология работает совместно Pure Power. Она базируется на тех же сенсорах и почти идентичной измерительной электронике, цель заключается в получении более высоких частот при прежнем энергопотреблении. Новая инфраструктура Infinity Control Fabric используется и здесь. Precision Boost позволяет увеличивать частоты CPU на уровень до 25 МГц. Классические состояния Boost States дают только восемь градаций с шагом только 100 МГц. В новой архитектуре Zen все иначе, доступны до 100 градаций, которые можно настроить с шагом в 25 МГц. Также процессор может менять данные состояния менее чем а 1 мс. Также изменение возможно во время выполнения кода – ранее этого тоже не было.

На RYZEN Tech Day AMD много говорила об эффективности и о том, как ее достичь. Конечно, здесь важны и напряжения, и распределение питания. AMD использует термин LDO (linear low drop out), хотя Intel предпочитает FIVR (Fully Integrated Voltage Regulator). Напомним, что FIVR стало одной из существенных инноваций первых процессоров "Haswell". С интеграцией системы стабилизации напряжений Intel упростила подсистему питания материнских плат, которым раньше приходилось подавать на упаковку CPU пять разных напряжений: Vcore, Vgpu, VCCSA, VCCIO и PLL. Кроме того, данный шаг позволил Intel более эффективно управлять питанием процессора, что привело к экономии энергопотребления.

По информации AMD, LDO получилось реализовать намного проще, технология обеспечивает увеличение эффективности до 95% на стандартных сценариях, причем напряжение каждого ядра процессора выставляется независимо. То же самое возможно и с FIVR, но цепь питания/управления там намного крупнее, поэтому и менее эффективна. Будет интересно посмотреть на результаты тестов энергопотребления и сравнить их с производительностью, чтобы рассчитать эффективность.

Дополнительные слои в кристалле и другие компоненты гарантируют, что питание через LDO поступит в нужное место. Конечно, стабильная подача напряжения через VRM по-прежнему важна, но LDO является принципиально важной системой, которая располагается близко к питаемым компонентам и знает их потребности лучше всего. Поэтому она может наилучшим образом управлять питанием. В случае RYZEN 7 1800X LDO управляет всеми физическими ядрами по-отдельности, подавая на них нужно напряжение. Подобная индивидуальная система питания отличается от предыдущих подходов, когда "слабое звено", то есть ядро с самым высоким напряжением для работы на нужной частоте, задавало питание всего процессора. AMD теперь может управлять питанием ядер намного более тонко, что повышает эффективность.

XFR для тонкой настройки

Для увеличения потенциала разгона AMD добавила функцию Extended Frequency Range (XFR). В зависимости от системы охлаждения, процессор с помощью этой технологии может работать на существенно более высоких тактовых частотах. Частоты XFR могут быть как выше, так и ниже значений Precision Boost. Технология должна обеспечить существенный рост производительности процессоров Zen при использовании водяного охлаждения или жидкого азота.

Мы постараемся пояснить работу XFR и различных состояний P- и Boost States на примере RYZEN 7 1800X. Из восьми P-состояний интересны только верхние три. P2/Pmin является состоянием бездействия под Windows, частота составляет 2,2 ГГц. Конечно, процессор может работать и на меньших частотах, но P2/Pmin является стартовой планкой, с которой процессор может быстро переключаться на более быстрые состояния. Процессор переходит в состояние P1 на 3,2 ГГц при малой нагрузке, но совсем не полной. Состояние P0 соответствует базовой частоте 3,6 ГГц. С данной точки операционная система отказывается от управления P-состояниями и передает контроль полностью процессору. Который начинает оперировать с разными состояниями Boost.

В случае RYZEN 7 1800X более двух ядер CPU могут разгоняться с 3,7 ГГц до 4,0 ГГц. Кроме того, имеются расширенные частотные диапазоны XFR. В случае RYZEN 7 1800X частота может достигать 4,1 ГГц, но только для двух ядер. То есть XFR срабатывает, когда выполняются определенные условия. В случае RYZEN 7 1800X и 1700X процессор не должен выбрать заданный предел по энергопотреблению, а также работать с температурой Tcase меньше 59,9 °C, которая измеряется на распределителе тепла. В случае RYZEN 7 1700 допустима температура Tcase 71,3 °C, то есть тактовые частоты XFR могут увеличиваться даже при большем нагреве.

Так что если вы хотите использовать XFR, следует обзавестись хорошим кулером, который будет удерживать температуру Tcase ниже предельного уровня. Кроме того, XFR ограничена нагрузкой на два ядра. Впрочем, нам еще предстоит увидеть, насколько существенным станет влияние XFR на практике. Зависимость от охлаждения приводит к тому, что сравнивать процессоры напрямую становится сложнее. Впрочем, при разгоне XFR можно выключить. Как только пользователь меняет такие значения, как базовую частоту или множитель, процессор больше не активирует механизмы Boost и XFR.

Для повышения производительности и эффективности современных процессорных архитектур очень важны такие меры, как предсказание будущих вычислений. AMD обещает существенное улучшение в этой сфере благодаря технологии Neural Net Prediction. AMD даже говорит об искусственном интеллекте в процессоре, хотя это, конечно, преувеличение, поскольку здесь все зависит от программной поддержки. AMD удвоила таблицу Branch History Table для улучшения предсказаний. Технология Smart Prefetch обеспечивает эффективную предварительную выборку данных, чтобы они в нужное время оказались в соответствующих кэшах или регистрах. Объем общего кэша L3 у Summit Ridge составляет 16 Мбайт, к нему добавляются 4 Мбайт кэша L2.