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AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性

日期:2020-02-18 19:50:29 来源:互联网 编辑:小TT 阅读人数:470

AMD对于第三代锐龙桌面处理器的信心可以说是非常充足的,因为它们不仅有目前游戏PC领域中规格最高的16核32线程处理器锐龙9 3950X,而且在性能上基本已经超越了对手同级别的产品。那么为什么新的锐龙处理器能有这样的表现呢?7nm工艺带来的功耗与频率红利是一方面,但更重要的是Zen 2架构带来了更高的效能。

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图1)

AMD表示,Zen 2架构是从Zen和Zen+架构发展而来,可以说是后两者的一个延续,但同时也作出了很多创新和改良,最终在运算能力和扩展能力上都有了很大的提升。

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图2)

Zen 2架构核心仍然维持1个核心支持2个线程的SMT同步多线程设计,但相比前代架构又更大微指令缓存,支持4K指令,L3缓存相比Zen和Zen+架构要直接翻倍,1个核心内部有4个整数单元和2个浮点单元。

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图3)

基础缓存结构

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图4)

Zen 2架构的缓存也得到进一步的优化,L1指令缓存32KB,8-Way阵列,L1数据缓存32KB,8-Way阵列,位宽32位,与Zen架构相比L1数据缓存位宽翻倍;L2缓存容量仍然为512KB,8-Way阵列;L3缓存则为16MB,16-Way阵列。

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图5)

取指令的改善

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图6)

指令解码的改善

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图7)

双浮点读写位宽从128位增加至256位

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图8)

整数单元的改进

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图9)

读取与存储改进

综合来说,Zen 2架构更接近与是对Zen和Zen+架构原本不完善的地方进行了补完,同时还多个方面都进行了增强,通过增加双倍缓存的方式,增加了指令预测的命中率,加大了内部数据与指令传输的带宽,使核心运行效率可以得到最大化。

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图10)

不过要说到最大的改变,这还得要数处理器的物理结构变化最大。从AMD公布的处理器内部结构图可以看出,这次CPU的内部不是一个封装在一起的大核心,而是被分为了CPU核心以及I/O核心两个部分,以锐龙9 3950X的结构来看,上面两个就是CPU核心,下面的就是I/O核心。

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图11)

AMD称这种设计为Infinity Fabric设计,这个设计可以通过CPU核心与I/O核心的不同组合变化出不同级别的产品

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图12)

在AMD的设计中,一个CCX核心是四核心8线程,这点与以往是相同的,两个CCX则组成一个CCD模块,就是8核16线程了。当一个CCD模块也就是一个CPU核心与I/O核心,那就是8核16线程的处理器,像锐龙9 3950X这种16核心的就是两个CCD与一个I/O核心配对。

每个CCD核心之间的数据交换都要经过I/O核心上Data Fabric进行,同时内存控制器也从CPU核心移到了I/O核心上,因此不管那个CCD模块它们与内存控制器进行数据交换都是相同速率和延迟的。

当然你也可能会问这样设计是否不利于CCD模块相互之间的数据交换,对比AMD表示这点已经在他们的考虑当中,实际不能单独把这部分剥离出去看,你要从整个CPU的设计来进行看待,不可否认这样的设计并不是CCD模块相互之间交换数据的最佳设计,但是在综合考量多方面的表现后,这种设计是平衡度最佳的,而且CPU内部的大缓存设计也在一定程度上解决了这些问题,最终Zen 2架构表现出来的效能足以说明一切。

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图13)

双倍的核心带来双倍的性能,说明这个设计有极高的效能

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图14)

Zen 2架构的能效比也远超上一代的Zen+架构

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图15)

7nm工艺也带来了更高的Boost频率

AMD Zen 2架构优势在哪里?更大的缓存,更高的带宽,更灵活的扩展性(图16)

内存延迟上也有了很大的改善

本文相关词条概念解析:

缓存

缓存(Cachememory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,如果有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。

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