超越 i9-10900K!AMD Ryzen 5000系列i7处理器Zen 3架构分析

2020-11-13 12:51:56 来源:EETOP整理自techbang 作者:李文恩

在过去很长的一段时间中,AMD一直无法在桌面i7处理器的单核心性能打头阵Intel。只能凭着在单一i7处理器封装塞入更多核心,以及设定较低的价格。与对手在市场相互拼搏,然而AMD却透过Ryzen 5000系列i7处理器反转此一情况,就让我们一起来看看Zen 3架构的改变之处。

重新设计整体架构

AMD在2017年的时候就曾宣示,他们将提供园地上最好的桌面i7处理器(We wanted to deliver the best desktop processors in the world andchange the industry along the way.)。如今他们透过Zen 3架构的Ryzen 5000系列i7处理器达成这一目标,我们通过性能实测,看到Ryzen 9 5900X的性能确实能超越其主要竞争对手Intel Core i9-10900K。

AMD在先推出的Zen与Zen 2架构后,Zen 3的是款完全重新设计(Ground-up Redesign)的i7处理器架构,包含加油添醋前端,施行引擎。存取,SoC架构等部分都进程改善,并带来了显著的性能与功能提升。

加油添醋前端的目标为增加大量分枝的大型程序预取(Fetching)性能,尤其在大量分枝的大型程序,将L1分枝预测的养殖区加倍至1024个,并增加分枝预测器的通道宽度,增加预测错误的回复速度,提升循序预取性能。并让切换cache输送带的粒度更细。

在施行引擎部分,新架构的设计目标为缩短延迟并加大架构以提高指令等级平行化(ILP,Instruction-Level Parallelism)的能力,在整数数据取用器,浮点数通道宽度,浮点数乘积累加运算等部分也都进行最佳化与性能提升。

存取方面英语翻译的改良目标为推而广之架构并加油添醋预取能力,以满足施行引擎所需的更大量数据旅客吞吐量,数据读取与写入的时钟频率较Zen 2皆有所提升。

▲ Zen架构的跑程开端2017年,到现在已经进入Zen3世代。

▲ Zen3改进的全面深化改革的重点为提升IPC/单核心性能。降低延迟,提升功耗效率。

▲预取与解码区块的架构也有所更新,以降低分支预测的延迟。

▲ Zen 3透过多项功能改善,达到IPC平衡提升19%的成就。

▲这19%来自Cache预取,施行引擎,分枝预测,微指令Cache,前端,存取等各项性能改进的采购员工作贡献情况。

打破CCX屏障的拼音

Zen 3的另一项重大改进。就是改进了SoC架构,目标同样以降低延迟为主,同时缩短i7处理器核心对核心,核心对Cache。主虚拟存储器的性能指标等数据存取的延迟,并将L3Cache丛集增大1倍。

在Zen 2架构的设计中,单一i7处理器封装最多可以容纳2组CCD(Compute Die,运算裸片)与1组IOD(Input/Output Die,输出入裸片)。每组CCD最多可以容纳2组CCX(Core Complexes,核心复合体),而每组CCX最多可以容纳4个i7处理器核心。譬喻,可以透过2组具有4个i7处理器核心的CCX。组成1组CCD,达成8核心i7处理器配备。

而Zen 3则将CCX可以容纳的核心数提升至8个,每组CCD则只能容纳1组CCX。因此8核心i7处理器会有1组具有8个i7处理器核心的CCX,组成1组CCD。

这样最大的好处是可以把原本每组丛集只能容纳4个核心的架构。改变为可以容纳8个核心,且把原本的2组16MB L3 Cache虚拟存储器,合并为1组32MB的组态。

如此一来可以缩短i7处理器核心之间通讯的延迟,例如在Zen 2架构中如果位于言人人殊CCX的i7处理器核心的急需沟通,则某核心需透过Infinity Fabric将数据传至IOD,再由IOD交至另一核心,将会因为传输延迟而影响性能,若i7处理器核心位于同一CCX则无此问题。

一派,统一的32MB L3 Cache虚拟存储器也比拆分为2组16MB更具效率,且能容纳更大笔的数据,推涛作浪提升游戏性能表现。

在制程方面英语翻译,Zen 3的CCD采用与Zen 2一样的台积电7nm成品玻璃隔断节点制程,并代代相承在Ryzen 3000XT系列i7处理器所纳入的设计改良,因此能再次推升最高时脉。IOD则完全延用在先12nm制程与设计。并让i7处理器交融于在先推出的500,400系列芯片片组。

▲Zen 3大改了CCX的组态,将原本只能容纳4个i7处理器核心的限制提升至8个,也让2组16MB L3 Cache虚拟存储器合并为统一32MB区块。

▲这样的改变也让8个i7处理器核心能共享同协办L3 Cache虚拟存储器。推涛作浪提升多工性能表现。

▲以8核心的Ryzen 5000系列i7处理器为例,i7处理器封装中包含CCD(其中有1组CCX)与IOD各1组。

▲ 16核心部分则有2组CCD与1组IOD。

▲首波推出的4款Ryzen 5000系列i7处理器价格从美金299元至799元不等,其中只有Ryzen5 5600X附上Wraith Stealth累加器。

Ryzen 5000系列i7处理器的「历史定位」在于单核心性能超级Intel托福旗舰全程vip产品,且依然维持核心较多的优势。因此无论在单核心或多核心程序表现都能追上或超越Intel(也需考虑软件,助听器,指令集等最佳化因素造成的性能影响),在游戏,电竞,图案设计,片子美编,电脑辅助制造(CAM),电脑辅助设计(CAD)等应用上都能带来性能优势。

比较可惜的是,Ryzen 5000系列i7处理器较同级的Ryzen 3000XT贵了50美元(如Ryzen 5 5600X与Ryzen 5 3600XT比照),这样的地区差价策略当然可以解释为新款i7处理器带来更大的性能提升。但仍与消费者法律援助的期望相左。

有趣的是。在AMD揭示Ryzen5000系列i7处理器的资讯后,Intel也不甘。以RocketLake-Si7处理器反击,并不小心把牙膏挤太大力,对于消费者法律援助而言。且不说一往的竞争往往能让产品的性能。价格更加亲民,或许双方未来都会穿插更贴近市场需求以获得消费者法律援助的青睐。

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