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从高频低能的推土机变为高性能游戏王者—锐龙,AMD都经历了什么

早在5年前,AMD就开始着手设计锐龙架构CPU。经历推土机架构失败之后的AMD,对于X86架构处理器的设计变得小心谨慎。推土机架构给AMD两个沉重的教训,让AMD一直都刻骨铭心:

1、在单个核心的IPC性能、浮点性能并没有提升的情况下,一味地通过拉高频率来获得超强单核性能只会带来功耗与发热量的爆炸,变成高频低能的“神U”,得不偿失。

2、芯片制造工艺跟不上去,无论你的芯片设计如何完美都会与对手有着巨大的差距,竞争中始终处于劣势。“工欲善其事必先利其器”,要想CPU性能强悍,除了CPU先天架构优秀之外,生产工艺也必须跟得上去,一二代锐龙之所以没有发挥压倒性优势,很大程度上也是因为“猪队友”格罗方德代工厂的不给力。三代锐龙采用台积电的7nm芯片工艺,能效比就完爆Intel的14nm。

AMD首席技术工程师兼执行副总裁Mark Papermaster在介绍Zen 3架构时候就表示,“微处理器性能工程没有一劳永逸,需要保持专注,构建出色的架构需要全面的诸多改进,并在所有关键设计上进行创新”。

从字里行间就透露出AMD在得知推土机大胆尝试创新失败之后,对待CPU架构开发的认真负责和前瞻性。确实,自从酷睿2开始,AMD就一直败北,直到锐龙架构的诞生才咸鱼翻生。2017年开始至今,这三年以来AMD都朝着高性能和游戏两个方向发展,直到2020年今天的Zen3架构才首次从把Intel游戏领域的王牌击败,重登游戏领域宝座。也难怪苏妈对于锐龙架构看法表示,“我们彻底从零开始打造了Zen”。

如果你从2017年就开始关注锐龙架构的话,肯定会发现几个有意思的规律。

在前三代锐龙处理器中,都是以四核八线程的小锐龙为基本单位进行多核封装的。因此,前三代锐龙从本质上看原生多核并没有发根本性的变化,比如说一代和二代锐龙都是两个四核八线程的小锐龙组成一个CCX,然后利用IF总线进行互连,多个CCX组成的多核处理器。直到第三代锐龙AMD才做出比较大的改动,

1、彻底改变封装技术:四核八线程的小锐龙直接构成一个CCX,两个CCX构成一个CCD。它们也是通过IF总线进行互联,只不过IF总线另外一段是连接一个I/O Die而不是直接连接内存和外部的I/O。

2、把传统的北桥拿出来:I/O Die直接连接和控制内存,以 及管理外部的I/O连接,这就相当于担任传统北桥和南桥的双重角色。

尽管三代锐龙已经是设计非常出色的产品,主流多核可以达到16核心,但是由于如今多数游戏都只对六核和八核进行比较好的优化,而Zen2架构依然没有所谓的原生八核设计,因此游戏延迟的话肯定要比对手酷睿要高很多,游戏领域的表现肯定不如人意。但是这一切都在Zen3架构诞生之后而发生了根本性的变化。

严格来说Zen3是属于全新的架构布局,采用是原生八核设计,所有的核心都被统一整合到一个八核的CCX上。通俗地来说,就是以八核的小锐龙为基本单位进行多核封装,相比三代锐龙由两个四核心组成CCX复合体的Zen2架构。因此Zen3可以直接调用32MB的三级共享缓存,而不是像Zen2那样单个小锐龙只能调用16MB。此外,原生八核的设计也加快了核心与核心之间的通信,大大降低了延迟,对于像游戏这样延迟敏感型的工作负载,自然是好处多多。

 第二,AMD的每代锐龙IPC性能和浮点运算性能都会发生相当高的提升。‍‍

第一代锐龙就把八核心带入主流CPU,相比之前的推土机架构,第一代锐龙IPC性能就提高了52%。到了三代代锐龙Zen2架构,也能实现IPC性能的两位数提升,并率先采用了7nm和小芯片技术。台积电的7nm工艺自然是好处多多,7nm的高效率带来了卓越的多核性能和核心密度,创新的小芯片设计便于制造7nm晶片,并且可拓展至惊人的核心数量(主流16核心,HEDT64核心)。

到了锐龙5000也有19%的IPC性能提升,除此之外,Zen3能效提升高达24%,Zen3在同一7nm节点上的能效实现了两位数的提升,而这些提升还是在架构升级并提高性能的前提下。

当然,AMD也会注重CPU频率的提升,锐龙5000的最大睿频基本可以达到4.9GHz,尽管还是没有打破5GHz的魔咒,但是能保持多核心的同时兼顾高频,确实不容易。

不得不说,三年以来,AMD每代升级都是非常良心。如今AMD不仅在多核性能和工艺上击败对手,而且在游戏领域也一举夺下Intel十年以来引以为豪最强游戏CPU的王牌。AMD之所以能够从推土机架构阴影中走出来了,很大程度上是因为锐龙架构的成功。而锐龙架构的成功之处除了在于AMD本身一直把重心放在如何设计出更强的性能、更好的功能、以及更大的能力处理器之外,还有很大上的原因是对手Intel的10nm难产以及遇上神队友台积电。

锐龙5000已经把Intel最后一张游戏领域拿掉,终于“雪耻”自酷睿2以来包括推土机时期的黑暗史。但是结果即是玩家乐意看到的也是玩家头疼的地方,AMD开始回归速龙时代的天价,Intel被迫讲究性价比。虽然这几年是十几年以来半导体行业前所未有的大变革,我们无时无刻不享受着性能爆炸的喜悦,但是CPU价格却水涨船高。从现在开始,AMD不再属于“真香”系列,“AMD,Yes”也不复存在;我们只有一个请求,Intel加油吧,我们快买不起AMD CPU了。

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