自從三年前AMD Zen架構(gòu)的處理器發(fā)布以來，AMD Yes的口號就喊得沒停過，AMD確實(shí)打了一場漂亮的翻身仗，從而為今后數(shù)代產(chǎn)品的改良與提升打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。那么在正式介紹Zen3架構(gòu)之前，我覺得有必要先回顧一下Zen1和Zen2架構(gòu)的主要特點(diǎn)，這樣才能更深刻的理解Zen架構(gòu)的演進(jìn)之路以及新一代產(chǎn)品的特性。

一、Zen架構(gòu)回顧

1、Zen（一代），14nm，Ryzen 1000系列

Zen一代架構(gòu)的起點(diǎn)就相當(dāng)高，比推土機(jī)架構(gòu)效能提升50%之多，幅度很恐怖主要是之前太弱了。當(dāng)同核心同頻率時（注意同頻率這個前提），Zen1與當(dāng)年Intel 6代酷睿單核效能接近，多核效能則實(shí)現(xiàn)反超，這是一個非?？上驳倪M(jìn)步，代表了Zen架構(gòu)的潛力。

但可惜的是，由于當(dāng)年GF 14nm工藝依然落后于Intel 14nm半代，所以Zen1的頻率上不去，較低的默認(rèn)主頻，導(dǎo)致Zen1的單核效能依然偏低，不過多核效能與Intel不相上下，核心數(shù)越多，AMD的優(yōu)勢會越明顯。

Zen1，單芯片8核心，由兩顆4核心CCX組成

Zen是單芯片原生8核心設(shè)計，但其內(nèi)核依然是由兩顆獨(dú)立的4核CCX組成的。Zen靈活的CCX架構(gòu)設(shè)計可以輕而易舉的通過多芯片策略，制造出雙芯片16核甚至4芯片32核（Zen1并未開放32核，Zen1+才開放），所以AMD的策略就是以更低的成本提供更多的核心數(shù)量，從而在需要絕對多核性能的高端CPU市場站穩(wěn)了陣地。

Zen1的極致產(chǎn)品，線程撕裂者1950X，內(nèi)部4顆芯片，只開放了2顆，組成16核32線程

Zen把主流桌面級CPU帶入了8核心時代，以極高的性價比，為用戶提供了強(qiáng)悍的視頻編輯、轉(zhuǎn)碼、壓縮、渲染等計算性能，不過游戲性能依然存在差距。

2、Zen+，12nm，Ryzen 2000系列

Zen一代的頻率上不去，GF 14nm工藝拖了后腿，所以AMD改用了臺積電12nm工藝，這就是Zen+，頻率提升了100-300MHz，但架構(gòu)不變，也沒有質(zhì)的變化，就不多做介紹了。

Zen+最大的優(yōu)勢就是AMD敢把4顆芯片組合成一顆32核心64線程的超級產(chǎn)品，這就是Ryzen Threadripper 2990WX。

3、Zen2，7nm+12nm，Ryzen 3000系列

Zen2時代，有了臺積電7nm工藝的加持，單CCX內(nèi)部4核心所搭配的L3緩存得以翻倍至16MB，再加上一級緩存、指令集、分支預(yù)測、整數(shù)運(yùn)算單元的改進(jìn)，綜合來說獲得了15%的效能提升。

16核心32線程Ryzen 9 3950X結(jié)構(gòu)

Zen2的另一大改變，就是把原本北橋的功能（內(nèi)存控制器+PCIE控制器）又從CPU內(nèi)核中拆分了出來，一方面可以使用便宜且成熟的上代工藝來制造，另一方面多顆芯片的組合將會更加靈活。AMD用“膠水大法”把8顆CCD再加一顆大“北橋”整合在了一塊CPU上，達(dá)到了恐怖的64核心128線程！

8顆8核，組成了64核128線程

從此Zen2在多核心高端CPU市場已經(jīng)所向無敵了，成為多少算力都不夠的工作站級首選。Zen2的單核效能雖然也有所提升，但I(xiàn)ntel也沒有原地踏步，所以依然未能實(shí)現(xiàn)反超。這就導(dǎo)致AMD Yes了那么久卻始終無法俘獲消費(fèi)級市場最大的客戶群體——游戲玩家的芳心。

現(xiàn)在Zen3來了，工藝保持7nm+12nm不變，完全依靠架構(gòu)的改良，徹底逆轉(zhuǎn)戰(zhàn)局，游戲玩家們準(zhǔn)備好了嗎？

二、Zen3的架構(gòu)與特性

1、重新設(shè)計CCD：只含1組CCX，從4+4核變?yōu)檎?核，整合L3緩存，從4核共享16MB變?yōu)?核共享32MB

前面說了，Zen1和Zen2的單芯片CCD結(jié)構(gòu)是一樣的，內(nèi)含2組CCX，Zen2只是把單CCX內(nèi)部的L3緩存翻倍到了16MB，每組CCX各自擁有獨(dú)立的16MB L3，所以就是4+4核心，16+16MB L3的分離式設(shè)計。而Zen3單芯片CCD內(nèi)部只有1組CCX，直接就是8核心32MB L3：

好處是顯而易見的，每顆核心可訪問的L3緩存容量翻倍，可以大幅減少核心對內(nèi)存的訪問，整塊L3緩存池可以有效降低核心與核心之間的延遲。重新設(shè)計的環(huán)形通信結(jié)構(gòu)，也降低了核心與緩存之間的延遲。而對緩存訪問與CPU核心之間通信延遲最敏感的應(yīng)用，就是各種游戲了，游戲一般會有一條主導(dǎo)進(jìn)程，它會頻繁調(diào)用緩存。官方稱，從Zen2到Zen3，1080p的游戲性能平均提升幅度達(dá)26%，而LOL、CS、PUBG的提升幅度更是高達(dá)40-50%。

另外一個好處是，Zen2在應(yīng)用調(diào)用核心超過4顆后，可能會發(fā)生跨CCX的通信，延遲會增加3倍以上，而Zen3是真正8核設(shè)計，不存在額外的跨CCX延遲，這對于多核效能的提升也很有幫助。

2、IPC效率提升19%：L1緩存翻倍，分支預(yù)測改進(jìn)，指令并行度增加，優(yōu)化存儲性能

Zen3是整個Zen系列中最重要的架構(gòu)更新，是全方位的、跨越前后端的整體改款，涉及端到端的優(yōu)化、緩存、載入/存儲、執(zhí)行單元、預(yù)取、調(diào)度、解碼等。

L1分支預(yù)取緩沖區(qū)容量翻倍，達(dá)到1024個，分支預(yù)測帶寬增加，延遲降低，分支預(yù)測失敗后恢復(fù)更快。從而達(dá)到了更高效的指令和緩存預(yù)取，尤其是長指令。

Zen3的浮點(diǎn)及整數(shù)執(zhí)行單元的寬度和靈活性得到增強(qiáng)，以實(shí)現(xiàn)更低的延遲提供更多的執(zhí)行能力。

3、復(fù)用Zen2的12nm IOD，保證完美的主板兼容性

其實(shí)就是傳統(tǒng)意義上的北橋芯片，由GF 12nm代工，和Zen2上的一摸一樣，如此一來就能保證完美的兼容性，事實(shí)上各大主板廠商都已經(jīng)為Zen3升級了BIOS。

Zen3的最佳芯片組自然是X570，GF 14nm工藝制造，額外提供PCI-E 4.0支持，CPU連接芯片組的4條通道帶寬自然也受益于PCI-E 4.0而翻倍了，掛在南橋上的萬兆有線網(wǎng)卡、Wi-Fi 6無線網(wǎng)卡、USB3.1 Gen2、SATA6等都將受益，總帶寬的提升可以大幅緩解存儲設(shè)備并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)時的擁堵情況，畢竟所有的外部設(shè)備都要共享這4條PCI-E通道。Intel芯片組與CPU之間的DMI總線其實(shí)也是4條PCI-E通道，當(dāng)然只是3.0版本的。

其實(shí)最需要PCI-E 4.0通道的還不是顯卡，而是新一代4.0的M.2 SSD，X570可以額外提供一個全速M(fèi).2接口，再加上CPU內(nèi)部IOD提供的全速M(fèi).2，夠發(fā)燒友們使用了。

當(dāng)然B550和A520芯片組也可以支持Zen3處理器，其中B550可以利用CPU內(nèi)部IOD提供的PCI-E 4.0全速M(fèi).2，也是極具性價比的選擇。

現(xiàn)有的AMD 500系列主板通過簡單的BIOS更新，就可以立即支持AMD銳龍5000系列臺式處理器。而從明年1月開始，AMD 400系列主板也將通過BIOS更新提供支持，如果對PCI-E 4.0沒有需求的話，用舊主板換新CPU非常簡單方便，還省錢。

三、性能測試

1、Zen3 vs. Zen2，新架構(gòu)提升有多大？

我用Ryzen 9 5900X對比上代的Ryzen 9 3900XT，這兩顆CPU的工藝相同、核心數(shù)相同、頻率也十分接近，所以它倆之間的性能差異，幾乎都是由Zen3架構(gòu)所帶來的：

可以看到，單線程性能提升很大，約20%左右，而多線程性能有所收窄，只有10%左右。原因也不難理解，Zen3 L3緩存的整合對于單線程幫助最大，相當(dāng)于L3翻倍了，而全核滿載的話總的L3都是64MB，不占優(yōu)勢。另外5900X睿頻略高基礎(chǔ)頻率略低也是個原因。

2、5950X vs. 5900X，更多的核心能強(qiáng)多少？

渲染、壓縮、轉(zhuǎn)碼等能把所有核心都壓榨到極限的應(yīng)用，提升會很大。而負(fù)載較低的就不明顯了，畢竟架構(gòu)相同，全靠頻率。

3、5900X vs. 10900K，同價位對比

終于，不必再區(qū)分單線程與多線程了，全面領(lǐng)先。當(dāng)然，由于5900X多2顆核心，所以在多線程和重負(fù)載項(xiàng)目中的領(lǐng)先優(yōu)勢會更大，優(yōu)勢高達(dá)20-40%。最關(guān)鍵的其實(shí)是單線程項(xiàng)目，10900K在擁有高睿頻優(yōu)勢的情況下，依然輸給了5900X，Zen3可以說完全依靠架構(gòu)優(yōu)勢取得勝利，單線程領(lǐng)先幅度在10%左右。

4、游戲性能：

業(yè)余跑測試的我沒有條件進(jìn)行大量游戲的對比測試，所以我這里引用其它媒體的數(shù)據(jù)：

可以看到，5950X和5900X的游戲性能幾乎沒區(qū)別，畢竟很少有游戲能用到那么多核心，但比頻率差不多的Zen2旗艦有了顯著提升，這就是Zen3架構(gòu)的力量，也是Zen架構(gòu)自誕生以來在游戲方面取得的最大幅度提升，足以逆襲Intel的幅度。

測試數(shù)據(jù)來自快科技

需要提醒的是，這是1080p分辨率下的游戲性能，這種測試雖然會放大CPU對游戲幀數(shù)的貢獻(xiàn)，但也很有參考價值，隨著144Hz甚至240Hz高刷新電競顯示器的普及，玩家們在玩競技游戲時需要更高的幀數(shù)，此時僅靠頂級顯卡可能還不夠，也需要頂級CPU的支持，所以在上百幀的游戲中，Zen3所帶來的貢獻(xiàn)可達(dá)20-30%之多，十分可觀了。

但如果是4K全特效玩游戲大作，當(dāng)幀數(shù)掙扎在及格線上時，CPU之間的性能差距其實(shí)不會有這么大。

四、選購建議

首批Zen3架構(gòu)的處理器共4款，現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)上架JD開賣了，規(guī)格與價格如下：

Zen1我用的是Ryzen 7 1700X，Zen2我用的是Ryzen 7 3800XT，Zen3我依然推薦8核心的產(chǎn)品，也就是Ryzen 7 5800X。因?yàn)槲液苌俑梢曨l轉(zhuǎn)碼的事，不會把所有的核心資源都利用上，主要是玩游戲，那么原生8核心且頻率更高的5800X就是首選了，更多的核心對我來說沒用。當(dāng)然考慮性價比的話5600X也是可以的，少兩顆核心在游戲中影響不大，也就差了100MHz頻率而已。

當(dāng)然如果你壓縮編碼渲染等計算需求，而且預(yù)算不是問題，那就無腦上多核，選5950X。但如果從性價比角度考慮的話，Zen2的多核性能也不錯，3000系列也是超值之選，畢竟Zen3要貴一些。

測試成績是振奮人心的，在Zen3這一代，AMD將IPC效率大幅提升，尤其是單核效能大幅提升，終于在消費(fèi)級用戶最在意的游戲領(lǐng)域戰(zhàn)勝Intel，從而完成了徹底超越?；仡櫲鶽en架構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，AMD之所以贏得了勝利實(shí)現(xiàn)全面超越，既要靠自身的努力，也要靠歷史的進(jìn)程。

自身的努力就是對架構(gòu)的不斷優(yōu)化，IPC效能持續(xù)提升，CCD與CCX結(jié)構(gòu)靈活調(diào)整，將IOD（我作為老玩家愿意稱之為北橋）拆分出來是神來之筆，正所謂CPU大勢，分久必合合久必分，此舉既降低了成本，又可以放手施展堆芯片戰(zhàn)術(shù)，輕松的用單Die 8核堆出來了16核32核甚至64核128線程的撕裂者怪獸。而Intel堅持單Die原生多核戰(zhàn)術(shù)，規(guī)模很快就遇到了瓶頸，而且Die越大良率越低成本成倍提高，所以在超高端超多核市場，Intel是既沒有性能優(yōu)勢也沒有價格優(yōu)勢。想當(dāng)年“膠水多核”戰(zhàn)術(shù)可是Intel發(fā)明的，現(xiàn)如今被AMD運(yùn)用到爐火純青的地步，不由得讓人感慨十二年河西十二年河?xùn)|（還記得膠水雙核奔騰D、膠水四核Core 2 Quad嗎？）。

歷史的進(jìn)程就是半導(dǎo)體制程進(jìn)入了瓶頸期，AMD最先遇到困難，后來搭上了臺積電12nm和7nm的順風(fēng)車，7nm工藝除了幫助AMD提高主頻之外，也大幅降低了功耗，從而助力Zen2和Zen3在每瓦性能方面大幅領(lǐng)先于Intel，也使得AMD放手堆疊更多芯片生產(chǎn)超多核處理器成為可能。而Intel船大掉頭難，無法拋棄自家工廠，在10nm受阻之后，只能死守14nm不停的打磨，但也不得不服Intel固守14nm依然擁有主頻和超頻優(yōu)勢，但功耗實(shí)在是收不住了，超多核市場失守。而隨著Zen3的發(fā)布，Intel在IPC與游戲性能的優(yōu)勢也不復(fù)存在，徹底被動了。

我是非常樂意看到不斷進(jìn)取的AMD打破僵局，取得對Intel的全面勝利。但我也對Intel感到惋惜，牙膏廠這些年舊牙膏擠得真是太久了，不僅打磨工藝擠牙膏，Skylake架構(gòu)也在擠牙膏，希望Zen3的出現(xiàn)能加速Intel擠完14nm Skylake這管牙膏，趕緊換一管新的，這樣以后的競爭才會更有趣。

2020年是神奇的一年，我們見證了很多悲劇也見證了很多奇跡，而在PC行業(yè)最大的奇跡，那就是AMD CPU時隔15年再次完成對Intel的全面超越。而今年我們還有可能見證AMD顯卡的覺醒，AMD告別了旗艦級無卡可賣的窘境，從官方公布的消息來看，RX6800XT足以硬剛NVIDIA RTX3090，但實(shí)際表現(xiàn)究竟如何，AMD到底能不能完成CPU與GPU同時逆襲？拭目以待吧！