Все представители прессы, которые присутствовали на IDF, были приглашены на закрытое мероприятие от AMD. На пресс-конференции производитель рассказал детали архитектуры Zen и новых процессоров. Впервые были названы технические подробности, о которых ранее не сообщалось.
AMD потратила два года на создание архитектуры Zen, преследуя три основные цели. Во-первых, новые процессоры должны обеспечивать максимально возможную производительность, что естественно для любой новой архитектуры. Во-вторых, производитель хотел увеличить пропускную способность, которая была слабым местом поколения Bulldozer. Наконец, новые процессоры должны быть энергоэффективными (здесь Bulldozer также не показал хороших результатов).
Слайды презентации новой архитектуры Zen от AMD
Даже не гладя на архитектуру Zen в деталях, можно предположить, что AMD собирается вплотную подойти к спецификациям архитектуры Broadwell. Это будет ясно и в дальнейшем, когда мы поговорим о Zen подробнее. Схожий конвейер и конфигурация кэша, как у Broadwell, а также 14-нм техпроцесс FinFET, соответствующий процессорам Skylake, будут основными темами, о которых будет идти речь.
Чтобы достичь высокой многопоточной производительности AMD в процессорах Zen добавила поддержку SMT (Simultaneous Multithreading), как и Intel. Также имеются улучшения в блоке предсказания ветвлений, что увеличивает шанс выполнения правильных инструкций вовремя. AMD добавила к трем уровням кэша еще и кэш микро-операций, улучшила возможности обмена данными между кэшами и внесла ряд оптимизаций. Принятые меры позволили увеличить число выполняемых инструкций за такт (IPC) на 40%, но тому также способствовали улучшенный диспетчер и оптимизация ресурсов работы с памятью.
Слайды презентации новой архитектуры Zen от AMD
Конечно, ядра должны давать высокую вычислительную производительность, но и обмен данными не должен упираться в ограничения пропускной способности интерконнекта. AMD улучшила блок Pre-Fetcher и структуру кэша L3 объемом 8 Мбайт. Свой вклад вносит более крупный кэш L2 (512 кбайт?) для инструкций и данных, но AMD не называет его точного размера. Кэш L1 составляет 64 кбайт для инструкций и 32 кбайт для данных, он также был ускорен в плане задержек. Все это позволило AMD заявить о приросте пропускной способности кэша в пять раз по сравнению с Bulldozer.
Внутренняя структура кэша позволяет обмениваться данными между кэшами L1 и L2 в ядре с пропускной способностью 32 байта за такт. В случае инструкций возможна передача только из кэша L2 в L1. Данные могут передаваться между двумя кэшами в двух направлениях. Пропускная способность 32 байта за такт как раз обеспечивается в двух направлениях. Между кэшем L2 и L3 мы получаем тоже обмен в двух направлениях с пропускной способностью 32 байта за такт.
Кроме изменений внутренней структуры важное влияние на увеличение производительности оказала поддержка SMT. Как и у процессоров Intel, технология SMT превращает физическое ядро в два логических, что позволяет одновременно выполнять два потока. Похоже, что AMD во многом скопировала работу SMT у Intel, но ничего зазорного в этом мы не видим.
Повышение эффективности благодаря оптимизации техпроцесса и архитектуры
Кроме увеличения производительности AMD смогла добиться увеличения эффективности вместе со снижением энергопотребления. Причина кроется не только в новом техпроцессе, но и улучшениях архитектуры. Например, важную роль играет стробирование (clock gating), когда разные области процессора могут работать с разными частотами и напряжениями. Также работа кэша L1 Write Back, кэша Micro-Op и Stack Engine была оптимизирована, чтобы снизить энергопотребление. А именно, AMD попыталась минимизировать число операций чтения и записи данных и инструкций.
Слайды презентации новой архитектуры Zen от AMD
Увеличение эффективности AMD обуславливает и переходом на 14-нм техпроцесс FinFET. Процессоры изготавливаются на мощностях Globalfoundries. Потенциал для роста в будущем тоже имеется. Globalfoundries планирует отказаться от 10-нм техпроцесса, чтобы сразу перейти на технологию 7 нм.
AMD сравнивает усилия, затраченные на разработку архитектуры Zen, со своими прошлыми архитектурами, в том числе Bulldozer, Piledriver, Steamroller и Excavator. Похоже, что компания довольна результатам. Но архитектура Zen – это только первый шаг, причем первые продукты появятся на рынке лишь через шесть месяцев. Но AMD уже говорит о дальнейшем прогрессе с архитектурой Zen+.
AMD с Zen – на поколение позади Intel
Слайды презентации новой архитектуры Zen от AMD
На мероприятии демонстрировалась система на Summit Ridge, настольной версии процессора с архитектурой Zen. Процессор Summit Ridge устанавливается в платформу AM4, он содержит до восьми ядер, что позволяет выполнять до 16 потоков. Поддерживаются все современные технологии, такие как DDR4, PCI Express 3.0 и новые интерфейсы ввода/вывода. Но AMD пока не стала делиться подробностями о тактовых частотах. Компания сравнила систему Summit Ridge с процессором Intel Core i7 Broadwell-E, который тоже имеет восемь ядер и 16 потоков. Обе системы были сконфигурированы идентично и работали на 3,0 ГГц. Конфигурация памяти тоже была идентичной. AMD представила результаты теста Blender CPU Render, где оба процессора дали почти идентичную производительность.
Кроме настольной версии Summit Ridge, AMD также впервые показала серверную SoC Naples. Она тоже базируется на архитектуре Zen, но содержит 32 физических ядра и 64 потока. На сцене была показана материнская плата, оснащенная двумя SoC Naples.
К концу года ожидается выпуск небольших партий
AMD, похоже, всерьез нацелилась на то, чтобы представить первые процессоры Zen в ограниченных количествах до конца года. А именно, high-end настольные процессоры с кодовым названием Summit Ridge. А уже в первом квартале 2017 планируется более широкая доступность новых CPU. Что касается Naples и серверного рынка, AMD планирует первые поставки до конца второго квартала 2017. В следующем году должны появиться APU на основе Zen, которые опираются на встроенные GPU с архитектурой Polaris.
После презентации остались несколько вопросов. Но журналисты так и не смогли узнать тактовые частоты или точного наименования новых процессоров. То же самое касается и цены. Сравнение между процессорами Summit Ridge и Broadwell-E в тесте Blender все же ориентировано на многопоточную производительность. AMD пока что не приводит тестов однопоточной производительности.
В любом случае, демонстрация AMD в Сан-Франциско получилась весьма обещающей. Все же на рынке процессоров доминирует Intel, и конкурент здесь бы не помешал. Будем надеяться, что архитектура Zen сможет изменить ситуацию на рынке. Если новые процессоры AMD смогут обойти предыдущее поколение Intel – это уже будет достижением. Осталось дождаться независимых тестов процессоров AMD.
