Hybridní architektura se chystá i u AMD, koncepce vývoje malých jader je ale trošku jiná
Intel včera vydal procesory Alder Lake – první desktopová CPU Intel na novém výrobním procesu po dlouhém stagnování na 14nm technologii. Zároveň jsou to ale také první hybridní procesory architektury x86. Asi ideální čas na to, aby se objevily drby o tom, že big.LITTLE chystá i konkurenční AMD. Zprávy o tom, že by se u něj mohlo objevit malé jádro „Zen4D“, už jsme tu měli dříve. Teď se o Zenu „4D“ objevily první údajné detaily.
Přišel s nimi youtuber Moore’s Law is Dead a zatím nejsou potvrzené, asi bychom je měli brát s obzvláštní rezervou. Také proto, že jde ještě o relativně vzdálený produkt, který vyjde nejdřív za dva roky.
Zen 4D = Zen 4 „Dense“
Podle Moore’s Law is Dead je strategie AMD trošku jiná než Intelu, byť chce také vyvinout dvě specializovaná jádra, jejichž schopnosti by se v rámci jedné generace architektur doplňovaly (v ideálním případě). Zatímco Intel vyvinul dvě úplně různá a současně i evoluční linií oddělená jádra Golden Cove a Gracemont (respektive, využil toho, že tyto dvě linie již dlouho odděleně vyvíjí), AMD toto nemá. A aspoň ze začátku ani neplánuje. Místo toho firma plánuje malá a velká jádra tvořit z jedné společné vývojové linie. Asi se to ostatně dá uhádnout z názvu (ale doufáme, že to není jediný zdroj těchto informací) – malé jádro Zen4D či Zen 4D je také příslušníkem linie Zen.
Strategie AMD bude taková, že jako malé jádro ke konkrétnímu velkému jádru, což bude v době, kdy big.LITTLE od firmy vyjde, už Zen 5, použije upravenou verzi jádra z předchozí generace, takže v tomto případě Zen 4. Ta bude možná převedená na novější výrobní proces, což by samo mělo znamenat, že bude mít menší plochu, než Zen 5. A právě úspora plochy a z toho planoucí schopnost dostat na čip více jader, je zřejmě u AMD motivací pro tento design – stejně jako je to asi motivace u Intelu (minimálně pokud jde o desktopové použití hybridní konfigurace).
Jádro Zen 4D nebude ale pouhý „dieshrink“ z 5nm procesu na asi 3nm (jenž by měl pro procesory Zen 5 být použitý). AMD dále upraví architekturu dalšími způsoby, aby se zmenšila plocha jádra (a možná i spotřeba). Tak vznikne odlišné jádro, které by asi mohlo mít horší IPC než původní Zen 4, ale za to lepší energetickou efektivitu a lepší efektivitu z pohledu poměru výkonu a plochy potřebné na čipu. Tím pádem se na čip bude dát umístit více jader Zen 4D, než kolik by se tam vešlo plnohodnotných velkých jader (Zen 5) a výsledkem by mělo být, že čip dosáhne vyššího mnohovláknového výkonu. Ono „D“ v názvu Zen 4D má znamenat právě toto. Jde o zkratku pro „Density“ (hustota).
Ony architektonické úpravy by u Zen 4D mohly jít i poměrně hluboko. Jako první se nabízí zmenšení L3 cache, která u Zenu 2 a 3 zabírá hodně místa, a AMD ji od začátku zmenšovalo v APU (procesorech s integrovaným GPU). U Zenu 4D by prý právě tak mohla být poloviční. Protože ale toto už AMD dávno dělá, asi bude změn víc. Systém cache má údajně být „výrazně redesignovaný“, takže by se nabízelo i zmenšení L2 cache (Zen 4 ji zvětší na 1 MB, takže zde by se mohla vrátit na 512 KB nebo zmenšit ještě víc), a mohl aby být odebrány některé funkce. AMD by také použilo knihovny s větší hustotou, takže by jádro mělo nižší výsledné frekvence, ale menší plochu a spotřebu.
Zůstane AVX-512 a SMT?
Všechno by to byly kompromisy, jejichž cílem by bylo dodat víc mnohovláknového výkonu při stejné ploše. Zen 4 (a asi tedy i Zen 5) bude podporovat AVX-512, ale zatím není jasné, zda tato schopnost zůstane i Zenu 4D. Také není potvrzeno, zda jádro pořád bude podporovat SMT. Ale to je zrovna funkce, která by měla mít pozitivní dopad na MT výkon a která by se mohla vyplácet v poměru k tranzistorům a ploše navíc, kterou potřebuje, takže zde je asi šance na zachování spíš vyšší.
Je v konzolích Zen 2D?
Je možné, že generálku na toto „D“ jádro už AMD veřejně udělalo všem před očima. Rozbory snímku semi-custom APU pro PlayStation 5 a také testy výkonu procesoru AMD 4700S, což je recyklovaný čip z PS5 (tedy ne z Xboxu, jak se čekalo) bez grafiky, totiž ukázaly, že AMD v konzolích používá zlevněnou kompaktní verzi Zenu 2. Ta má oproti standardní verzi jádra snížený výkon v některých instrukcích AVX/AVX2, byť je pro kompatibilitu pořád podporuje. AMD zřejmě z backendu FPU vypustilo část jednotek. Toto by se možná mohlo opakovat asi i u Zen 4D.
Kde bude AMD big.LITTLE: APU, servery, nebo i výkonný desktop?
Moore’s Law is Dead se ovšem trochu rozchází s předchozími informacemi stran toho, kde tato jádra budou použitá. Pokud si pamatujete první únik, kde se jméno Zen 4D objevilo, měli jsme tehdy informaci, že AMD chystá big.LITTLE (nebo fat.DENSE?) v generaci Ryzen 8000, kde by mělo přijít do APU Strix Point, které má mít jádra Zen 5 a Zen 4D. Asi by šlo o čip pro notebooky a sekundárně pro desktop, tedy nástupe Raven Ridge, Renoiru, Cezanne a dalších APU. Nicméně vedle toho měl existovat ještě Ryzen 8000 „Granite Ridge“ jen s jádry Zen 5. To by byly výkonné a nehybridní desktopové procesory podobně jako teď model Ryzen 3950X, 5950X a tak dále.
Podle Moore’s Law is Dead prý ale „desktopový Zen 5“ má obsahovat velká i malá jádra a hotovo. Údajně by prý měl mít 8 velkých jader Zen 5 a 16 malých jader Zen 4D. V tom by tedy byl analogický 8+16jádrovým procesorům Intel Raptor Lake, ale pokud má Zen 4D pořád SMT, tak by čip AMD měl více vláken.
Je ale možné, že toto je jen ono notebooková a desktopové APU Strix Point a zdroje Moore’s Law is Dead zatím mluví jen o tomto procesoru, zatímco „čistě-big Zen 5“ Granite Ridge bude také existovat a hybridní nebude. Možné jde tedy jen o nedostatek informací. Osobně bych čekal, že konfigurace 8+16 by asi mohla být monolitickým čipem. Pro čipletové Ryzeny totiž AMD používá CPU čiplety zároveň používané v serverech a 8 jader Zen 5 na 3nm procesu se zdá jako moc málo na jeden čiplet. Čekali bychom spíš 16 nebo možná 12.
Bergamo
Další místo, kam má údajně Zen 4D přijít, jsou servery. AMD prý pracuje na serverových procesorech Epyc, které používaly tuto architekturu místo velkých jader (a jen tuto architekturu, nebyly by to proto hybridy/big.LITTLE). Tento procesor se má jmenovat Bergamo a má obsahovat až 128 jader Zen 4D – údajně je to v osmi čipletech po 16 jádrech. Tento procesor by zřejmě používal stejný socket SP5 a desky jako Epyc Genoa s velkými jádry Zen 4, Bergamo by byl alternativní doplňující produkt.
Jako ARM Neoverse
Cílové určení by bylo u cloudových provozovatelů, jimž by Bergamo nabídlo více jader než Genoa (ta má 96 jader Zen 4 a 192 vláken). Konektivita by mohla být stejná, je možné, že oba procesory budou založené na stejném IO čipletu a jen se u nich vymění CPU čiplety. Vypadá to, že v serverech by tato dvě jádra mohla sloužit podobně jako dvojí jádra ARM – Zen 4 by byl trochu jako Neoverse V1/V2 pro výkonné servery a HPC, zatímco Zen 4D by odpovídal méně výkonným, ale levnějšímu a menším jádrům Neoverse N1/N2 – ta dovolují konstruovat CPU s vyšším počtem jader, které vyhovují právě cloudovým hráčům typu Amazonu.
Tato serverová verze Zenu 4D je prý plánovaná k vydání na rok 2023, AMD prý nyní cílí na vydání v jeho druhém kvartálu, tedy možná ne tak dlouho po vydání výkonných Epyců Genoa. Není jasné, zda bude mít ještě 5nm proces, nebo by to mohl být první raný 3nm čip (to se nezdá moc pravděpodobné). Je pak otázka, jestli ony následující Ryzeny 8000 náhodou nebudou používat přesně tento stejný 16jádrový čiplet s jádry Zen 4D, který by pak měly přilepený externě – tedy že by i ta mobilní APU možná byla čipletová. V takovém případě by nejenže přejímala architekturu malého jádra z předchozí generace, ona by přejímala i přímo celý původní křemík. Něco jako kdyby AMD teď vydalo čipletový Ryzen 5000, který by měl standardní IO čiplet a u něj jeden křemík s osmi jádry Zen 3, ale druhý CPU čiplet by byl z Ryzenů 3000 s jádry Zen 2.
Zen 5 v Q4 2023, největší skok ve výkonu?
Podle Moore’s Law is Dead totiž prý Zen 5/Ryzen 8000 vyjde, nebo přesněji v současnosti má předběžně naplánované uvedení v Q4 2023 (i když ta APU verze by možná pak mohla být v Q1 2024, aby to sedělo s ročními produktovými cykly). Tedy ne o moc později než Bergamo. Pokud by tedy jádra Zen 4D byla na čipletu, který byl sdílený i s desktopem/APU, asi bychom se nedivili.
Zen 5 bude podle Moore’s Law is Dead prý větší „událost“ než Zen 4. Nárůst výkonu má být vyšší, IPC se prý proti Zenu 4 může vylepšit až o 20–40 % (otázka je, jestli neklesnou frekvence). Tato procenta ale berte s velkou rezervou jako nepotvrzený drb a možná spekulaci.
Že ale Zen 5 bude větší skok než Zen 4, to by asi mělo sedět. Říká to totiž oficiálně Mike Clark z AMD, který poté, co šéfoval návrhu původního Zenu, nyní má na starost celou roadmapu CPU architektur. V rozhovoru na AnandTechu potvrdil, že AMD víceméně jede na dvougenerační cykly trochu podobné někdejšímu tick-tocku u Intelu, ale s tím že ty „ticky“ jsou trošku bližší „tockům“. Každé dvě generace by měla přijít od základu přestavěná architektura, která sice přejímá některé bloky z předchozích Zenů, ale celek je v různých parametrech a důležitých blocích sestaven znovu, takže lze přehodnotit horší rozhodnutí nebo odstranit slabá místa předchozích architektur.
Následující architektura poté na tomto novém základě provádí další úpravy a vyladění, aby se z něj vybičoval výkon navíc a využil potenciál, který třeba první verze ještě jen připravovala. Následující architektura je pak už ale zase překoncipovávaná od začátku/do větší hloubky.
Nyní to bylo tak, že Zen 2 byl oním rozvinutím Zenu 1 (i když asi rozvinutějším, než se původně plánovalo) a Zen 3 byl další nový start. Zen 4 proto zase bude spíš rozvíjet Zen 3 a nebude tak třeskutě nový. Proto by u něj neměla být zase tak vysoký skok v IPC, i když něco v rozsahu 10–20 % by se mohlo v případě příznivé konstelace planet, elementálů a vesmírných lodí Aštara Šerana podařit. Větší skok ba pak mohl být u Zenu 5 právě proto, že tam zase bude příležitost k velkým změnám, jako je třeba velké rozšíření počtu jednotek ALU/AGU/FMAC v jádru.
Tyto generační páry „revoluce->evoluce“ asi mají svázaný vývoj, zatímco paralelně už běží práce na následující dvojici. Proto může paradoxně být mezi onou evoluční a následující úplně novou architekturou mezera třeba jen rok a něco (v případě Zenu 2 a 3, a v budoucnu údajně mezi Zenem 4 a 5), zatímco mezi Zenem 3 a Zenem 4 nás AMD nechá čekat dva roky – v rámci oné generační dvojice totiž asi dělá obojí stejný tým, takže potřebuje mezi generacemi víc času. Asi by to také znamenalo, že mezi Zenem 5 a Zenem 6 může být zase dvouletá pauza.
Na Zen 5 se údajně Clark těší nejvíc z nyní připravovaných produktů. Ale samozřejmě také nelze vyloučit, zda v tomto prohlášení není integrovaný marketingový „hype“.
Zdroj: Moore’s Law is Dead via VideoCardz
Jan Olšan, redaktor Cnews.cz
⠀
