Процессорам Intel Core i9 пора на отдых: новая линейка процессоров AMD Zen 2 и будущее компании

На мероприятии AMD New Horizon Gaming (AMD Techday 2019) компания рассказала о своих новых процессорах и графических картах, а также представила несколько новых технологий.

Первым был доклад Марка Пейпермастера, который рассказал о новых CPU компании. 

Процессоры семейства Zen: их особенности, ближайшее и отдаленное будущее

Путешествие компании AMD в мир высокопроизводительных впечатлений продолжается и все идет по плану. Действительно, кто бы мог об этом подумать еще пару-тройку лет назад, но сегодня у компании и правда очень сильная линейка устройств Ryzen, а грядущие планы еще интереснее. Так, в июле к уже поставляющимся процессорам на Zen и Zen+ (14/7 мм) добавится Zen 2, а в дальнейшем настанет время и Zen 3. При этом, технология процессоров Zen используется во всех вариантах ПК — от ноутбуков, до серверов.

Одной из самых очевидных инноваций в грядущих процессорах Zen 2 является переход на 7-нанометровый техпроцесс. Развитие в какой-то мере понятное — еще Intel во времена tick-tock приучила нас к тому, что более тонкий техпроцесс = меньшие потери энергии, более плотная упаковка, и, в конечном счете, бОльшая призводительность). Переход с 14 на 7 нм позволяет вдвое плотнее упаковать компоненты, вдвое уменьшить потребление энергии (при той же производительности), ну или в 1,25 раза увеличить производительность при том же потреблении энергии. 

Но, конечно, обновленным техпроцессом инновации не ограничиваются: самым важным изменением при переходе от Zen до Zen 2 являются архитектурные и внутренние изменение, которые позволяют суммарно на 15% увеличить количество выполняемых инструкций за такт (хотя корректнее будет тут все же говорить не о такте, а просто о некоем определенном количестве тактов). Ключевые компоненты этого: обновленная архитектура, улучшенное предсказание ветвлений, увеличение производительности целочисленных вычислений, удвоение вычислений с плавающей точкой, а также уменьшенные задержки при работе с памятью. 

Для начала остановимся на архитектурных изменениях. Был переработан кеш инструкций, а также увеличен вдвое кеш операций (OpCache). Ну и уже упомянутое ранее новое предсказание ветвлений. В целочисленной производительности изменения незначительные — в основном увеличение скорости загрузки/выгрузки, а также увеличение количества блоков генерации адресов до 3. 

В числах с плавающей точкой интересна поддержка вычислений с удвоенной точностью (до 256 бит), а также тоже оптимизирована загрузка и выгрузка. И стоит обратить внимание на обновленную работу с кешем — теперь в два раза больше L3-кеша на ядро. 

Кроме увеличения кеша, обновленная архитектура также поддерживает новые команды работы с ним: CLBW (выгрузка данных в энергонезависимую память), WBNOINVD (сброс модифицированных линий кеша в память без инвалидации) и QOS (контроль распределения кеша и пропускной способности памяти для потоков). Кстати, последняя также может использоваться и для контроля распределения прав доступа.

В общем же работа с кешем не изменилась — все также используется объединенный L3-кеш (16 МБ), а кеш L2 (КБ) уже свой у каждого ядра. Главным нововведением в этой области стало ускорение операций копирования данных кеш-кеш, а также удвоенная скорость загрузки/выгрузки (load/store) данных в кеш L1.

Таким образом, в увеличении производительности на поток (21% в Cinebench) в Zen 2 большой вклад будет как у техпроцесса 7 нм, так и у увеличения производительности на такт. Интересная особенность также в том, что все замеры компания проводит еще до выхода патча для процессоров AMD в Windows 10 (а все сравнения с конкурентом — без установленного патча для Meltdown). То есть, на практике производительность линейки Zen 2 может быть еще больше. Раз уж начал говорить, чуть добавлю и про уязвимости: большинству из них процессоры AMD мало подвержены или не подвержены вообще (что, впрочем, и неудивительно, так как сами по себе уязвимости изначально эксплуатировали особенности предсказания ветвлений у Intel). 

Резюмируя: процессоры новой линейки Zen 2, по рассказам AMD, оказались на 10-15% быстрее предыдущего. Ну что же, протестируем. Как бы то ни было, развитие линейки процессоров Zen на этом не остановится: уже сейчас в разработке Zen 3, а в дальнейшем нас ждет и Zen 4 (конечно, коммерческое название архитектурной концепции может быть иным.

Из еще интересных технологий, которые теперь есть в Ryzen — Precision Boost. Если я не ошибаюсь, она пришла к нам из «Бульдозеров». В зависимости от температурного режима, процессор автоматически «подразгоняется» на частоту до 200 МГц. При этом если установить кулер получше, то и автоматический разгон будет работать более агрессивно. Впрочем, это скорее особенность новых материнских плат на 570X, а не самих процессоров. 

Новые процессоры AMD: тестирование, сравнение с конкурентами

Конечно, большинству геймеров и «криэйтеров» все эти технологические особенности не очень важны, их волнует прежде всего то, как поведет себя процессор в реальных задачах и в сравнении с конкурентами. И людей таких много (см. первый слайд, а еще все удивляются, что это в мире заводы стоят). При этом, желательно обеспечить лидерство во всех ценовых сегментах, начиная с недорогого (AMD Ryzen 3600X) и заканчивая топовым (3900X). Видно, что конкурентов компания подбирает прежде всего по цене (они были объявлены еще в мае). 

При этом, каждая ценовая ступенька незначительно увеличивает производительность, да и по сравнению с предыдущим поколением разница не так впечатляет, как, например, в докладах Intel. Так, Ryzen 5 3600 у нас на 9% быстрее Ryzen 7 2700X, а вроде как соответствующей ему Ryzen 3700X — на 15%. Надо сказать, что с именованием процессоров AMD традиционно поступила по-своему, запутав всех максимально. 

Здесь стоит сделать определенную ремарку: большая часть тестирования производилась еще до майского апдейта Windows 10, то есть в процессах, которые требуют агрессивного переключения вычислительных блоков, результаты могут стать лучше. Кстати, если у вас Ryzen, то скорее обновляйтесь, чтобы получить увеличение производительности совершенно бесплатно. 

Основное улучшение производительности и уменьшение латентности было достигнуто за счет удвоения объема L3-кеша. График немного запутанный, но постараюсь разъяснить. Среднее увеличение производительности при переходе с DDR4-2677 на DDR4-3600 в CS:GO составило 9%, а вот за счет удвоение объема кеша L3 — уже 21% (в других играх показатели не такие впечатляющие). Интересно, что комбинацию из L2- и L3-кеша AMD теперь называет Gamecache и считает общий объем именно таким образом. 

Технология проведения бенчмарков была не очень понятна, так что, мы подождем, когда эти процессоры появятся у нас, чтобы протестировать по нашей методике. Но в целом ситуация всегда примерно одна и та же: в играх AMD Ryzen идет практически нос к носу со своим конкурентом (см. табличку с ценами выше), и значительно опережает в задачах монтажа видео и им подобных. 

Core i9-9900K против AMD Ryzen 9 3900X

Core i9-9700K против AMD Ryzen 9 3700X

Интерес также вызвал сравнительный термоснимок процессора AMD и Intel после прогона этого теста. 

С остальными процессорами ситуация была примерно та же — AMD значительно превосходил конкурента в профессиональном ПО и практически так же работал в играх. 

Итого

Это первая статья из цикла о AMD Tech Day 2019. Обсуждаем архитектуру новых процессоров и читаем остальные части по тегу AMD Tech Day 2019