Zen 4 — Вікіпедія

Zen 4 - кодова назва мікроархітектури процесора від AMD, випущена 27 вересня 2022 р.^[1] Вона є наступником Zen 3 і використовує 5 нм техпроцес від TSMC. Zen 4 працює в основних настільних процесорах Ryzen 7000 (під кодовою назвою "Raphael") і буде використовуватися в мобільних процесорах високого класу (під кодовою назвою "Dragon Range"), тонких і легких мобільних процесорах (під кодовою назвою "Phoenix"), а також в серверних процесорах Epyc 7004 (під кодовою назвою "Genoa" і "Bergamo").^[2]

Як і його попередник, Zen 4 у своїх варіантах для настільних комп'ютерів Ryzen має одну або дві матриці Core Complex Dies (CCD), виготовлені за технологічним процесом TSMC 5 нм, і одну матрицю вводу-виводу, виготовлену за технологічним процесом 6 нм. Раніше матриця вводу-виводу на Zen 3 була виготовлена за технологічним процесом GlobalFoundries 14 нм. Пластина вводу/виводу Zen 4 включає інтегровану графіку RDNA 2 вперше в будь-якій архітектурі Zen. Zen 4 знаменує собою перше використання 5 нм техпроцесу для настільних процесорів на базі x86.

На настільних і серверних платформах Zen 4 перейшов з пам'яті DDR4 на DDR5; DDR4 не підтримується. Крім того, Zen 4 підтримує нові профілі AMD EXPO SPD для більш повного налаштування і розгону пам'яті виробниками оперативної пам'яті. На відміну від Intel XMP, AMD EXPO продається як відкритий, ліцензійний і безоплатний стандарт для опису параметрів комплектів пам'яті, таких як робоча частота, таймінги і напруги^[3]. Він дозволяє кодувати ширший набір таймінгів для досягнення кращої продуктивності та сумісності. Однак профілі пам'яті XMP все ще підтримуються.^[4]

Всі процесори Ryzen Desktop оснащені 24 + 4 лініями PCIe. Це означає, що дискретний графічний процесор може бути підключений по 16 лініях PCIe або два графічних процесора по 8 лініях PCIe кожен. Крім того, тепер існують інтерфейси PCIe 2 x 4 смуги, які найчастіше використовуються для пристроїв зберігання даних M.2. Смуги, що з'єднують графічні процесори в механічних слотах x16, можуть бути виконані як PCIe 4.0 або PCIe 5.0, можуть бути налаштовані виробниками материнських плат. Нарешті, 4 смуги PCIe 5.0 зарезервовані для підключення мікросхеми або набору мікросхем південного моста.^[5]

Zen 4 є першою мікроархітектурою AMD, яка підтримує розширення набору інструкцій AVX-512. Реалізація AVX-512 має "подвійну накачку", де більшість 512-бітних інструкцій розбиваються навпіл і виконуються 256-бітними SIMD-виконавчими блоками всередині процесора. Блоки завантаження та зберігання також залишаються 256-бітними, зберігаючи пропускну здатність до трьох 256-бітних операцій з пам'яттю, з яких до двох можуть бути збереженими, за цикл, що підтримувалося в Zen 3. Це означає до одного 512-бітового завантаження або зберігання за цикл.^[6]

Інші функції та вдосконалення, порівняно з Zen 3, включають:

• Розмір цільового буфера гілки L1 (BTB) збільшено на 50%, до 1,5 тис. записів.
• L2 BTB збільшено до 7 тис. записів.
• Розмір кешу ОП збільшено на 68%, до 6,75 тис. ОП. Кеш ОП тепер здатний виробляти до 9 макрооперацій за цикл (в порівнянні з 6).
• Буфер переупорядкування (ROB) збільшено на 25%, до 320 інструкцій.
• Цілочисельний регістр збільшено до 224 регістрів, а регістр FP/векторний регістр збільшено до 192 регістрів. Файл FP/векторного регістра розширено до 512 біт для підтримки AVX-512.
• Розмір черги завантаження збільшено на 22%, до 88 завантажень в очікуванні.
• Кеш L2 збільшено вдвічі, з 512 Кбайт до 1 Мбайт на ядро, 8-шляховий.
• Автоматична IBRS, де режим непрямого відгалуження з обмеженням спекуляцій автоматично вмикається і вимикається при вході і виході управління з кільця 0 (режим ядра). Це зменшує витрати на переходи між режимами користувача та ядра.
• Збільшення IPC в середньому на ~13%.
• Максимальна частота ядра до 5,7 ГГц.
• Офіційно підтримується швидкість пам'яті до DDR5-5200.
• У настільних процесорах Ryzen 7000 інтегрований графічний процесор містить два процесори RDNA 2 CU, що працюють на частоті до 2200 МГц.^[7]

Перша партія процесорів серії Ryzen 7000 буде мати TDP 170 Вт, хоча потужність роз'єму збільшується до 230 Вт, щоб забезпечити деяку майбутню масштабованість (і запас для розгону) в платформі. Однак, загальна історія енергоспоживання Zen 4 є складною, оскільки в архітектуру та платформу було включено приблизно 50% зниження потужності на холостому ходу та інтеграція багатьох технологій енергозбереження для мобільних пристроїв, але конфігурації систем високого класу фактично споживають більше енергії з розетки - про це трохи пізніше. До речі, незважаючи на те, що в процесорах серії Ryzen 7000, в порівнянні з їх попередниками, зменшені розміри кристалів, що призводить до більш високої теплової щільності, а також менший за розміром і масою інтегрований теплорозподільник, AMD стверджує, що теплові характеристики процесорів покращуються за багатьох обставин. Однак це теж складно, оскільки процесори розроблені для досягнення максимальної температури TJMax до 95°C, щоб скористатися будь-яким доступним тепловим запасом і максимізувати продуктивність.

Продуктивність Zen 4 на ват також значно покращена. Zen 4 пропонує на 62% меншу потужність при аналогічних рівнях продуктивності, ніж Zen 3, або на 49% вищу продуктивність при аналогічній потужності. Масштабування продуктивності, однак, значно відрізняється при різних TDP. Наприклад, процесори потужністю 65 Вт демонструють покращення продуктивності до 74%, 105 Вт - до 37%, а 170 Вт - до 35%.^[8]

29 серпня 2022 року компанія AMD анонсувала чотири настільні процесори серії Ryzen 7000 на базі процесора Zen 4. Чотири процесори Ryzen 7000, запуск яких відбувся 27 вересня 2022 року, складаються з одного Ryzen 5, одного Ryzen 7 і двох Ryzen 9 і мають від 6 до 16 ядер.

1. ↑ User accessible + Chipset link