Zen 5: Nejinovativnější jádro AMD od Zenu 1 [nově doplněný rozbor]

Jsou to zhruba dva týdny do vydání procesorů AMD s novou architekturou Zen 5. Tento týden jsme se k těmto CPU dozvěděli konečně pořádné podrobnosti o jejich samotné architektuře, které AMD zveřejnilo na akci Tech Day. Už tedy můžeme rozebrat změny, které firma udělala v jádru oproti Zenu 4 – a že jsou hodně rozsáhlé, asi více, než se v červnu zdálo. A firma také zopakovala příslib 16% zvýšení IPC u těchto procesorů.

Paměťový subsystém: Výkonnější a konečně větší L1 cache

Další možná dost významné zlepšení je v L1 datové cache, což je kriticky důležitá mezipaměť, tvořící nejrychlejší a vykonávacím jednotkám nejblíže se nacházející prostor pro pracovní data programu (po registrech, jejichž kapacita je velmi omezená). Všechna dosavadní jádra linie Zen měla 32kB L1D cache, ale Zen 5 ji poprvé zvětšuje. A to na 48 kB, čímž se vyrovnává aktuálním velkým jádrům Intelu (ta mají 48kB L1 od Sunny Cove).

Prezentace architektury Zen 5, Granite Ridge a Strix Point (Autor: AMD, via: ComputerBase)

Není to sice tak velká kapacita jako 128kB L1 cache u procesorů Apple, ale zdá se, že u x86 procesorů používajících 4kB stránky je náročnější cache zvětšit (nebo to Intel a AMD z jiného důvodu nechtějí provádět). L1 cache je u Zenu 5 stále s latencí jen 4 cykly, což je velmi dobré vzhledem k dosahovaným frekvencím. Má 12cestnou asociativitu. Jak už bylo zmíněno dříve, datová šířka pro komunikaci je 512 bitů, a data lze tedy do cache ukládat (nebo z ní číst) po 64 bajtech. Tato datová šířka znamená, že datová propustnost mezi jádrem a jeho L1 cache se zdvojnásobila. Pokud někde uvidíte informaci o „dvakrát větší rychlosti“, je řeč právě o tomto navýšení propustnosti/šířky, ne o nějakém dalším zlepšení navíc.

L1 Data TLB má 96 položek s plnou asociativitou pro všechny velikosti stránek pro L1 Data TLB, a L2 data TLB má 4K položek s plnou asociativitou pro všechny velikosti stránek kromě 1GB stránek. L2 instrukční TLB se zvětšil čtyřnásobně na 2048 položek.

L2 cache zůstává na kapacitě 1 MB, ale vzhledem k tomu, že prošla upgradem v předchozí architektuře, to asi není na závadu. Ovšem zvýšila se její asociativita z 8cestné na 16cestnou, takže změny zde jsou. AMD také zdvojnásobilo (64B/cyklus) propustnost mezi L2 cache a L1 cache v souladu s tím, jak byla zdvojnásobena propustnost mezi load-store jednotkami a L1 cache.

L2 cache je privátní pro každé jádro, měla by mít latenci 14 cyklů. Zpětně vzato možná dává smysl, proč AMD zvětšilo cache právě v Zenu 4, ač ten byl jen méně radikální „evolucí“ Zenu 3 – patrně bylo cílem tento úkol vydělit a zvládnout dřív, než přijde řada na všechny velké změny v Zenu 5, aby pak nebylo ukousnuto příslovečné příliš velké sousto.

AMD také uvádí, že u Zenu 5 je vylepšený prefetching, což je opět jako u predikce větvení komplexní oblast kontinuálních optimalizací, v níž se provádějí úpravy a ladění v každé nové generaci, takže by bylo zvláštní, kdyby jádro vylepšený prefetching nemělo. Jde o důležitou složku IPC procesorů.

Zen 5 má nový 2D stride prefetcher a je schopen lépe rozpoznávat vzorce v přístupech do pamětí a předem podle nich nahrávat data, která program pravděpodobně bude v budoucnosti vyžadovat.

Prezentace architektury Zen 5, Granite Ridge a Strix Point (Autor: AMD, via: ComputerBase)

L3 cache se bude lišit v jednotlivých procesorech. Podle AMD je jedním z jejích vylepšení, že podporuje až 320 současných cache missů, tedy souběžně lze poptávat až 320 různých dat z paměti.

Statické versus dynamické dělení prostředků mezi vlákna při SMT

Mimochodem, zmiňovali jsme dříve SMT. Mike Clark v interview zmínil, jak jsou které části jádra dělené v případě, že jádro zapojí obě vlákna. Velká část má dynamické (competitive) dělení, kdy se alokace pro obě vlákna může měnit podle potřeby, byť obvykle část zdrojů je vždy vyhrazená, aby jedno vlákno nikdy nezkonzumovalo úplně všechny prostředky. Toto se týká cache, TLB a také samotných výpočetních jednotek (pipeline v SIMD jednotce nebo ALU).

Některé části jsou ale rozdělené staticky, tedy fixně půl na půl, pokud jádro zpracovává dvě vlákna. Platí to například pro RoB, kde je údajně extrémně těžké dynamické rozdělení implementovat, takže k tomu nebylo přikročeno. Další části se statickým rozpůlením zdrojů (tedy kapacity nebo například položek ve frontě) jsou store a retire fronty a také fronta micro-opů před fází dispatch. Nicméně v momentě, kdy druhé vlákno jádra přestane být používáno, jsou tyto prostředky opět plně přiřazené jedinému vláknu, SMT tedy nekazí výkon v jednovláknové zátěži.

Zen 5 a Zen 5c

AMD opět od Zenu 5 vyvinulo také kompaktní verzi jádra označenou Zen 5c, jak už jsme zmiňovali, přičemž nyní byla uvedena současně se standardním jádrem v mobilních Ryzenech AI 300.

Více: Mobilní Zen 5 je tu: Detaily procesorů Ryzen AI 300 „Strix Point“

Stejně jako u Zenu 4c by efektivní jádra Zen 5c měla podle AMD mít stejné IPC (tedy stejný výkon na 1 MHz) jako velký Zen 5 a všechny instrukce a technologie velkých jader. Liší se jen optimalizacemi na menší zabranou plochu na čipu (například menším využitím speciálních logických maker, větším zhuštěním díky tomu, že je jádro rozdělené na méně bloků), které současně snižují jejich maximální takt.

Prezentace architektury Zen 5, Granite Ridge a Strix Point (Autor: AMD, via: ComputerBase)

Kompaktní jádro má mít zhruba o 25 % menší plochu, nicméně toto částečně vyplývá z návrhu čipu Strix Point a nemusí platit univerzálně. Zen 5c je obecně optimalizovaný pro škálovatelnost (zatímco velký či klasický zen 5 je optimalizován na maximální výkon v jednovláknové úloze) a nejde u něj jenom o zabranou plochu na čipu, ale i o energetickou efektivitu, která je u něj údajně vyšší než u velkého zenu 5 (jedním z faktorů, které k tomu přispívají, má být i samotná menší plocha, kdy jsou cesty signálu mezi bloky kratší).

Článek pokračuje na další straně.


⠀

Plošné zdražení hardwaru? TSMC zvedá ceny téměř všech procesů

Před měsícem jsme psali, že TSMC zdraží výrobu na 3nm procesu o nějakých 15 až 25 %, což by se negativně dotklo řady nyní vyráběných (například Intel Core Ultra 200, procesory Applu), ale i chystaných čipů (některé procesory s architekturou Zen 6 od AMD). Bohužel se ale zdá, že zvýšení cen nenastane jen u 3 nm, ale dotkne se téměř všeho, včetně procesorů AMD pro socket AM4. Například znovu vydaný Ryzen 7 5800X3D může ještě víc zdražit. Celý článok „Plošné zdražení hardwaru? TSMC zvedá ceny téměř všech procesů“ »

AMD uvádí Ryzen AI Max 400 „Gorgon Halo“. Může mít 160 GB VRAM

AMD pro letošní rok vydalo refresh notebookových procesorů s architekturou Zen 5 jako řadu Ryzen AI 400 (její kódové označení je Gorgon Point). Už před nějakou dobou se objevila zpráva, že totéž provede i s tzv. Halo APU, řadou Ryzen AI Max, které také budou refreshnuté na řadu Ryzen AI Max 400 („Gorgon Halo“). A to se teď oficiálně naplňuje. Tyto nové procesory přináší o něco vyšší takty u nejvyššího modelu, ale i jedno další vylepšení. Celý článok „AMD uvádí Ryzen AI Max 400 „Gorgon Halo“. Může mít 160 GB VRAM“ »

Nvidia zvětšila paměť GeForce RTX 5070 o 50 %. Ale jen té mobilní

Notebooky postupně zabírají větší a větší část trhu PC na úkor stolních počítačů a když jsou herní PC hlavní výspa, kde ještě desktopový počítač hraje prim, i zde se pořád víc prosazují herní notebooky. Zdá se, že Nvidia teď tento segment zase jednou upřednostní před samostatnými desktopovými kartami. Jedna z mobilních grafik s 8GB pamětí totiž dostane přesně to navýšení kapacity, po kterém se v desktopové oblasti pořád marně volá… Celý článok „Nvidia zvětšila paměť GeForce RTX 5070 o 50 %. Ale jen té mobilní“ »

Komentáre (34) Pridať komentár

  1. Mne se libi skutecnost ze AMD vpodstate vyvxji dve vetve procesoru. Jeden klasicky pro desktopy a servery kde zlepsuje stavajici a miri na zrychlovani stavajicich alikaci. Druha rada jsou AI cipy s vice druhy CPU jader a s pridanym AI blokem.

    To je velmi rozumny pristup. Citelny pro zakaznika. Take nehozi prekvapeni ze si poridite novy stroj za furu penez a ono vam to pobezi stejne. Nebo i pomaleji.

    Intel vsadil vse na jednu kartu. AI. Cpe veskere technologie do vsech segmentu trhu. Snad nezkrachuje.

    AI hype je ted na spici, uvidime za rok az prijde vystrizliveni. Napadne mi soucasna situce pripomina bublinu .com
    Pak to prasklo a vsici cumeli jak suvy z nudli.

    1. Že AI není až zase tak AI „artificial intelligence“ to víme. Dalo by se říct, že umělé to je, ale inteligence tam není žádná. Všechno to jsou jen algoritmy, které zdokonalují strojové učení. AI tak díky pokročilému výkonu počítačů umí mimořádně rychle vyhledávat a pokud najde podobný vzor, aplikuje ho na dotaz. Tím je to dané, bez trénovacích dat to neumí nic. Já jsem měl možnost se strojovým učením pracovat už před více než 20 lety (OCR) a od té doby to hodně pokročilo, ale v principu jde pořád o to samé. Žádné AI tam nehledej.

      Na druhou stranu do AI bubliny cpe peníze i EU a to nemálo. Proto si myslím, že za rok vystřízlivění nepřijde a pyramida se bude stavět dál, možná jednou skončí, ale nikdo nevíme kdy, klidně je možné, že to pojede dalších 10 let a pak to vymizí do ztracena. Kdo do toho včas naskočí, vydělá peníze, krach se konat nebude.

      Ohledně procesorů Zen 5, vypadá to skvěle, AMD fandím, aby prodeje byly vysoké, ale rovnou říkám, že pokud nebude někdo ode mě chtít postavit PC, tak se s ním asi nesetkám. V práci pořád Intel, na to vliv nemám a doma vůbec nevím, na co bych přidaný výkon od Zenu 3, který používám, využil.

      1. Bojím se spíše toho, že se podstata věci podcení. Říkám to kudy chodím. Všichni tlačí na efektivitu provádění prkotin, přitom málokdo se chce zabývat zefektivnění procesů řízení a přehlíží podstatné věci. Tam může přijít podobný skok a v podstatě vymazání drobného podnikatele. Spěje to k tomu, že bude člověk čověku vlkem ještě nesrovnatelně více.

        1. Fuj, takové svinstvo jako je drobný podnikatel samozřejmě EU vymaže, má na ně pifku. Buď máš být velká korporace, která si podnikání může dovolit nebo máš být její zaměstnanec, ale rozhodně si tedy EU nepřeje, aby lidi jen tak mýrnix týrnix drze podnikali! 😀

          1. Jak ohromné rezervy máme, dokládají snahy AI brzdit a regulovat. Ono to bez ohledu na podobné snahy nastane v důsledku tlaku trhu, např. vlivem nedostatku lidí s příslušnou kvalifikací. Tady o tom před časem třeba hezky psal Čermák. Bublinu tady tvoří salámismus, a až ta splaskne…

    2. Jo, pragmatismus v tom byl, ale vykládat jej lze i jinak. AI na desktopech a serverech většinou řeší přídavné GPU a akcelerátory, proto lze integraci NPU ještě dlouho odkládat. V noteboocích je větší tlak na efektivitu a zároveň menší pravděpodobnost, že AI bude moci akcelerovat jiná komponenta, proto tam NPU nasadili v předvoji.

      Ale jaký smysl už dnes třeba má plýtvat zdroji na cpu bez V-Cache?

  2. Veľká súťaž… …o nič
    Ja som mal AI pred cca 25 rokmi v krabičkovej kalkulačke od Casio.
    Bola niekde položená na intráku a potom som ju po cca 2 rokoch otvoril…skoro mi spadla na zem 😀
    Otázka: O akú AI sa jednalo?
    …
    Pomôcka: links, zwei, drei, vier

    1. Žádný hype nevidím. Například mezi překladači a strojovým přepisem dnes a před pěti lety zeje propast. Bílé límečky mají orosená čela z dobrého důvodu.

      1. Neviem presne na čo reaguješ 😛 … Ja som len vyhlásil súťaž (ktorej výhra je „nič“)
        Ide o to, čo za AI som mal v krabičkovej kalkulačke (keď som krabičku po 2 rokoch otvoril)
        … celé to malo byť na odľahčenie 😀 …dal som aj jasnú pomôcku 😛
        (vcelku dôležité je aj to, že to bolo na intráku 🙂 )

          1. A víťazom sa stáva the patient… ešte nech sa páči sľúbená odmena = {}, …ale aj veľké významné +
            V tomto prípade AI = Ant intelligence
            Ma to vtedy dobre vyľakalo alebo skôr šokovalo… keď sa mi z kalkulačky vysypalo mravenisko
            Ale aj tak by som rád vedieť, čo tam počítali 😀 😀

              1. Keby radšej počítali ako sa zbaviť komentárov, kliešťov, ôs a pod., tak by som im tam sám ten cukor prisypával 😀
                Aj keď… Austrálčania by sa takejto pliage asi len smiali.
                …
                Sa hovorí, že 9 z 10 najjedovatejších tvorov žije v Austrálii.
                Otázka: Ktorý je ten 10.? 😉
                (pozn. u mňa to tak neplatí) 🙂

                    1. inak my (SK) máme v tomto porekadle somára namiesto ťavy 🙂

                1. zeby niektore z tychto? Korovec (Heloderma), Outloň (Nycetibus), Rejsek krátkoocasý (Blarina brevicauda), Chřestýš diamantový (Crotalus adamanteus) a zevraj aj krtek obecny

                  1. ee… jedná sa o zviera najjedovatejšie s celosvetovým výskytom 😀
                    (pozn. musím podotknúť, že v mojom prípade to nie je pravda … no musím no) 😀
                    pomôcka: latinský názov je homo sapiens sapiens, ale nie tak hociktorý 😀

                    1. nj, zase správne… ako vravíš… je to tchýně reptající (lat. socrus murmurat) 😀

              1. No moja kalkulačka funguje čiste na anorganický pohon 😛
                Aj keď je pravda, že tá baterka funguje podozrivo dlho, možno som všetky mravce nevysypal, a nejaké ostali v baterke a makajú a makajú…ako som zlikvidoval veliteľský štáb, tak im nemá kto povedať, že už je „po vojne“. 😀
                (ako zabudnutým Japoncom na ostrovčekoch po skončení 2. sv. v.)

    2. Bude po nejakom čase, keď nikto neuhádne, aj odtajnenie odpovede? 🙂

      Relatívne nedávno som zháňal vzácnu HP-35, ale nezohnal a nakoniec musela byť dobrá aj HP 35s, to sú ale stále slabé prepdoklady na to byť úspešným riešiteľom, haha.

          1. 😀 😀 😀
            toto keď budem používať a nebodaj mi dotyčný porozumie, tak budem vedieť, že je čitateľ HWC 🙂

        1. Ktovie, aký to tak môže mať odber, tá kalukulačka… asi bude výrazne nižší ako u jednoduchších meracích prístrojov (s podobne monochromatickým segmentovým displejom), v ktorých batérie treba meniť každú chvíľu? 🙂

          1. kopa z nich dokazala bezat aj na malilinky predpotopny solarny panelicek takze asi dost miniaturny odber

            1. Úplná pravda… ale aj tak som očakával, že baterka to nemôže 30 rokov prežiť … no a žije a funguje
              … je pravda, že od mravcového incidentu som s ňou už nikdy nič nepočítal (nahradil ju excel, matlab… kalkulačku akosi nepotrebujem)
              … ale uvidíme možno bude ešte fungovať, keď dcérka pôjde do školy a bude potrebovať kalkulačku 🙂

              1. Verím, že sa ešte vráti do služby. Kalkulačka je zbavená všetkých tých lákadiel dnešnej doby, je bez sociálnych distraktorov. Len teda treba mať pred sebou tú kalkulačku. Mne príde skvelá na veci, pri ktorých nemusí bežať počítač, napríklad na počítanie spotreby ventilátorov dosadením premenných odčítaných z multimetrov, haha. Niekto môže namietať, že sa to už robí efektívnejšie, ale systém papier a pero má spoľahlivejší autosave. 🙂

              2. Takže máš dceru, no jo, já se umím trefit, když je zvláště třeba 😅
                Do takových lepších značek dávají baterky, které něco vydrží. Baterka v běžném číňanovi, co mám bokem, se odezvou poroučela už za dva roky. Ale má ta holka jiné přednosti, je robustní a věřím, že by přežila i ránu kladivem (výborný předpoklad také pro počítání daní).

                1. Tak mě napadá. Každá tchýně přece nakupuje pouze supervýhodně, mimo jiného i kalkulačky. Je to taková „masovka“, jak se říká, že jo. To budí soucit, no ne?

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *