Dana 8. listopadath,AMD je 2020. objavio da je potpuno novi Ryzen 5000 serija stolnih procesora zasnovan na Zen 3 arhitekturi. Ova najava bila je jedna od najočekivanijih najava hardvera za PC godine. Još od pokretanja originalne Zen arhitekture 2017. godine, AMD je bio u strmoj uzlaznoj putanji u smislu godišnjih arhitektonskih poboljšanja. Ni ova godina nije bila drugačija, AMD je tvrdio da nudi najveći generacijski skok u povijesti Ryzen procesora. Po čemu je ova nova arhitektura tako posebna? Zaronimo duboko u arhitektonska poboljšanja koja donosi Zen 3.
AMD je predstavio svoju Zen 3 arhitekturu 8. listopada 2020. - Slika: Wccftech
Osnove zen arhitekture
AMD-ovi Ryzen procesori koriste jedinstveni dizajn koji se uvelike razlikuje od onoga što njihov glavni konkurent Intel koristi u svojim stolnim procesorima. Ryzen procesori zapravo se temelje na više malih čipova, a ne na velikom pojedinačnom čipu. Ti različiti čipleti međusobno komuniciraju putem veze poznate kao 'Beskonačna tkanina'. AMD opisuje Infinity tkaninu kao superset hiper-transporta koji omogućuje brzu povezanost između različitih čipova u AMD procesorima. To znači da se na podlozi, umjesto jednog čipa, nalazi više malih čipova koji međusobno komuniciraju brzom vezom.
Ovaj dizajn dolazi sa svojim prednostima i nedostacima. Najveća prednost je skalabilnost. Dizajn čipova znači da AMD može spakirati više jezgri u manji paket, što omogućava mogućnosti velikog broja jezgri čak iu proračunskom segmentu CPU tržišta. Glavni nedostatak ovog dizajna je latencija. Jezgre su fizički odvojene jedna od druge, što uvodi malo veću latenciju zbog vremena potrebnog za putovanje podataka kroz beskonačnu tkaninu. To znači da su performanse u aplikacijama osjetljivim na kašnjenje poput igara obično niže od Intelovog dizajna s jednim čipom.
Implementacija Zen 2
Procesori serije Ryzen 3000 postigli su ogroman uspjeh na glavnom tržištu stolnih računala. Ovi procesori temeljili su se na Zen 2 arhitekturi izgrađenoj na TSMC-ovom 7nm procesu, koji je imao vrlo zanimljiva poboljšanja u dizajnu Zen arhitekture. Zen 2 kombinirao je CPU jezgre u Core komplekse od po 4, istovremeno razdvajajući spremište od 32 MB L3 predmemorije u dva manja spremišta od po 16 MB. Ovi jezgreni kompleksi (CCX) bili su osnova Zen 2 linije procesora. Svaki kompleks s 4 jezgre imao je neposredan pristup 16MB L3 predmemorije što je bilo važno za poboljšanje latencije. To je značilo da je Zen 2 bio vrlo konkurentan Intelu u aplikacijama osjetljivim na latenciju, poput igara, dok je u velikoj mjeri nadmašio Intel u višenitnim radnim opterećenjima.
Različite CCX jedinice još su uvijek trebale biti povezane putem Infinity Fabric, tako da se još uvijek moglo očekivati neko kašnjenje. Unatoč tome, Zen 2 ponudio je poboljšanje IPC-a (Upute po satu) za 15% u odnosu na Zen +, a također se pohvalio i višim jezgrenim taktovima. Ova generacija bila je važna za AMD jer su se sada vratili u konkurenciju s Intelom i imaju ogroman potencijal za poboljšanje zbog brzih inovacija i Intelovog samozadovoljstva.
Procesori Ryzen 3000 bazirani na AMD Zen 2 koristili su multi-CCX dizajn - Slika: Hexus
Ciljevi za Zen 3
AMD je krenuo u razvoj Zen 3 s vrlo jasnim ciljem. Kako već dominiraju višenitnom stranom konkurencije, jedino područje u kojem još uvijek malo zaostaju za Intelom je igranje. Koliko god Zen 3 bio dobar, nije mogao ukrasti krunu igranja s Intela zbog dizajna plavog tima koji nudi izuzetno velike brzine takta i malu kašnjenje. Za čiste igrače koji žele najveći mogući broj sličica u sekundi, odgovor je i dalje bio Intel. Stoga su AMD-ovi ciljevi za ovu generaciju bili jasni:
- Poboljšajte kašnjenje od jezgre do jezgre
- Povećajte brzine jezgrenog sata
- Povećajte upute po satu (IPC)
- Povećajte učinkovitost (veće performanse po vatu)
- Povećajte izvedbu s jednim navojem
Uzimajući u obzir da je Zen 2 već bio vrlo solidan izvođač u višejezgrenim aplikacijama, AMD-u je bilo lako usredotočiti se gotovo isključivo na izvedbu s jednim navojem za ovu generaciju CPU-a.
Zen 3 poboljšanja
AMD je govorio o svojim novim CPU-ima i Zen 3 arhitekturi u svom streamu uživo 'Gdje igranje započinje' 8. listopadath. AMD tvrdi da je Zen 3 najveći generacijski skok u povijesti Zen arhitekture. Novi Ryzen 5000 CPU i dalje se temelje na TSMC-ovom 7nm procesu, ali se pod poklopcem mogu pohvaliti velikim brojem arhitektonskih poboljšanja.
8-jezgreni složeni dizajn
Vjerojatno najveći napredak u novoj arhitekturi bio je potpuno novi izgled. AMD je prestao s više CCX dizajnom Zen 2 i umjesto toga se odlučio za jedan kompleksni dizajn s 8 jezgri u kojem svih 8 jezgri imaju pristup cijeloj 32 MB L3 predmemorije. Ovaj redizajn ima velike implikacije na aplikacije osjetljive na kašnjenje poput igara.
S redizajniranim 8-jezgrenim kompleksom, cjelokupna predmemorija L3 od 32 MB sada je dostupna svakoj jezgri - Slika: AMD
Sa svakom jezgrom koja je u izravnom kontaktu s predmemorijom i ostalim jezgrama, značajno poboljšava latenciju jer podaci nemaju presjek cijele matrice da bi prešao s jedne na drugu stranu. Ovaj redizajn također poboljšava efektivnu latenciju memorije čipa, što rezultira povećanim performansama za zadatke s jednim navojem.
Poboljšanje IPC-a
Poboljšani raspored jezgrenog kompleksa nije jedino poboljšanje koje donosi Zen 3. AMD tvrdi da je poboljšanje IPC-a od 19% u odnosu na Zen 2 što je ogromna brojka. IPC ili Upute po satu pokazuju koliko CPU može obaviti po taktu. Poboljšanje od 19% najveći je skok koji smo vidjeli u IPC-u otkad je Ryzen prvi put pokrenut 2017. Prethodna generacija Zen 2 procesora također je donijela prilično masivno poboljšanje IPC-a od 15% u odnosu na Zen + arhitekturu.
Ovo poboljšanje IPC-a znači da se AMD može natjecati s Intelovim nebeskim taktovima jezgre čak i zadržavajući se ispod 5 GHz u smislu pojačavanja satova. AMD je također istaknuo doprinositelje ovom velikom porastu IPC-a. Prema promotivnom materijalu, glavni čimbenici koji pridonose su:
Poboljšanje IPC-a od 19% najveći je dosadašnji AMD-ov generacijski skok - Slika: AMD
- Prihvaćanje predmemorije
- Izvršni motor
- Predviđanje grane
- Mikro-opcijska predmemorija
- Prednji kraj
- Učitaj / pohrani
Poboljšana učinkovitost
Zbog nevjerojatne gustoće TSMC-ovog 7nm procesa, AMD je uspio ugurati još više energije u Ryzen čipove zadržavajući isti prosječni izvlačenje snage. AMD tvrdi da su čipovi serije Ryzen 5000 izgrađeni na istom 7nm procesu kao i serija 3000, no postupak je usavršen, a rezultirajući čipovi tako učinkovitiji.
Uz impresivno poboljšanje performansi po vatima u 2,4X, AMD je zadržao potrošnju energije - Slika: AMD
AMD je također hrabro tvrdio da će Ryzen 9 5900X i 5950X trošiti jednaku količinu energije kao posljednja generacija 3900X i 3950X, unatoč tome što imaju veće taktove pojačanja i poboljšani IPC. AMD-ov promotivni materijal citirao je poboljšanje '2,4X izvedbe po vatu' u odnosu na originalnu Zen arhitekturu. Ovaj se broj poklapa s AMD-ovim tvrdnjama o izvlačenju snage 5900X i 5950X jer sada imaju veće taktove, ali i dalje imaju iste TDP brojeve kao i njihovi prethodnici.
Rafinirani silicij, viši satovi
Na kraju životnog vijeka serije Ryzen 3000, AMD je objavio osvježavanje koje je dodalo 3 CPU seriji s oznakom “XT”. Ryzen 5 3600XT, Ryzen 7 3800XT i Ryzen 9 3900XT bili su potpuno isti procesori kao i osnovni modeli, ali s većim taktovima. Tijekom kraja životnog vijeka proizvoda, proizvodni proces postaje zreo, a kvaliteta silicija postaje bolja. To znači da silicij proizvodi procesore koji se mogu pojačati i duže zadržati satove. Upravo je tako postala moguća XT linija CPU-a.
Sa Zen 3 CPU-ima, AMD je koristio isti zreli proizvodni postupak i visokokvalitetni silicij za izgradnju CPU-a serije 5000 na istom 7nm čvoru. To je AMD-u omogućilo da ubrzane taktove postigne mnogo više nego čak i XT serije posljednje generacije. Veći taktovi pojačanja, zajedno s višim IPC-om i redizajn izgleda jezgre značili su da je AMD bio spreman nositi se s izazovom izvedbi s jednim navojem. Oglašene taktove 4 procesora serije Ryzen 5000 su kako slijedi:
Oglašene specifikacije za 3 procesora iz serije Ryzen 5000 - Slika: AMD
- AMD Ryzen 5 5600X: 3,7 GHz baza, 4,6 GHz pojačanje
- AMD Ryzen 7 5800X: 3,8 GHz baza, 4,7 GHz pojačanje
- AMD Ryzen 9 5900X: 3,7 GHz baza, 4,8 GHz pojačanje
- AMD Ryzen 9 5950X: 3,4 GHz baza, 4,9 GHz pojačanje
Prednosti dizajna čipleta
Bilo je mnogo čimbenika koji su AMD-u omogućili tako značajan međugeneracijski skok. Jedan od najvećih je dizajn samih čipova, naime 'Chiplet Style' raspored CPU matrica. Ovaj dizajn nudi mnoge ključne prednosti kada je riječ o generacijskim poboljšanjima:
- Skalabilnost: S obzirom na to da su jezgre poredane unutar čipova na podlozi, AMD može strpati više jezgri u sličan paket bez rizika od pregrijavanja. Intelov konkurentski dizajn stavlja sve jezgre vrlo blizu jedna drugoj, što može imati drastične probleme s toplinom ako nije pravilno konfigurirano. S druge strane, AMD je uspješno koristio ovaj dizajn čipova za izradu 6-jezgrenih, 8-jezgrenih, 12-jezgrenih, pa čak i 16-jezgrenih procesora na glavnoj stolnoj platformi. To znači da je AMD zbog ovog dizajna uspostavio dominaciju u računanju jezgara.
- Jednostavnost razvoja: Još jedna velika prednost ovog dizajna je očito njegova jednostavnost razvoja. Tijekom procesa razvoja Zen 3 arhitekture, AMD je koristio potpuno isti osnovni dizajn kao Zen 2, a zatim ga je modificirao. To je značilo da je dizajn već usavršen do određene mjere, a AMD-u je bilo lako poboljšati se u ključnim područjima koja su ciljali.
- Istodobni razvoj 5nm: AMD je također naglasio da su i njihovi budući planovi za Ryzen CPU-ove zasnovane na 5nm arhitekturi bili na dobrom putu. To je zato što arhitektura dizajna čipleta omogućuje AMD-u istodobno pokretanje više razvojnih tokova. AMD je bio uvjeren da će njihov 5nm proces stići baš onako kako je planirano, baš kao što su to učinile Zen 3 i Zen 2 arhitekture temeljene na 7nm procesu.
AMD tvrdi da je njegov 5nm postupak također u dizajnu - Slika: AMD
očekivani rezultati
Procesori Ryzen 5000 bazirani na Zen 3 obećavaju da će biti vodeći u industriji ne samo u višenitnim radnim opterećenjima već i u igrama. AMD je prvi put od 2006. godine službeno detronizirao Intel u utrci za apsolutno najbolje igračke performanse (prema AMD-ovim tvrdnjama). AMD je također tvrdio da ima najveće performanse s jednim navojem od bilo kojeg stolnog čipa s Ryzen 9 5950X, a slijedi ga Ryzen 9 5900X. Pogledajmo očekivane rezultate arhitektonskih poboljšanja koja je donio Zen 3.
Vodstvo u igrama
Uz nevjerojatnih 19% poboljšanja IPC-a, povećane taktove jezgre i redizajnirani složeni sustav jezgre, AMD je napravio gigantski skok u igračkim performansama ove generacije. Iako je Zen 2 bio razumno konkurentan Intelovoj ponudi, Zen 3 planira izravno pobijediti Intel u svim igračkim opterećenjima. AMD tvrdi da je Ryzen 9 5900X u prosjeku oko 26% brži od Ryzena 9 3900X u igrama. Ovo je gigantski skok koji treba napraviti u samo jednoj generaciji.
Štoviše, AMD je također tvrdio da je Ryzen 9 5900X brži od Core i9-10900K u igrama. Ovo je prilično velika vijest za ljubitelje AMD-a koji i za opće PC entuzijaste. To sada znači da su vrhunski AMD CPU pobijedili vrhunske Intel CPU i u igrama i u višejezgrenim aplikacijama. Intelovom slučaju ne pomaže da su i dalje zaglavljeni u arhaičnoj 14nm arhitekturi i njihovi sljedeći generatori Rocket-Lake procesora također se priča da su na 14nm. U međuvremenu, AMD puca na sve cilindre sa svojim 7nm ponudama u Zen 2 i Zen 3, dok istovremeno radi na 5nm planovima koji su očito na putu. To može imati ozbiljne implikacije na udio Intelovog stolnog CPU-a na tržištu.
Procesori AMD Ryzen 5000 serije brži su u igrama od Intelove ponude - Slika: AMD
Poboljšane izvedbe s jednim navojem
AMD već neko vrijeme ima bolje performanse s više jezgri, ali to se ne mora nužno pretvoriti u bolje igračke performanse zbog činjenice da moderne igre ne koriste učinkovito sve jezgre. Mnoge igre imaju dominantnu nit, koja se često naziva 'svjetska nit', koja se najviše koristi. Svjetska nit izuzetno je osjetljiva na latenciju i izvedbu s jednim jezgrom. Zahvaljujući AMD-ovom arhitektonskom redizajniranju, latencija je masovno smanjena, što je znatno poboljšalo performanse ove dominantne niti. To je AMD-u omogućilo da preuzme vodeću ulogu u scenarijima igara.
To također znači da su AMD-ove jednonitne performanse sada znatno superiornije od Intelovih. U stvari, AMD je pokazao impresivan jednojezgreni rezultat Cinebencha od 640 za Ryzen 9 5950X koji je usko praćen rezultatom 631 od Ryzen 9 5900X. Ta su poboljšanja moguća i zbog redizajna kompleksa arhitektonske jezgre, smanjene kašnjenja i većih satova Zen 3 arhitekture. Pročitajte više o izvedbama s jednim navojem procesora serije Ryzen 5000 u ovaj članak.
AMD Ryzen 9 5900X ima rekordni jednojezgreni rezultat od 631 u Cinebenchu - Slika: AMD
Još veće performanse s više navoja
Nastavljajući svoju dominaciju u segmentu performansi s više niti, AMD je ponovno pokazao impresivne brojeve za svoje Zen 3 bazirane Ryzen 5000 procesore. Konkretno, 12-jezgreni Ryzen 9 5900X i Ryzen 9 5950X imaju nenadmašne performanse u teškim radnim opterećenjima. AMD je također napravio neke izmjene ispod haube, što je omogućilo da 5950X po prvi puta bude i najbrži radni stolni procesor za CAD rad. AMD ga je smatrao najboljim procesorom za igre I najboljim procesorom za stvaranje sadržaja i teško je raspravljati s tom izjavom. AMD je tvrdio impresivnih 12% više performansi u prikazivanju radnih opterećenja u odnosu na 3950X. To ovaj procesor čini apsolutnom zvijeri za one koji teže najboljem što stolno računanje može ponuditi.
Alarmna zvona za Intel?
Nema sumnje da AMD poboljšava svoju Ryzen liniju procesora gotovo zasljepljujućom brzinom. Nudili su ogromna poboljšanja performansi iz generacije u generaciju, a Zen 3 obećava da će im biti najveći skok do sada. Iako su procesori serije Ryzen 3000 nudili izvrsnu vrijednost u pogledu broja jezgara i cijena, ipak su zaostajali za Intelom u jednom glavnom opterećenju: igranju. AMD je uspostavio snažno vodstvo u gotovo svim ostalim aspektima tržišta stolnih računala, bilo da se radi o prikazivanju, kodiranju, video produkciji ili streamingu, ali u igrama su trebali prestići Intel kako bi uistinu bio neprikosnoveni procesor najbolje u klasi.
Zahvaljujući nevjerojatnom arhitektonskom dizajnu Ryzen procesora, TSMC-ovom 7nm procesu i briljantnom planiranju i izvršenju AMD-ovog razvojnog tima, napokon su to učinili sa Zenom 3. Ovo lansiranje mora zazvoniti na uzbunu u sjedištu Intela. Intel je ogromna tvrtka i nema šanse da na to ne bi odgovorili, ali zasigurno su zaostali za AMD-om kada je brzina razvoja u pitanju. Glavna zapreka koju Intel mora otkloniti je njegov stariji 14nm postupak koji koristi još od Skylakea.
Intelova arhitektonska karta - Slika: Wccftech
Intel je imao dobro dokumentirane probleme sa svojim 10-nm procesom pa stoga još nisu u mogućnosti izbaciti stolne čipove na temelju te arhitekture. Međutim, plima i oseka mogu se promijeniti čim je Intel uspješno objavio svoje nedavne CPU-ove za prijenosnike pod kodnim imenom 'Tiger Lake' koji se temelje na 10-nm arhitekturi. Ovi čipovi za prijenosna računala nude velika poboljšanja u performansama i učinkovitosti tijekom posljednje generacije, a vjerojatno je da Intel možda radi na prenošenju ovog procesa na stolne procesore. Ako Intel uspije osposobiti svoj 10-nm procesni proces, naredne godine bit će vrlo zanimljive za entuzijaste CPU performansi.
