AMDZen2架构分析7nm加持吞吐量翻倍

司空钧洁
导读 AMD的Zen架构取得了前所未有的成功。今年优化为Zen增强版,同样优化的12nm工艺加持。现在,我们终于迎来了全新的二代Zen 2架构和全新的7nm

AMD的Zen架构取得了前所未有的成功。今年优化为Zen增强版,同样优化的12nm工艺加持。现在,我们终于迎来了全新的二代Zen 2架构和全新的7nm工艺。

58aac7065a9a4dfda4519cd282af84e1.png(1.5兆字节,下载次数:6)

上传于2018-11-7 09:51

AMD原本计划将GlobalFoundries 7nm作为自己的新CPU和GPU代工,但后者已经放弃了7nm及后续工艺。幸运的是,还有TSMC。AMD 7nm CPU和GPU都是过去调的,现在看起来很流畅。产品设计和路线图都在按计划进行。

Cf33074549cc40b59c119dd29920e486.png(1.85兆字节,下载次数:6)

上传于2018-11-7 09:51

根据TSMC提供的数据,与目前的14/12nm相比,7nm可以使晶体管密度增加一倍,相同频率下功耗降低一半,相同功耗下性能提升25%以上。如果从数字上来说12nm领先英特尔14 nm不止14nm,这次7nm完全领先英特尔的10nm,后者还在难产中。

更先进的工艺一直是英特尔最强有力的武器,这次却被AMD彻底超越,真的很尴尬。甚至英特尔一再强调自己的10nm相当于其他国家的7nm,也无济于事。毕竟别人的产品也快出来了。

Eb68e98e20b8436a8289ba689eea77d4.png(1.95兆字节,下载次数:6)

上传于2018-11-7 09:52

回到Zen 2,这是全球首款7nm高性能x86 CPU。除了新工艺,主要变化包括:CPU核执行增强,更深层次的安全增强,模块化设计,配置灵活,制造难度降低。

B791468c6ff14fd6897dd837747bfcd8.png(1.81兆字节,下载次数:6)

上传于2018-11-7 09:53

Zen实现了第一代两倍的吞吐量,这主要得益于流水线的改进,浮点单元和负载存储单元翻倍,核密度翻倍,单位运行功耗减半。在前端设计上,Zen 2重点改进和优化了分支预测、指令预取、指令缓存和操作缓存。

4de60ac4e89c4a3fa7ab87da610784c4.png(1.96兆字节,下载次数:6)

上传于2018-11-7 10:04

在浮点方面,Zen 2将浮点宽度翻倍至256位,加载和存储带宽翻倍,并增加了分发/回滚带宽,所有模块都保持了较高的吞吐量。在安全性方面,AMD强调新架构可以在硬件层面免疫Spectre安全漏洞。

4faf7af707c04b5f8cb723719870be28.png(1.81兆字节,下载次数:6)

上传于2018-11-7 10:05

Zen架构支持更多的核心,但它并不是简单地增加核心数量,而是采用了一种特殊的组合结构:EPYC最多有64个核心和128个线程,分为8个管芯,每个管芯有8个物理核心。同时,外部有一个独立的I/O管芯,集成了内存控制器、Infinity Fabric高速总线和I/O输入输出,负责每个管芯与物理核的联系。

这种新的模块化设计更加灵活,可以针对每个模块单独进行优化和部署。同时,I/O Die极大地优化了整体延迟和功耗。不过注意CPU管芯部分用的是7nm工艺,而I/O管芯部分还是14nm。因为后者大部分是模拟电路,对新工艺不敏感。即使CPU管芯部分到了7nm,也不会显著提高集成度、性能和功耗,反而成本会明显增加,所以采用这种混合工艺模块组合。

以上都是Zen 2架构的理论部分,最终落实到EPYC和锐龙的产品上会有不同的表现。但可以预期的是,新架构和新工艺必然会带来明显更高的频率和更低的功耗。而且AMD会保持近几年前辈和后代的兼容性,无论桌面还是服务器。

来源

标签:

免责声明:本文由用户上传,如有侵权请联系删除!