Процессоры AMD Zen 2: сроки выхода, спецификации и производительность

Архитектура процессоров нового поколения AMD Zen 2 отличается уникальной 'революционной чиплетной компоновкой микросхемы'

     AMD Zen 2 – это архитектура процессоров следующего поколения, которые попадут к нам на стол в следующем году. Это будет также первая на рынке процессоров x86 архитектура на базе техпроцесса 7 нм, которая… выйдет раньше, чем Intel сможет доработать свои чипы на базе 10 нм. Zen 2 олицетворяет собой принципиально новый подход AMD к процессорной архитектуре и обещает обострение конкуренции с Intel – как в части общего количества ядер процессора, так и в части производительности каждого ядра в отдельности.

     AMD подтвердила выпуск в 2019 г. процессоров с новой архитектурой Zen 2, а также недавно раскрыла некоторые технические аспекты, которые позволяют предположить, что эти процессоры следующего поколения станут лучшей продукцией AMD за все время существования компании. И, возможно, самыми продвинутыми процессорами среди всех, которые будут представлены на рынке в следующем году.

     Наряду с новым 7-нм техпроцессом в AMD применяют модульный подход, при котором в новой архитектуре могут использоваться отдельные 14-нм компоненты, что позволяет снизить стоимость и повысить эффективность. Благодаря этому новому подходу они смогут удвоить в архитектуре число ядер, что подразумевает возможность создания 16-ядерных чипов для настольных компьютеров. Что мы будем делать с таким количеством ядер в наших игровых системах, я на самом деле не знаю, но это позволит AMD обогнать Intel и по числу ядер, и по линии технологического прогресса.

     И AMD на этом не останавливается – у них уже готов проект архитектуры Zen 3 на базе техпроцесса 7 нм+, выпуск которой запланирован на 2020 г. Итак, если для Zen 2 отводится только год, то что же такого сможет предложить нам архитектура следующего поколения, чтобы новые процессоры стали необходимыми для наших игровых систем?

Предварительная информация

Сроки выхода AMD Zen 2

     На ноябрьской конференции Next Horizon AMD подтвердила, что уже изготавливаются опытные образцы процессоров Zen 2, как и было запланировано, и новые процессоры выйдут покорять рынок в 2019 г. Мы рассчитываем, что массовые компоненты для настольных ПК появятся в продаже в марте или апреле 2019 г.

Спецификации AMD Zen 2

     Уже готовы первые опытные образцы, которые демонстрируют схему 8 ядер/ 16 потоков – такую же, как у текущих топовых чипов, – но с базовой частотой 4 ГГц и частотой boost 4,5 ГГц. Хотя архитектура позволяет удвоить число ядер.

Архитектура AMD Zen 2

     AMD представляет новую чиплетную компоновку микросхемы, в которой 7-нм схема CPU соединена с 14-нм чипом I/O. Сама по себе архитектура на базе техпроцесса TSMC 7 нм позволяет или вдвое снизить энергопотребление при той же производительности, или более чем на 25% повысить производительность при том же энергопотреблении, и в AMD обещают вдвое большую производительность по сравнению с процессорами последнего поколения.

Производительность AMD Zen 2

     Ранее говорилось, что процессоры Zen 2 будут обеспечивать на 13% более высокую производительность IPC по сравнению с существующими процессорами второго поколения Ryzen с архитектурой Zen+. Это – при условии равенства тактовых частот, то есть новые чипы с более высокой тактовой частотой могут дать несколько большую прибавку к производительности IPC.

Сроки выхода AMD Zen 2

     На Next Horizon компания AMD подтвердила, что выпустит на рынок процессоры Zen 2 в 2019 г. и что первые опытные образцы уже на конвейере. Поскольку конференция была посвящена в основном нуждам дата-центров, это заявление явно относилось к серверным чипам следующего поколения EPYC Rome, но в окно 2019 г. очевидно вписывается и выпуск процессоров Zen 2 с сокетом AM4 для настольных ПК.

     Если AMD будет придерживаться установленных в планах сроков выпуска, как это было с процессорами первого и второго поколения Ryzen, то мы сможем оснастить свои компьютеры чипами Zen 2 приблизительно в марте или апреле 2019 г.

     В январе следующего года главный исполнительный директор AMD д-р Лиза Сю (Lisa Su) делает основной доклад на CES в Лас-Вегасе, где за компанией закреплены конкретные дни, и тогда мы скорей всего получим более определенную информацию о сроках выхода процессоров для настольных ПК.

Спецификации AMD Zen 2

     Как утверждают в AMD, производство опытных образцов процессоров с архитектурой Zen 2 уже началось. Это означает, что уже есть «сырые» опытные образцы, и первая неофициальная информация о версии для настольных ПК появилась в сентябре на форуме HardOCP: в посте были указаны характеристики чипа, отправленного в AMD Radeon Technology Group.

     Это уже упоминавшийся здесь чип с восемью ядрами и 16 потоками, который имеет базовую частоту 4 ГГц частоту boost 4,5 ГГц. Для опытного образца это впечатляющие стартовые показатели, с учетом того, что соответствующие тактовые частоты топового процессора второго поколения Ryzen с архитектурой Zen+ – Ryzen 7 2700X – равны 3,7 и 4,3 ГГц.

     Первый опытный образец с архитектурой Zen работал на частотах 2,8 и 3,2 ГГц – базовой и boost соответственно, после чего мы получили серийный процессор Ryzen 7 1800X с номинальными частотами 3,6 ГГц/ 4 ГГц. Тот факт, что только что выпущенный опытный образец чипа AMD, который сейчас тестируют, уже быстрее лучшего на сегодняшний день процессора Ryzen 7, явно свидетельствует в пользу будущих серийных чипов с архитектурой Zen 2.

     Хотя в сообщении на форуме говорится о том, что опытный образец не прошел испытания.



     Принимая во внимание, что в чиплетах Zen 2 используется литография 7 нм, можно не сомневаться, что AMD будет стремиться к тому, чтобы серийный чип работал на еще более высоких частотах. Если он сможет выйти на уровень Intel – 5 ГГц в режиме boost – то счет может измениться в пользу AMD, так как AMD потенциально может предложить и большее число ядер, и более высокую производительность.

     Но вопрос о количестве ядер все еще обсуждается. Новая архитектура AMD Zen 2 подразумевает возможность удвоения числа ядер процессора – как показывает новая чиплет-схема, представленная в общих чертах применительно к будущим чипам EPYC, AMD переходит от четырехъядерных модулей CCX к восьмиядерным модулям, предназначенным для модульной компоновки Zen 2. В 64-ядерном чипе Rome содержится восемь отдельных восьмиядерных модулей, которые попарно объединены в чиплеты.

     В масштабах процессоров для настольных ПК можно предположить, что AMD рассчитывает взять верх над Intel путем создания двухчиплетного 16-ядерного процессора Zen 2 под сокет AM4. 14-нм чипу ввода/ вывода не требуются такие же размеры, как в серверных процессорах нового поколения EPYC, поэтому он может быть легко урезан до размеров, соответствующих компоновке AM4. Для игровых платформ это будет чересчур мощно, но зато относительно массовые машины смогут выйти на уровень систем для разработки или редактирования контента, в том числе профессионального видео.

     Хотя некоторые пользователи Threadripper 2, возможно, расстроятся. Хотя с учетом ограниченного числа линий PCIe в текущем ассортименте чипсет X399 так и останется лучшим вариантом для продвинутых пользователей… если только материнские платы X570 не получат существенных обновлений в части PCIe.

     В AMD заявили, что поддержка сокета AM4 будет продолжаться до 2020 г. включительно – то есть, согласно последним картам выпуска, до выхода архитектуры Zen 3, так что процессоры Zen 2, по идее, должны быть совместимы с текущей линейкой материнских плат для настольных ПК. Это точно касается сокет-совместимости процессоров Zen 2 для дата-центров, и логично ожидать того же от процессоров, которые пойдут на наши игровые платформы.

Архитектура AMD Zen 2

     Самое значительное изменение, отличающее архитектуру AMD Zen 2, – это расширенное использование модульного принципа, представленного в первой архитектуре Zen. Такая компоновка позволила создать схему CPU, которую можно сжать для миниатюрных мобильных SKU и расширить для настольных процессоров, а также довести до масштабов мощных 32-ядерных серверных чипов EPYC, которые у нас есть сейчас.

     В Zen 2 эта концепция получила дальнейшее развитие: компоненты, относящиеся непосредственно к CPU, и компоненты ввода/ вывода выполнены в виде дискретных модулей. Эта многочиповая структура предполагает возможность использования отдельных 7-нм чиплетов для размещения собственно ядер Zen 2 c последующим подключением их к сравнительно большому 14-нм чипу ввода/ вывода.



     Такое разделение означает, что AMD не нужно уменьшать физические размеры соединений с памятью: они могут использовать отработанный 14-нм техпроцесс с большей эффективностью, применяя техпроцесс 7 нм непосредственно к ядрам процессора. К тому же, благодаря размещению 7-нм ядер в отдельных модулях, AMD проще производить сортировку чипов по функциональным возможностям и определять цены на свои самые мощные процессоры, произведенные с использованием нового дорогого техпроцесса.

     Это также означает, что 7-нм чиплеты могут иметь меньшие размеры, чем исходные модули CCX Zen – 16-ядерная пара чиплетов Zen 2 выглядит компактнее, чем восьмиядерный модуль в составе первых процессоров EPYC.

Zen

Zen 2

     Централизованный ввод/ вывод подразумевает, по крайней мере для этих мощных многоядерных компонентов, что все ядра – одного уровня и имеют одну и ту же скорость соединения с памятью компьютера. Например, в Threadripper некоторые ядра имеют физически более длинные соединения с памятью, что привело к добавлению режима ‘Gaming Mode’. Он вдвое сокращает число используемых ядер Threadripper, чтобы были задействованы только ядра с самым быстрым (коротким) доступом к памяти. Этого не будет в версии Threadripper на базе Zen 2, но для пользователей ортодоксальных технологий это слабое утешение.

     Хотя нам, геймерам, это не очень интересно, гораздо интереснее – повышение производительности IPC, которое обещает архитектура Zen 2. AMD совершенствует передний край вычислений на процессорах Zen 2, предлагая улучшенные характеристики предварительной оценки последующих действий и ускорение вычислений с плавающей точкой.



     Благодаря увеличению количества исполняемых инструкций за такт и удвоенной пропускной способности при той же потребляемой мощности архитектура Zen 2 потенциально может заметно увеличить производительность чипа с точки зрения частоты кадров. Если прибавить к этому более высокие значения тактовых частот, достигаемые за счет применения более эффективной литографии 7 нм, и возможное увеличение числа ядер процессора, то получается, что игровые версии Zen 2 будет сложно победить.

Производительность AMD Zen 2

     В AMD не дали никакой конкретной информации об общей производительности новых процессоров Zen 2, кроме довольно неопределенных заявлений об ‘удвоенной пропускной способности’ и обычной мантры TSMC о техпроцессе 7 нм, который на 25% повышает производительность при той же потребляемой мощности. Но все-таки есть некоторые неофициальные данные об опытных образцах с новой архитектурой Zen 2.

     На сайте Bits and Chips недавно промелькнуло сообщение о потенциальных 13% прибавки к производительности IPC, которую в среднем дает архитектура Zen 2 в научных задачах по сравнению с последними процессорами Zen+. Этот результат был получен при условии равенства тактовых частот, поэтому можно ожидать, что более быстрые – благодаря использованию литографии 7 нм – чипы по сравнению с предыдущим поколением дадут еще большее количество исполняемых инструкций за такт.

     И как раз это может стать основным отличием этого поколения процессоров AMD в соревновании с Intel. Когда выйдут процессоры Zen 2 для настольных ПК – если это произойдет по плану, т.е. в марте-апреле следующего года – Intel все еще будет работать над своей старой архитектурой Coffee Lake на базе 14 нм. Эта архитектура тем не менее предлагает более высокую производительность IPC по сравнению с текущим поколением процессоров AMD Ryzen, и это основной момент, благодаря которому Intel традиционно лидирует в части игровой производительности; но когда процессоры Intel i9 9900K и AMD 2700X работают на одной тактовой частоте, разница в производительности IPC между ними составляет менее 13%.

     В одноядерном режиме чип Intel показывает всего лишь 5%-ное превосходство над AMD, а при использовании всех 16 потоков чип AMD выходит вперед. Если AMD сможет вывести свои процессоры Zen 2 для настольных ПК на тот же уровень тактовых частот, что и у новейших игровых чипов девятого поколения Intel, то больше не будет оснований заявлять о каком-либо игровом преимуществе Intel.