Zen (mikroarhitektuur)

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search

Zen on koodnimi AMD protsessorite mikroarhitektuuri põlvkonnale, mida esmalt kasutati nende Ryzen seeria protsessoritega 2017 veebruaris.[1] Esimesed Zen baasil protsessorid koodnimega "Summit Ridge" jõudsid turgudele märtsi alguses 2017 ning Zen baasil Opteron serveri protsessorid on oodatud 2017. aasta teises kvartalis,[2] ja Zen baasil APUd on oodatud 2017. aasta teises pooles.

Zen baasil protsessorid kasutavad 14nm FinFET protsessi ning on väidetavalt energiasäästlikumad ja suudavad käitleda tunduvalt rohkem instruktsioone tsükli kohta kui AMD eelnev Bulldozer arhitektuur. SMT ehk AMD versioon lõimtöötlusest on implementeeritud, mis lubab igal tuumal jooksutada kahte lõime. Vahemälu süsteem on ümber disainitud ning L1 vahemälu on nüüd write back. Lisaks kasutavad Zen baasil protsessorid AM4 pesasid, mis toovad kaasa DDR4 toe.[3]

Zen põhineb süsteemikiip (SoC) disainil.[4] Koos protsessori tuumadega on ühel kiibil ka mälu, PCIe, SATA ja USB kontrollerid. Sellel on eelised ribalaiuses ning võimsuses, kuid sellele arvelt on kiip keerukam ja kivi kompaktsem.[5] SoC disain lubab Zen mikroarhitektuuril skaleeruda sülearvutitest kuni tipptaseme lauaarvutite ning serveriteni.

Disain[muuda | muuda lähteteksti]

Lihtsustatud illustratsioon Zen mikroarhitektuurist

AMD kohaselt on Zen arhitektuuri põhieesmärk suurendada jõudlust tuuma kohta.[6][7][8] Uued või arendatud funktsioonid:

  • L1 vahemälu on muudetud write-though asemel write-back mäluks, mis võimaldab madalamat latentsusaega ja suuremat ribalaiust.
  • SMT arhitektuur lubab kahte lõimu ühe tuuma kohta.
  • Neli ALUd(arithmetic logic unit), kaks AGUd (address generation unit) ja kaks FPUd (floating-point unit) tuuma kohta.[9]
  • Värskelt tutvustatud UC (micro-operation cache or uop cache, μop cache).[10]
  • Iga SMT tuum saab täideviia kuni kuus mikro-tehet (micro-ops) tsükli kohta.[11]
  • Peaaegu kaks korda kiirem L1 ja L2 vahemälu ribalaius ning kogu L3 vahemälu ribalaius kuni 5 korda kiirem.
  • Clock gating.
  • Eraldi pinumootor, et muuta pinu pointerit, sarnane Intel Haswell ja Broadwell protsessoritega.[12]
  • Liikumise eemaldamise meetod, mis vähedab füüsilist andmete liigutamist, et vähendada voolutarvet.
  • RDSEED tugi ehk suure jõudlusega suvalise numbri generaator.[13]
  • Tugi SMAP, SMEP, XSAVEC/XSAVES/XRSTORS, XSAVES, CLFLUSHOPT, CLZERO ja ADCX instruktsioonidele.[13]
  • AVX2, ADX, SHA tugi.
  • PTEde (page table entry) ühendamine, mis ühendab 4 kiB lehetabelid 32 kiB suurustesse lehtedesse.
  • Pure Power, Smart Prefetch, Neural Net Prediction, Precision Boost, Extended Frequency Range(XFR).[14]

Zen arhitektuur on ehitatud 14nm FinFET protsessiga, mida viib läbi GlobalFoundries,[15] andes parema effektiivsuse kui 32nm ja 28nm töötlusega nagu varasematel AMD FX CPUdel ja AMD APUdel.[16] "Summit Ridge" Zen perekonna CPUd kasutavad AM4 pesa ja toetavad DDR4 mälusid ning 95W nõutavat jahutusvõimsust (TDP - thermal design power).[16]

Iga Zen tuum suudab dekodeerida nelja instruktsiooni igas kellataktis ja sisaldab mikro operatsioonide vahemälu, mis varustab kahte plaanurit, üks täisarvude ja teine ujukomade segmendi jaoks.[17]

L1 vahemälu on 64 KiB instruktsioonide jaoks iga tuuma kohta ja 32 KiB andmete jaoks iga tuuma kohta. L2 vahemälu suurus on 512 KiB tuuma kohta ja L3 vahemälu on 1-2 MB tuuma kohta.

Arendus[muuda | muuda lähteteksti]

AMD alustas Zen mikroarhitektuuri planeerimist vahetult peale Jim Kelleri taaspalkamist augustis 2012.[18] AMD avalikustas Zen arhitektuuri ametlikult 2015. aastal.

Tiimi, kes vastutas Zen arhitektuuri arendamise eest, juhtis Keller (kes lahkus 2015. aasta septembris peale kolme aastat ametis olemist)[19] ja AMD kauaaegne töötaja ja peaarhitekt Michael Clark.[20]

Zen oli originaalselt planeeritud 2017. aastasse peale ARM64 baasil K12 mikroarhitektuuri, kuid AMD 2015 Financial Analyst Day-l avalikustati, et K12 on edasi lükatud, et keskenduda Zen disainile ja sellega turule jõuda juba 2016. aastal[21] ja esimest Zen baasil protsessorit võiks oodata 2016. aasta oktoobris.[22]

Novembris 2015 raporteeris allikas AMDst, et Zen mikroprotsessorid on testitud ja töötavad vastavalt ootustele ning ilma suuremate kitsaskohtadeta.[23]

Detsembris 2015 levisid kuuldused, et Samsungiga võidakse sõlmida leping, et nemad oleksid üheks AMD 14nm FinFET protsessorite tootjateks, kaasaarvatud nii Zen kui ka AMD arendatav Polaris GPU arhitektuur.[24] Seda kinnitas AMD 2016. aasta juulis, kui kuulutas välja, et tooted olid edukalt toodetud Samsungi 14 nm FinFET protsessiga.[25] Kui AMD väitis, et Samsungi kasutatakse vaid juhul, kui selleks peaks vajadus tekkima, siis arvati, et see vähendab AMD jaoks riski, kui ta ei pea sõltuma vaid ühest tootjast.

Tooted[muuda | muuda lähteteksti]

Teisel märtsil 2017. aastal väljastas AMD ametlikult esimese Zen arhitektuuri baasil 8-tuumalise Ryzen CPU. Kolme välja antud Ryzen 7 seeria CPU taktsagedused ja TDPd demonstreerisid tunduvalt paremat võimsust vati kohta kui viimases K15 (Piledriver) arhitektuuris.[26][27]

Lauaarvuti protsessorid[muuda | muuda lähteteksti]

Suunitlus Tuumad(lõimed) Protsessori seeria / mudel Taktsagedus(GHz)
baas/boost/XFR
L3 vahemälu (MB) Nõutav jahutusvõimsus Pesa Mälutugi Väljastus
kuupäev
Väljastus
hind (USD)
Tippklass 16 (32) N/A N/A N/A N/A N/A N/A 180 W N/A DDR4-N/A Quad-channel N/A N/A
Tippklass 12 (24) N/A N/A N/A N/A N/A N/A 140 W N/A DDR4-N/A Quad-channel N/A N/A
Jõudlus 8 (16) Ryzen 7 1800X 3.6 4.0 4.1 16 MB 95 W AM4 DDR4-2666 Dual-channel 02.03.2017 499$
Jõudlus 8 (16) Ryzen 7 1700X 3.4 3.8 3.9 16 MB 95 W AM4 DDR4-2666 Dual-channel 02.03.2017 399$
Jõudlus 8 (16) Ryzen 7 1700 3.0 3.7 3.75 16 MB 65 W AM4 DDR4-2666 Dual-channel 02.03.2017 329$
Laiatarbe 6 (12) Ryzen 5 1600x 3.6 4.0 4.1 16 MB 95 W AM4 DDR4-2666 Dual-channel 11.04.2017 249$
Laiatarbe 6 (12) Ryzen 5 1600 3.2 3.6 3.7 16 MB 65 W AM4 DDR4-2666 Dual-channel 11.04.2017 219$
Laiatarbe 4 (8) Ryzen 5 1500X 3.5 3.7 3.9 16 MB 65 W AM4 DDR4-2666 Dual-channel 11.04.2017 189$
Laiatarbe 4 (8) Ryzen 5 1500 3.2 3.4 3.45 8 MB 65 W AM4 DDR4-2666 Dual-channel 11.04.2017 169$
Soodus N/A Ryzen 3 N/A N/A N/A N/A N/A N/A AM4 DDR4-2666 Dual-channel 2017 teine pool N/A

Serveri protsessorid[muuda | muuda lähteteksti]

AMD avalikustas 2017. aasta märtsis, et nad toovad müügile serveri platformi, mis baseerub Zen arhitektuuril, koodnimega Naples, aasta teises kvartalis. Platfrom sisaldab nii ühe kui kahe pesaga süsteeme. Protsessorid, mis on mitmeprotsessoriga konfiguratsioonis suhtlevad üle AMD Infinite Fabric tehnoloogia. Iga kiip toetab 8 kanalit mälude jaoks ning 64 PCIe Gen3 rada iga kiibi kohta.[28]

Brand Mudel Tuumad (lõimed) Taktsagedus(GHz) Vahemälu Mälu tugi Nõutav jahutusvõimsus Pesa Väljastus
kuupäev
Väljastus
hind (USD)
N/A N/A 32 (64) N/A N/A N/A N/A N/A DDR4-2400 N/A SP3 LGA Q2 2017 N/A

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. "AMD’s Zen CPU is now called Ryzen, and it might actually challenge Intel". arstechnica.com. Kasutatud 30.04.2017.
  2. "AMD gives us our first real moment of Zen". techreport.com. Kasutatud 30.04.2017.
  3. "AMD Zen-based CPUs and APUs will unify around Socket AM4". PCWorld.com. Kasutatud 30.04.2017.
  4. "How AMD's powerful Zen chip flouts the SoC stereotype". PCWorld.com. Kasutatud 30.04.2017.
  5. "Early AMD Zen Server CPU and Motherboard Details: Codename ‘Naples’, 32-cores, Dual Socket Platforms, Q2 2017". AnandTech.com. Kasutatud 30.04.2017.
  6. "Weekend tech reading: AMD 'Zen' and their return to high-end CPUs, tracking Windows pirates". Techspot.com. Kasutatud 30.04.2017.
  7. "AMD: Zen chips headed to desktops, servers in 2016". techreport.com. Kasutatud 30.04.2017.
  8. "AMD: ‘Bulldozer’ was not a game-changer, but next-gen ‘Zen’ will be". kitguru.com. Kasutatud 30.04.2017.
  9. "A NEW X86 CORE ARCHITECTURE FOR THE NEXT GENERATION OF COMPUTING". hotchips.org. Kasutatud 30.04.2017.
  10. "AMD Zen Microarchitecture: Dual Schedulers, Micro-Op Cache and Memory Hierarchy Revealed". AnandTech.com. Kasutatud 30.04.2017.
  11. "AMD Zen Architecture Overview: Focus on Ryzen". PcPer.com. Kasutatud 30.04.2017.
  12. "The microarchitecture of Intel, AMD and VIA CPUs". Agner.org. Kasutatud 30.04.2017.
  13. 13,0 13,1 "AMD Starts Linux Enablement On Next-Gen "Zen" Architecture". phoronix.com. Kasutatud 30.04.2017.
  14. "AMD Takes Computing to a New Horizon with Ryzen™ Processors". amd.com. Kasutatud 30.04.2017.
  15. "AMD Shipping Zen In Limited Quantity Q4, Volume Rollout Ramps Q1 2017". hothardware.com. Kasutatud 30.04.2017.
  16. 16,0 16,1 "14nm AMD Zen CPU Will Have DDR4 and Simultaneous Multithreading". news.softpedia.com. Kasutatud 30.04.2017.
  17. "AMD's Zen core (family 17h) to have ten pipelines per core". blogspot.com. Kasutatud 30.04.2017.
  18. "Jim Keller Talks About AMD's Upcoming Zen And K12 Cores". YouTube.com. Kasutatud 30.04.2017.
  19. "Jim Keller Leaves AMD". AnandTech.com. Kasutatud 30.04.2017.
  20. "AMD Reveals Zen of X86". eetimes.com. Kasutatud 30.04.2017.
  21. "AMD’s 2016-2017 x86 Roadmap: Zen Is In, Skybridge Is Out". AnandTech.com. Kasutatud 30.04.2017.
  22. "AMD set to release first ‘Zen’-based microprocessors in late 2016 – document". kitguru.com. Kasutatud 30.04.2017.
  23. "AMD Tests Zen CPUs, "Met All Expectation" with no "Significant Bottlenecks" found". overclock3d.net. Kasutatud 30.04.2017.
  24. "Samsung to Fab AMD "Zen" and "Arctic Islands" on its 14 nm FinFET Node". techpowerup.com. Kasutatud 30.04.2017.
  25. "AMD Officially Diversifies 14nm Manufacturing With Samsung". forbes.com. Kasutatud 30.04.2017.
  26. "AMD FX-8350 Review: Does Piledriver Fix Bulldozer's Flaws?". tomshardware.com. Kasutatud 30.04.2017.
  27. "AMD Ryzen 7 1800X CPU Review". tomshardware.com. Kasutatud 30.04.2017.
  28. "AMD Prepares 32-Core Naples CPUs for 1P and 2P Servers: Coming in Q2". AnandTech.com. Kasutatud 30.04.2017.