Procesory
Artykuł
Mateusz Brzostek, Środa, 24 sierpnia 2016, 10:00

Inżynierowie AMD opisali najważniejsze cechy architektury Zen, na której będą oparte nadchodzące procesory desktopowe AMD. Zen to pierwsza od czasu Bulldozera zupełnie nowa architektura AMD. Przyjrzyjmy się szczegółom.

Zen wielokrotnie zapowiadano jako pierwszą od dawna zaprojektowaną od zera architekturę. Tylko...
co to znaczy „zaprojektowany od zera”?

Projektowanie procesora (nie tylko zwykłego CPU, ale też procesorów graficznych, sieciowych i wielu innych) zaczyna się zawsze od profilowania wydajności. To pojęcie może wam się kojarzyć z programowaniem. Profilowanie wydajności polega tam na analizie, jak jest wykonywany kod programu: które segmenty są wykonywane najdłużej, kiedy program czeka na dane z pamięci, których funkcji używa najczęściej itp. Dzięki temu programiści mogą zidentyfikować „wąskie gardła”: problematyczne procedury, których optymalizacji warto poświęcić najwięcej uwagi.

Podobnie robi się w przypadku procesorów. Najpierw trzeba zdecydować, do czego ma się nadawać dany procesor, w jakich zadaniach ma się sprawować najlepiej. Następnie analizuje się te typowe zadania i przewiduje, jaka konstrukcja będzie do nich najlepsza. Te przewidywania trzeba zweryfikować – sprawdzić, czy nie ma jakichś ograniczeń technologicznych lub ekonomicznych, które nie pozwolą ich zrealizować.

Projektowanie procesora trwa wiele lat, a jego kariera rynkowa – kolejnych kilka lat. Dlatego nie wystarczy zanalizować zadań, które dziś są popularne, ale trzeba przewidzieć, co użytkownicy będą robić na komputerach za wiele miesięcy. Znane i przewidywane zadania służą do stworzenia symulacji typowego użytkowania procesora. Sam procesor projektuje się tak, żeby najlepiej odpowiadał tej symulacji.

Przyjęte na początku projektowania założenia wpływają na wszystkie elementy mikro- i makroarchitektury. Jednostki wykonawcze, wewnętrzne kolejki, bufory i interfejsy, podsystem pamięci podręcznych – wszystko jest dopasowane do tych założeń i nawzajem do siebie. W kolejnych wersjach mikroarchitektury zwykle nie można zmienić zbyt wiele, bo zmiany w jednym podsystemie powodują lawinowo konieczność wprowadzenia zmian gdzie indziej.

Architektura zaprojektowana od zera to taka, w której zaczęto od pierwszego kroku: sformułowania nowych założeń projektowych, przewidzenia na nowo przyszłości oprogramowania i wykonania nowych symulacji. To nie znaczy, że w procesorze wszystko jest nowe. Wiele funkcji zostało już tak dobrze poznanych, że znamy już bliskie doskonałości sposoby na ich zrealizowanie. Na przykład układy przewidywania skoków albo kontrolery pamięci wszystkie mają wiele wspólnego, bo jakiekolwiek możliwe ulepszenia są szczegółami. Poza tym po zrobieniu nowych symulacji i prognoz można dojść do podobnych wniosków, co poprzednio.

Dlatego, chociaż Zen nie jest ewolucyjnym rozwinięciem architektury Bulldozer-Excavator, będziemy czasem porównywać szczegóły tych dwóch architektur bezpośrednio.

Droga do Zen

Prace nad nową mikroarchitekturą AMD ruszyły przed 2012 rokiem. Nazwę roboczą Zen nadał naczelny projektant tej mikroarchitektury, Mike Clark. Miała oznaczać równowagę i kojarzyć się ze wspomnianym wyżej dopasowaniem poszczególnych podsystemów procesora do siebie. 

Zen będzie podstawą większości procesorów AMD w nadchodzących latach. Jedna architektura zastąpi dwie rozwijane do tej pory: Jaguar/Puma (K16) (małe rdzenie do niskoenergetycznych procesorów) i Excavator (K15) (do wydajnych procesorów). Teraz do procesorów serwerowych, desktopowych, laptopowych i innych trafią te same rdzenie x86 w różnych konfiguracjach.

Pokazane powyżej i wymienane wielokrotnie na prezentacjach AMD „+40% IPC” było jednym z głównych założeń projektowych.

Drugim było pozostanie na poziomie energetycznym architektury Excavator. Zen ma wykonywać średnio o 40% więcej instrukcji niż Excavator w takiej samej liczbie cykli zegara, i zużywać na każdy cykl tyle samo energii. Jak to osiągnięto?

Ocena artykułu:
Ocen: 21
Zaloguj się, by móc oceniać
mefisto777 (2016.08.24, 10:24)
Ocena: 14

0%
Szkoda, że połowa slajdów już była i zdążyłem wypić kawę przed lekturą. Jak wyjdzie to zobaczymy, a nie będziemy się rozwodzić nad 8 rdzeniami, taktowaniem 4500 jak to było w przypadku buldożera.
Claw (2016.08.24, 10:44)
Ocena: 34

0%
Tak bardzo bym chciał w to wszystko wierzyć :( Może w końcu wymienił bym swojego Durona :)
przemek01 (2016.08.24, 10:57)
Ocena: 14

0%
Claw @ 2016.08.24 10:44  Post: 1000249
Tak bardzo bym chciał w to wszystko wierzyć :( Może w końcu wymienił bym swojego Durona :)

Nie mymieniaj ikonki, naprawde fajna. :) Sam czegos takiego szukalem ale skonczylem tak jak widac :)
jaskól (2016.08.24, 11:11)
Ocena: 26

0%
Ciekawe dlaczego do porównania z Intelem AMD obniżyło zegary Core i7. Czyżby Zen nie był w stanie osiągać sensownych zegarów?
Stjepan (2016.08.24, 11:15)
Ocena: 17

0%
Poczekamy, zobaczymy, mam nadzieję na godnego następce mojego wysłużonego Phenoma II x4, taki ZEN 4/8 do konwertowania filmów starczył by w zupełności.
john6151 (2016.08.24, 11:17)
Ocena: 17

0%
Szkoda tylko, że nawet jeśli podniosą wydajność o 40% względem Vishery (takt w takt) to JEŚLI osiągną taktowanie 4GHz będziemy mogli liczyć na wydajność maksymalnie Haswella Core i5. A wszystko wskazuje na to, że na 4GHz nie mamy co liczyć
Edytowane przez autora (2016.08.24, 11:18)
Warsik (2016.08.24, 11:19)
Ocena: 28

0%
Na miejscu AMD bym nie nadmuchiwał bezsensownie oczekiwań porównywaniem do Core i7 8core. Niech zaprojektują coś na poziomie i5 trochę tańsze a będzie większość zadowolona. Oby nie skończyło się tak jak z Polarisem i RX480, gdzie z wielkiej chmury wyszła wielka wtopa
Edytowane przez autora (2016.08.24, 11:19)
Zaloguj się, by móc komentować
Artykuły spokrewnione
Aktualności spokrewnione
Facebook
Ostatnio komentowane