Изучаем технологию компании AMD для производства микропроцессоров, её достоинства и перспективы
Текущее пятое поколение процессоров Ryzen от AMD построено на архитектуре Zen 3. Около четырёх лет новая технология, появившаяся ещё в 2017 году, обеспечивала AMD особое место на рынке, востребованность и продажи росли, и так продолжалось до конца октября текущего года, пока не появились новые процессоры Intel 12-го поколения. Мощная рекламная кампания и заявленная совместимость с новой версий Windows 11 сделали своё дело. Даже не смотря на некоторые подводные камни Alder Lake-S, сделало новинки Intel более привлекательными и AMD опять стала в роли догоняющего.
В принципе, в графике AMD, который заканчивается 2022 годом, намечен выход процессоров, сделанных по новой 5 нм архитектуре Zen 4, которые, по всей видимости, будут поддерживать и DDR 5 и иметь поддержку PCI-E 5. Но 2022 год ещё даже не наступил, да и в какой именно день из 365 в 2022 году это произойдёт - неизвестно. Но поклонники AMD готовы ждать, и их можно понять, если изучить техническую часть и узнать, как устроена архитектура Zen.
Немного истории
Все процессы цикличны, похоже, что сейчас мы опять попали в 2006 год. В те времена AMD уверенно шла впереди со своими Athlon 64, а Intel со своими Pentium D всё больше сдавала позиции. Своего рода революцией можно назвать выход Intel Core 2. Это был действительно революционный процессор, в первых моделях у него было 2 ядра, а через несколько месяцев появились и четырёхъядерные модели, которые по всем параметрам оставили AMD далеко позади.
Intel уверенно лидировала до 2017 года, практически на всём рынке микропроцессоров, в то время как AMD более-менее чувствовала себя только в бюджетном сегменте. Последней неудачей, которая, казалось бы, навсегда оставит AMD только в памяти, было выходом процессоров «Bulldozer», которые с самого начала были неудачные, сомнительная производительность и высокое тепловыделение при неоправданно завышенной цене.
В 2015 году AMD анонсирует новую архитектуру Zen, обещая революцию в производительности процессоров, но пока это были просто обещания, Intel уже предлагала производительные процессоры по доступным ценам, поэтому даже самые ярые приверженцы AMD махнули рукой на бывшего своего кумира и стали смотреть в сторону процессоров Intel.
А в это время работа в AMD кипела днями и ночами, наконец в марте 2017 года миру были представлены процессоры Ryzen 1000-ой серии. Причём на прилавки магазинов попали и восьмиядерные модели, в то время как у Intel на тот момент в домашне-доступном сегменте были только четырёхъядерные процессоры.
Заявления AMD, что их флагманский Ryzen 7 1800X такой же производительный, как и Core i7-6900K оправдались только отчасти, в синтетических тестах и при работе в ресурсоёмких программах. В играх новинки от AMD заметно уступали конкуренту. Но на общем фоне умирающего «Bulldozer» новый Ryzen действительно выглядел мощным революционным процессором.
Архитектура Zen
Название «Ryzen» очень созвучно с английским словом «rise» – возрождение. И действительно, архитектура Zen была разработана с нуля и в кратчайшие сроки. Основная особенность – процессор более не являлся единым кристаллом, а состоял из модулей, так называемых «чиплетов». Основной чиплет – модуль CCX, как раз таки он содержит ядра процессора и кэш-память. Другие чиплеты – это модуль интерфейсов и графическое ядро. Своего рода такой подход превратил создание процессора в конструктор и его можно компоновать, как угодно: можно добавить графическое ядро или ещё один модуль CCX. Все модули связаны между собой скоростной шиной Infinity Fabric.
Первые процессоры Zen имели техпроцесс 14 нанометров, основные чиплеты CCX имели 4 ядра и общий L3-кэш объёмом 8 Мб.
В конце 2018 года AMD начинает продвижение архитектуры Zen 2, основное изменение коснулось CCX модулей, изменился их техпроцесс и стал 7 нм, были исправлены уязвимости и доработано взаимодействие между ядрами внутри модуля CCX, в результате чего процессоры серии 3000 должны были стать на 15% производительнее. Чиплеты ввода-вывода особых изменений не претерпели.
Современные процессоры AMD Ryzen, сделанные по технологии Zen 3, появились в продаже в ноябре 2020 года, но из-за большой востребованности достать их было нелегко. В Zen 3 модули CCX содержат 8 ядер и 32 Мб L3-кэша, который равнозначно доступен всем ядрам, что дало возможным создавать 12-ти и 16-ти ядерные процессоры для массового потребления.
Отдельно хочется отметить чиплет интерфейсов ввода-вывода. На данный момент он поддерживает DDR 4 и PCI-E 4, но для реализации возможности использования нового типа памяти и поддержки новой шины PCI-E, AMD не нужно будет заново переделывать весь процессор, современные CCX-модули достаточно конкурентоспособны. И разработать только новый I/O-модуль будет намного проще.
К тому же AMD обещает порадовать своих последователей в новом году, а будет ли Zen 4 и поддержка новой памяти с появлением нового чипсета для процессора – пока точно не известно.
Перспектива Zen
Подход по реализации «модульного» процессора, на наш взгляд, является очень перспективной технологией, как в компоновке так и в стоимости производства. Этому есть и доказательства, как быстро AMD в прошлом смогла не только вернуть свои позиции, но и во многом опередить своего прямого конкурента. Однако, как в настоящий момент обстоят дела у AMD, можно только догадываться и слушать обещания в то время, как уже сейчас можно купить Alder Lake-S 12-го поколения от Intel. Точно известно только одно, что сокет AM4 будет последним для процессоров Zen 3. На сколько быстро AMD сможет сделать новые сокет и процессор с поддержкой новой памяти и скоростной шины PCI-E 5 пока остаётся загадкой.
