AMD为了降低成本功耗而性能Yes,做了什么努力?

摘要:北京时间20200225关于【AMD为了降低成本功耗而性能Yes,做了什么努力?】的具体情况和说明,让www.xmyszx.cn新闻频道以图文形式为您慢慢道来。

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Zen2 定位

AMD的高性能处理器很长一段时间内都是用的自家女朋友(GF)的工艺,但是在7nm节点上自家女朋友承受不住7nm的开发成本,因而促成了AMD与TSMC的合作。 在AMD Zen2自身架构层面,简单来说其IPC提升的官方数值是15%(SPECint_base2006,相对于Zen1),IPC提升的背后功臣主体上就是TAGE分支预测器,以及更宽、更深的架构设计。 除了在通用性能上的改进,Zen2比较显著的改变还有,AVX SIMD的宽度终于从原来的1/2提升到和Intel Skylake一样的规格,而且为了适应多芯片互联,每个CCX的L3也得到了加倍,现在Zen2每个核心有4M L3,是Intel Skylake的两倍。

IPC提升的背后功臣们

Zen2 核心设计图

CCX 的3种配置

虽然Zen2在核心上改进不少,L3也翻倍了,但是得益于台积电7nm的高密度,最后单一CCX的面积从一代CCX的44mm2微缩到了31.3mm2,面积减小差不多30%。这里必须要特别说明的是,Zen2这回采用的是6T HD库的7nm(完全对应台积电的HD),也就是和手机用的7nm差不多。

CCX对比

台积电HD和HP的对比

855的HP和HD实施对比

​ 另外,为了缩减CCX的面积,AMD用了大量的小单元,而不是大单元。 原因很简单,使用较大的单元虽然可以做到更好的性能,但是面积效率低(布局留白多),AMD舍不得钱。 这里插一句,Intel的处理器实际密度距离理论密度差很多,一方面是工艺库的选择,另外一方面就是类似这种布局的取舍上,Intel优先性能,AMD优先成本。

大单元 vs 小单元

除此以外为了降低面积,AMD还有很多设计布局上的改进,全面以低功耗、高密度为导向,这里不太懂,就大体说下。

布线优化1

布线优化2

在聊完AMD在实现高密度的努力后,接下来看一下AMD为了低功耗的优化。 首先,CPU是一种MOS FET晶体管,其本质上是一种电容,通过对电容的充电放电实现管子的开关,而这个的充放将会产生动态功耗,这也是CPU在高负载下最主要的能耗来源。 AMD这里用CAC来指代这个指标,主要得益于7nm(包含选择了适用于低功耗的6T HD库)以及一些架构优化,AMD在这块比起Zen1大体上就降低了40%多。

CAC比较

总体来说, 7nm 的Zen2比起14nm的Zen(是一代),在同频下功耗减半,并且实现了15%的IPC提升。总体来说除了刚刚说到的7nm 6T库(下图第一第二个第三个)是最大的工程,剩下AMD自己也做了一些架构上的调整,实现了整个功耗降低。

能耗比提升

2X能耗比提升

电压下降

根据AMD的结果,Zen2对比Zen,几乎在所有工作电压下几乎都实现了2倍的能耗比。 这个我觉得是部分成立的,就比如一代Ryzen 1800X和三代3700X的Base频率都差不多,但是TDP只是95W到65W,没有两倍。 虽然这里可能有其它Uncore功耗,以及可能1800X虚标更多的原因,但是感觉Zen2在高频下能耗比的确进步没那么多,现有实测基本上都是2.X频率的时候真正实现了2X能耗比。

这是这个系列的第一部分,下次再聊一聊关于封装方面的事情, 记得关注后及时查看哦。


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