早在5年前,AMD就開始著手設(shè)計(jì)銳龍架構(gòu)CPU。經(jīng)歷推土機(jī)架構(gòu)失敗之后的AMD,對(duì)于X86架構(gòu)處理器的設(shè)計(jì)變得小心謹(jǐn)慎。推土機(jī)架構(gòu)給AMD兩個(gè)沉重的教訓(xùn),讓AMD一直都刻骨銘心:
1、在單個(gè)核心的IPC性能、浮點(diǎn)性能并沒有提升的情況下,一味地通過(guò)拉高頻率來(lái)獲得超強(qiáng)單核性能只會(huì)帶來(lái)功耗與發(fā)熱量的爆炸,變成高頻低能的“神U”,得不償失。
2、芯片制造工藝跟不上去,無(wú)論你的芯片設(shè)計(jì)如何完美都會(huì)與對(duì)手有著巨大的差距,競(jìng)爭(zhēng)中始終處于劣勢(shì)?!肮び破涫卤叵壤淦鳌?,要想CPU性能強(qiáng)悍,除了CPU先天架構(gòu)優(yōu)秀之外,生產(chǎn)工藝也必須跟得上去,一二代銳龍之所以沒有發(fā)揮壓倒性優(yōu)勢(shì),很大程度上也是因?yàn)椤柏i隊(duì)友”格羅方德代工廠的不給力。三代銳龍采用臺(tái)積電的7nm芯片工藝,能效比就完爆Intel的14nm。
AMD首席技術(shù)工程師兼執(zhí)行副總裁Mark Papermaster在介紹Zen 3架構(gòu)時(shí)候就表示,“微處理器性能工程沒有一勞永逸,需要保持專注,構(gòu)建出色的架構(gòu)需要全面的諸多改進(jìn),并在所有關(guān)鍵設(shè)計(jì)上進(jìn)行創(chuàng)新”。
從字里行間就透露出AMD在得知推土機(jī)大膽嘗試創(chuàng)新失敗之后,對(duì)待CPU架構(gòu)開發(fā)的認(rèn)真負(fù)責(zé)和前瞻性。確實(shí),自從酷睿2開始,AMD就一直敗北,直到銳龍架構(gòu)的誕生才咸魚翻生。2017年開始至今,這三年以來(lái)AMD都朝著高性能和游戲兩個(gè)方向發(fā)展,直到2020年今天的Zen3架構(gòu)才首次從把Intel游戲領(lǐng)域的王牌擊敗,重登游戲領(lǐng)域?qū)氉?。也難怪蘇媽對(duì)于銳龍架構(gòu)看法表示,“我們徹底從零開始打造了Zen”。
如果你從2017年就開始關(guān)注銳龍架構(gòu)的話,肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)有意思的規(guī)律。
在前三代銳龍?zhí)幚砥髦?,都是以四核八線程的小銳龍為基本單位進(jìn)行多核封裝的。因此,前三代銳龍從本質(zhì)上看原生多核并沒有發(fā)根本性的變化,比如說(shuō)一代和二代銳龍都是兩個(gè)四核八線程的小銳龍組成一個(gè)CCX,然后利用IF總線進(jìn)行互連,多個(gè)CCX組成的多核處理器。直到第三代銳龍AMD才做出比較大的改動(dòng),
1、徹底改變封裝技術(shù):四核八線程的小銳龍直接構(gòu)成一個(gè)CCX,兩個(gè)CCX構(gòu)成一個(gè)CCD。它們也是通過(guò)IF總線進(jìn)行互聯(lián),只不過(guò)IF總線另外一段是連接一個(gè)I/O Die而不是直接連接內(nèi)存和外部的I/O。
2、把傳統(tǒng)的北橋拿出來(lái):I/O Die直接連接和控制內(nèi)存,以 及管理外部的I/O連接,這就相當(dāng)于擔(dān)任傳統(tǒng)北橋和南橋的雙重角色。
盡管三代銳龍已經(jīng)是設(shè)計(jì)非常出色的產(chǎn)品,主流多核可以達(dá)到16核心,但是由于如今多數(shù)游戲都只對(duì)六核和八核進(jìn)行比較好的優(yōu)化,而Zen2架構(gòu)依然沒有所謂的原生八核設(shè)計(jì),因此游戲延遲的話肯定要比對(duì)手酷睿要高很多,游戲領(lǐng)域的表現(xiàn)肯定不如人意。但是這一切都在Zen3架構(gòu)誕生之后而發(fā)生了根本性的變化。
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)Zen3是屬于全新的架構(gòu)布局,采用是原生八核設(shè)計(jì),所有的核心都被統(tǒng)一整合到一個(gè)八核的CCX上。通俗地來(lái)說(shuō),就是以八核的小銳龍為基本單位進(jìn)行多核封裝,相比三代銳龍由兩個(gè)四核心組成CCX復(fù)合體的Zen2架構(gòu)。因此Zen3可以直接調(diào)用32MB的三級(jí)共享緩存,而不是像Zen2那樣單個(gè)小銳龍只能調(diào)用16MB。此外,原生八核的設(shè)計(jì)也加快了核心與核心之間的通信,大大降低了延遲,對(duì)于像游戲這樣延遲敏感型的工作負(fù)載,自然是好處多多。
第二,AMD的每代銳龍IPC性能和浮點(diǎn)運(yùn)算性能都會(huì)發(fā)生相當(dāng)高的提升。??
第一代銳龍就把八核心帶入主流CPU,相比之前的推土機(jī)架構(gòu),第一代銳龍IPC性能就提高了52%。到了三代代銳龍Zen2架構(gòu),也能實(shí)現(xiàn)IPC性能的兩位數(shù)提升,并率先采用了7nm和小芯片技術(shù)。臺(tái)積電的7nm工藝自然是好處多多,7nm的高效率帶來(lái)了卓越的多核性能和核心密度,創(chuàng)新的小芯片設(shè)計(jì)便于制造7nm晶片,并且可拓展至驚人的核心數(shù)量(主流16核心,HEDT64核心)。
到了銳龍5000也有19%的IPC性能提升,除此之外,Zen3能效提升高達(dá)24%,Zen3在同一7nm節(jié)點(diǎn)上的能效實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)的提升,而這些提升還是在架構(gòu)升級(jí)并提高性能的前提下。
當(dāng)然,AMD也會(huì)注重CPU頻率的提升,銳龍5000的最大睿頻基本可以達(dá)到4.9GHz,盡管還是沒有打破5GHz的魔咒,但是能保持多核心的同時(shí)兼顧高頻,確實(shí)不容易。
不得不說(shuō),三年以來(lái),AMD每代升級(jí)都是非常良心。如今AMD不僅在多核性能和工藝上擊敗對(duì)手,而且在游戲領(lǐng)域也一舉奪下Intel十年以來(lái)引以為豪最強(qiáng)游戲CPU的王牌。AMD之所以能夠從推土機(jī)架構(gòu)陰影中走出來(lái)了,很大程度上是因?yàn)殇J龍架構(gòu)的成功。而銳龍架構(gòu)的成功之處除了在于AMD本身一直把重心放在如何設(shè)計(jì)出更強(qiáng)的性能、更好的功能、以及更大的能力處理器之外,還有很大上的原因是對(duì)手Intel的10nm難產(chǎn)以及遇上神隊(duì)友臺(tái)積電。
銳龍5000已經(jīng)把Intel最后一張游戲領(lǐng)域拿掉,終于“雪恥”自酷睿2以來(lái)包括推土機(jī)時(shí)期的黑暗史。但是結(jié)果即是玩家樂(lè)意看到的也是玩家頭疼的地方,AMD開始回歸速龍時(shí)代的天價(jià),Intel被迫講究性價(jià)比。雖然這幾年是十幾年以來(lái)半導(dǎo)體行業(yè)前所未有的大變革,我們無(wú)時(shí)無(wú)刻不享受著性能爆炸的喜悅,但是CPU價(jià)格卻水漲船高。從現(xiàn)在開始,AMD不再屬于“真香”系列,“AMD,Yes”也不復(fù)存在;我們只有一個(gè)請(qǐng)求,Intel加油吧,我們快買不起AMD CPU了。
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