CPU Intel (сокет, ядро, архитектура, техпроцесс - последние 3 поколения)

Zen — кодовое название микроархитектуры вычислительных ядер процессоров компании AMD, выполненных по технической норме 14 нм. На основе этой микроархитектуры вышли процессоры AMD под торговыми марками Ryzen и EPYC. Чипы на этой микроархитектуре делятся на три группы: две группы торговой марки Ryzen — Summit Ridge (настольные процессоры без графических ядер) и Raven Ridge (настольные и мобильные процессоры со встроенными графическими ядрами) и одну группу торговой марки EPYC — Naples (серверные процессоры).

Разработанная еще в 2010 году, модульная архитектура Bulldozer оказалась заведомо провальной. Она так и не смогла составить конкуренцию более быстрым решениям Intel. Кстати, тогда AMD также достаточно красочно описывала все преимущества «бульдозера», но, как показало время, слова остались лишь словами. Пожалуй, главной причиной фиаско данной архитектуры и является эта самая модульность. Так, каждый двухъядерный модуль включает в себя два блока исполнения целочисленных операций и всего один блок исполнения операций с плавающей запятой. Блок выборки инструкций, декодер инструкций и кэш второго уровня разделен между целочисленными ядрами. В итоге эффективность каждого из них в зависимости от задачи резко падает. По сути, один модуль архитектуры Bulldozer и надо считать одним ядром, но не двумя.

Так вот, Zen — полная противоположность Bulldozer и иже с ней. В AMD вряд ли об этом когда-либо заявят, но, думаю, что процессорный гигант признал свою ошибку. Судя по анонсу, на ее исправление ушло достаточно много времени. Так, каждое ядро будет включать в себя шесть блоков исполнения целочисленных операций, два 256-разрядных блока исполнения операций с плавающей запятой, собственные декодер инструкций, блок выборки инструкций, блок предсказания переходов и собственный кэш. Такое ядро всецело можно назвать полноценным. Плюс все решения, построенные на архитектуре Zen, будут поддерживать технологию Simultaneous Multithreading, принцип работы которой схож с Hyper-Threading (Intel внедрила ее еще в процессорах Pentium 4). Так что на каждое реальное ядро в процессоре будет приходиться одно виртуальное.

Наконец, Zen обзаведется инклюзивной многоуровневой подсистемой кэш-памяти. То есть большие по объему буферы нижних уровней смогут хранить информацию меньших по объему буферов верхних уровней. По сути, у AMD такая технология используется впервые, ведь эксклюзивная подсистема кэш-памяти применялась во всех решениях, начиная с архитектуры K6.

Применяется технология производства транзисторов с вертикально расположенным затвором (FinFET, fin-shaped field effect transistor). Опять же как у Intel.

Ryzen 7 2700

Архитектура: Zen

Ядро: Pinnacle Ridge

Частота: от 3,2 ГГц до 4,1 ГГц

TDP : 65 Вт

Кэш: L1 – 0,8 Мб, L2 – 4 Мб, L3 – 16 Мб

Количество ядер: 8 (16 потоков)

Графика: нет 

Техпроцесс: 12 нм

Ryzen 5 2600, Ryzen 5 2600X

Архитектура: Zen+

Ядро: Pinnacle Ridge

Частота: от 3,4 (3,9) ГГц до 3,6 (4,2) ГГц

TDP : от 65 Вт до 95 Вт

Кэш: L1 – 0,6 Мб, L2 – 3 Мб, L3 – 16 Мб

Количество ядер: 6 (12 потоков)

Графика: нет 

Техпроцесс: 12 нм

Переход на более тонкие 12-нм (12LP — leading performance) технологические нормы ничего кардинально нового для процессоров Ryzen не принес. Даже название архитектуры Zen+ отражает минимум изменений, такой себе «рефреш». Но, тем не менее, AMD обещает небольшое увеличение производительности и снижение энергопотребления.

При разработке обновленной архитектуры Zen+, на которой основано второе поколение AMD Ryzen, особое внимание было уделено уменьшению задержек доступа к памяти: по сравнению с Zen, новая архитектура может похвастать на 11% меньшими задержками доступа к оперативной памяти, на ~15% — к кэш-памяти первого и третьего уровней, и на треть меньшими – к кэш-памяти второго уровня. В итоге это позволило получить более высокую производительность в однопоточных вычислениях (на 3% больше инструкций за цикл по сравнению с Zen).

Кроме того, переход GlobalFoundries (производитель чипов для AMD) на новый техпроцесс 12 нм позволил поднять максимальные частоты на ~250 МГц, а разгон всех ядер теперь может достигать 4,2 ГГц, причем вольтаж на аналогичных частотах оказывается ниже в среднем на 50 мВ по сравнению с первым поколением Ryzen. В более понятных числах выгода от перехода на 12 нм звучит примерно так: до 11% меньше энергопотребление на тех же частотах, или же до 16% большая производительность при том же TDP.

Ryzen 5 2400G

Архитектура: Zen

Ядро: Raven Ridge

Частота: от 3,6 ГГц до 3,9 ГГц

TDP : 65 Вт

Кэш: L1 – 0,1 Мб, L2 – 2 Мб, L3 – 4 Мб

Количество ядер: 4 (8 потоков)

Графика: Radeon RX Vega 11 (1250 МГц)

Техпроцесс: 14 нм

Ryzen 3 2200G

Архитектура: Zen

Ядро: Raven Ridge

Частота: от 3,5 ГГц до 3,7 ГГц

TDP : 65 Вт

Кэш: L1 – 0,1 Мб, L2 – 2 Мб, L3 – 4 Мб

Количество ядер: 4

Графика: Radeon RX Vega 8 (1100 МГц)

Техпроцесс: 14 нм

Инженеры AMD были намерены совместить с вычислительными ядрами Zen достаточно производительный вариант графического ядра Vega. Прошлые APU компании, известные под кодовым именем Bristol Ridge, оснащались интегрированным графическим ядром с архитектурой GCN 1. и в максимальных версиях располагали набором из 512 потоковых процессоров. В Raven Ridge, которые изначально позиционировались AMD как продукты принципиально иного уровня, мощность должна была увеличиться на заметную величину, поэтому в новый полупроводниковый кристалл был вписан весьма крупный GPU с 11 вычислительными блоками (CU), что в общей сложности соответствует массиву из 704 потоковых процессоров (SP).

В погоне за снижением себестоимости инженерам пришлось несколько урезать кэш. В результате объём размещённой в Raven Ridge кэш-памяти третьего уровня сократился вдвое – до 4 Мбайт. Правда, её ассоциативность при этом не поменялась, а значит, на серьёзное изменение скоростных характеристик L3-кэша рассчитывать не следует.

Попутно обнаруживается и ещё одна любопытная деталь: заметное ускорение в Raven Ridge получил и кеш второго уровня. Его латентность упала с 17 до 13 тактов, хотя это изменение производитель нигде не афишировал.

Указывая на изменение подсистемы кеш-памяти, AMD обещает, что уменьшение объёма L3-кеша в новых процессорах не должно отрицательно сказаться на производительности. Компенсирует негативный вектор не только снижение латентностей, но и тот факт, что Raven Ridge не приходится страдать от сравнительно медленных межъядерных соединений между CCX, выполненных за счет работающей на одной частоте с контролером памяти шины Infinity Fabric. Действительно, в новом процессорном дизайне CCX-модуль только один, и данная внутренняя шина связывает его с графическим ядром и другими «внеядерными» компонентами, но обмена данными между вычислительными ядрами никоим образом не касается.

CCX — это сокращение от Core Complex. Так в AMD называется модуль из четырёх процессорных ядер с общим кэшем третьего уровня.

Это хорошо прослеживается, если сравнить практически измеренные задержки при межъядерном обмене данными у Raven Ridge и Ryzen 5 1500X. Здесь Raven Ridge заметно выигрывает — для четырёхъядерного процессора конструкция с одним CCX выглядит более оптимальной.

В дополнение к улучшениям в системе кеширования в Raven Ridge был оптимизирован и контроллер памяти. Во-первых, в нём добавилась официальная совместимость с модулями DDR4-2933, благодаря чему Raven Ridge стал первым процессором на рынке, поддерживающим столь быструю спецификацию JEDEC. Во-вторых, при прочих равных Raven Ridge работает с памятью эффективнее, чем предшествующие Ryzen. Тесты указывают на не слишком кардинальное, но всё же наблюдаемое невооружённым глазом снижение латентности.

Таким образом, суммарно изменения в подсистеме памяти Raven Ridge разноплановы, и уменьшившийся L3-кеш вряд ли станет серьёзным недостатком этих процессоров. Но резекции в Raven Ridge подвергся не только он. Был серьёзно урезан и ещё один блок – встроенный в процессор контроллер графической шины PCI Express. Для подключения внешней графической карты в процессорах Raven Ridge полноценный интерфейс PCI Express 3.0 x16 не поддерживается: вместо него предлагается пользоваться усечённой шиной PCI Express 3.0 x8. Впрочем, в случае графических карт не самого верхнего уровня данное ограничение вряд ли способно как-то повлиять на производительность, и единственный момент, который стоит иметь в виду, – это отсутствие совместимости Raven Ridge с мульти-GPU-конфигурациями.

Не работает Raven Ridge и с технологией Dual Graphics, которая поддерживалась в прошлых поколениях APU компании AMD. «Спарить» встроенное графическое ядро Vega с внешней видеокартой с той же архитектурой в единый мульти-GPU-массив напрямую средствами графического драйвера невозможно. Однако совместная работа встроенной графики и внешней видеокарты всё-таки возможна через технологию mGPU, которая является частью DirectX 12. Иными словами, «помочь» внешнему ускорителю встроенная Vega всё же может, при этом совершенно не важно, какая используется дискретная видеокарта, но работать такая связка будет исключительно в DirectX 12.

Имеющийся в Ryzen 5 2400G набор из 11 CU транслируется в 704 потоковых процессора, что в количественном выражении на 38 процентов превосходит арсенал, которым обладали решения поколений Kaveri, Carrizo и Bristol Ridge. К этому прикладывается примерно 13-процентный рост частоты графики, увеличенное число блоков текстурирования (с 32 до 44) и растеризации (с 8 до 16), а также новое поколение архитектуры. Vega относится к самому свежему, пятому поколению GCN, в то время как встраиваемые ранее видеоядра имели архитектуру третьего поколения. Всё это в сумме должно обеспечить весомое превосходство старшей новинки над предшественниками по производительности.

Несмотря на то, что процессоры Ryzen с графикой Vega получили достаточно высокие тактовые частоты, AMD удалось удержать их тепловыделение в разумных рамках. Типичное тепловыделение Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G составляет 65 Вт — это большое достижение на фоне того, что наиболее быстрые десктопные APU компании ранее могли иметь расчётное тепловыделение на уровне 95 Вт. И даже больше того, в Raven Ridge при одновременной нагрузке на вычислительную и графическую части процессора частота ядер обоих типов не сбрасывается ниже номинальных значений, как это было принято в APU прошлых поколений. В рамках заявленного теплового пакета без каких-либо ухищрений способен оставаться даже старший Ryzen 5 2400G.

Отдельно следует упомянуть о том, что управлением тактовыми частотами в Raven Ridge занимается обновлённая технология Precision Boost 2. В ней реализован усовершенствованный и более агрессивный алгоритм, благодаря которому турборежим в новых процессорах с интегрированным графическим ядром включается чаще, чем раньше. Кроме того, при неполной нагрузке на часть ядер активнее задействуются промежуточные частоты между базовым и максимальным значением. Иными словами, подстройка под конкретную нагрузку в Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G стала чувствительнее, чем была ранее.

AMD удалось заткнуть за пояс не только младшие игровые видеокарты NVIDIA. Raven Ridge попутно занимают территорию, которая оказалась обойдена вниманием компании Intel. Да, массовые процессоры Intel тоже обладают встроенной графикой, но GPU, которые микропроцессорный гигант встраивает в свои десктопные продукты, в разы хуже вариантов Vega, имеющихся в Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G. Иными словами, по совокупности факторов процессоры семейства Raven Ridge оказываются чуть ли не безальтернативными предложениями для бюджетных игровых систем.

Но на более широкую сферу применения Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G претендовать будет непросто. С технической точки зрения эти процессоры вполне полноценно могут работать и в комплекте с дискретными видеоускорителями, несмотря на то, что контроллер PCI Express в них существенно порезан. И даже больше того, новинки способны обеспечить уровень производительности чуть выше, чем предлагают выпущенные в прошлом году Ryzen 5 1400 и Ryzen 3 1200. На сегодняшний день такой вычислительной производительности кажется в целом достаточно, ведь она явно лучше, чем у двухъядерных процессоров Core i3 поколения Kaby Lake. Однако равноценным четырёхъядерным Core i3 семейства Coffee Lake новинки компании AMD всё же проигрывают. Поэтому в комплекте с внешней графикой Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G будут представлять интерес лишь до тех пор, пока Intel не обеспечит свои процессоры Coffee Lake класса Core i3 недорогими материнскими платами и не уравняет эти продукты в рамках одной ценовой категории.

Таким образом, в конечном итоге Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G оказываются достаточно узкоспециализированными решениями. Их можно смело рекомендовать к приобретению при построении бюджетного игрового компьютера с нуля либо для игровых систем, ориентированных на относительно нетребовательные сетевые многопользовательские проекты класса Dota 2, World of Tanks, Rocket League или CS:GO. Также Ryzen с интегрированной графикой можно посоветовать и для Socket AM4-сборок более высокого класса — в том случае, если вы не хотите тратиться на графическую карту прямо сейчас.