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AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

2016-8-19不详佚名

在今晚的旧金山会议上,AMD揭开了Zen处理器的面纱——考虑到Zen处理器距离上市依然有段距离,AMD这次公开的信息依然不够全面,重要是介绍Zen处理器的架构特点,并小小地透露了Zen处理器的性能,已经可与Broadwell-E处理器对比同频性能了。

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

在这次会议上,AMD CEO苏姿丰还透露了AMD的市场策略,她上任之后也调整了一些公司战略,简单来说AMD的主要目标会放在游戏、沉浸式平台及数据中心三大市场上,这三者分别有150亿、200亿及180亿美元的容量,比死守PC好多了。

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

不论哪个市场,AMD的Zen处理器都会是实现市场目标的基石,不论玩游戏、VR/AR还是高性能服务器,Zen处理器都是AMD的关键产品,这点也无需多言了。

AMD Zen处理器的基本情况

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

我们知道,AMD早在2011年推出了模块化架构的“Bulldozer”推土机架构,目前已经升级到了Excavator挖掘机架构,但IPC性能变化不大,而到了Zen架构上,AMD处理器迎来了一个性能跃升——相比Excavator架构,Zen处理器的IPC(每指令周期)性能提升了40%以上,这是我们之前就知道的了。

与之对应的是能效,AMD目前的FX处理器还在用32nm,APU则是28nm,而Zen处理器则会升级到14nm FinFET工艺,更先进的工艺不仅推动性能增长,更重要的是大幅降低了功耗,Zen处理器在能效上也会有明显进步。

Zen处理器就是在这样的架构、工艺双重升级下具备了更高的性能、更低的能耗,根据官方所说,Zen处理器主要架构改进如下

·SMT多线程,每个核心可支持2个线程

·8MB L3缓存

·容量更大、更统一的L2缓存

·微操作缓存(Micro-op Cache)

·具备2个AES加密单元

·高能效FinFET工艺

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

此外,从桌面版Summit Ridge处理器开始,包括第七代APU在内,AMD处理器都会统一到AM4插槽,新一代芯片组会支持领先的USB、图形、数据及其他I/O技术。

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

值得注意的是,Zen架构现在已经不是AMD最先进的架构了,他们还开发了性能更强的Zen+架构,基于Zen架构修改优化

AMD Zen处理器架构改进

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

这次会议的重点是AMD Zen处理器架构细节,AMD CTO Papermarster在会议上提到设计Zen架构的三个方向——性能、生产力及能效,我们就分别从这三部分来看看AMD都做了哪些改进。

Zen处理器架构改进之性能:单线程性能大幅提升

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

作为AMD重返服务器市场的筹码,Zen处理器设计的第一个重点就是性能提升,为此AMD针对Zen内核做了如下改动

·增强了分支预测单元选择正确指令的能力

·为了提高操作发射效率,增加了微操作缓存

·指令调度窗口增加了75%

·发射带宽及执行单元资源提升50%

最终的结果就是指令级并行设计大幅提升了单线程性能。

Zen处理器架构改进之吞吐率:SMT多线程回归

为了提高处理器的吞吐率(生产能力),AMD做了如下改进:

·支持SMT多线程

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

AMD的推土机采用的是物理多核模块化设计,虽然理念很好,但是现实很残酷,最终性能表现不尽如人意,因此在Zen架构上AMD回归了传统的SMT同步多线程架构,每个核心支持2个线程,类似Intel的HT超线程技术,但双方的实现方式肯定不一样。

高带宽、低延迟缓存系统

AMD Zen处理器架构详解:单线程性能大提升,升级14nm工艺

本文来源:不详 作者:佚名

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