強(qiáng)勢(shì)崛起

魔法師

AMD，這個(gè)給玩家?guī)?lái)太多興奮和希望的品牌，在2016年底終于為玩家?guī)?lái)了期待已久的“重磅炸彈”——2016年12月13日，AMD在美國(guó)德克薩斯州奧斯丁市公布了全新名為AMD RYZEN的處理器，這款全新的處理器相比之前的產(chǎn)品有了天翻地覆的進(jìn)步，即使面對(duì)英特爾的同級(jí)產(chǎn)品也不落下風(fēng)。那么，RYZEN處理器迄今為止都有哪些消息，性能又會(huì)處在那個(gè)級(jí)別呢？

AMD在2011年推出的“Bulldozer”架構(gòu)，從思想理念上來(lái)說(shuō)的確有其先進(jìn)性。當(dāng)時(shí)多核處理器才問(wèn)世不久，無(wú)論是硬件還是軟件領(lǐng)域，都追求并行化計(jì)算，因此處理器的發(fā)展重點(diǎn)就是加強(qiáng)處理器的多線程性能。所以AMD設(shè)計(jì)了CMT也就是集群多線程，希望在一個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)物理的雙線程處理，而不是虛擬的多線程，并用它來(lái)替代傳統(tǒng)的SMT。除此之外，AMD還在一個(gè)模塊中設(shè)計(jì)了共享的浮點(diǎn)單元和分開(kāi)獨(dú)立的整數(shù)單元，這是因?yàn)锳MD認(rèn)為未來(lái)的處理器應(yīng)該更偏重于整數(shù)計(jì)算，在融合計(jì)算的大背景下，浮點(diǎn)交給更為擅長(zhǎng)的GPU就可以了。不過(guò)從近年來(lái)的軟件發(fā)展情況來(lái)看，CMT的設(shè)計(jì)思想固然超前，但目前的桌面應(yīng)用還是需要強(qiáng)悍的單線程性能，在這一點(diǎn)上，SMT表現(xiàn)要更為靈活一些。因此AMD最終轉(zhuǎn)變了方向，2015年在Zen架構(gòu)的發(fā)布會(huì)上，AMD宣稱將轉(zhuǎn)向SMT架構(gòu)，大幅度提升單核心的IPC，實(shí)現(xiàn)處理器性能的進(jìn)一步飛躍。

Zen架構(gòu)，AMD的殺手锏

根據(jù)AMD之前的資料，Zen架構(gòu)帶來(lái)了如下重要特性：

1.SMT的系統(tǒng)架構(gòu)，更重視單核心性能，Zen的每個(gè)物理核心允許執(zhí)行2個(gè)線程。

2.核心IPC相比“Bulldozer”提升高達(dá)40%，甚至更高。

3.放棄之前的浮點(diǎn)運(yùn)算單元由兩顆物理核心共享的設(shè)計(jì)，為每個(gè)物理核心設(shè)計(jì)單獨(dú)的浮點(diǎn)單元和整數(shù)單元，并且可以合并組成256bit×2=512bit浮點(diǎn)單元。

4.解碼端擴(kuò)展至4發(fā)射，相比目前的3發(fā)射，解碼端能力提升33%，且每個(gè)核心在每周期允許6個(gè)int操作和4個(gè)fp操作微指令，相比之前的能力大幅度提升。

5.L1一級(jí)緩存從write-through改成write-back模式，擁有更低的延遲和更高的帶寬。

6.改進(jìn)的緩存體系，L1和L2總帶寬提升一倍，L3總帶寬提高至之前的五倍。

7.改進(jìn)的分支預(yù)測(cè)系統(tǒng)，使用了最新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

8.支持高性能硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。

9.支持時(shí)鐘門(mén)控等技術(shù)。

10.采用格羅方德14nm FinFET工藝。

總的來(lái)說(shuō)，Zen架構(gòu)帶來(lái)了AMD自K7、“Bulldozer”以來(lái)第三次徹底重新設(shè)計(jì)的架構(gòu)，其目的明確、技術(shù)先進(jìn)，非常值得期待。最終，我們看到在2016年12月，AMD終于拿出了名為RYZEN的處理器。

RYZEN，AMD崛起的希望

AMD的處理器最早就叫K5、K6等；直到K7時(shí)代才換用了品牌名Athlon；隨后的K8、K10時(shí)代，又增加了Phenom、FX?，F(xiàn)在，AMD的Zen架構(gòu)加持后，RYZEN則成為AMD產(chǎn)品品牌名的最新—員。RYZEN的讀音和英文中的“rise”或者“rising”有點(diǎn)接近，而這兩個(gè)單詞都有著升起、向上、增強(qiáng)之意。顯然AMD起名的時(shí)候也充分考慮了諧音問(wèn)題，一個(gè)朗朗上口又有積極含義的名稱對(duì)企業(yè)也有莫大的幫助。

雖然之前Zen架構(gòu)發(fā)布時(shí)，AMD還是給出了不少信息，但是架構(gòu)畢竟是架構(gòu)，具體到產(chǎn)品上來(lái)看的話，本次AMD展示的RYZEN的信息確實(shí)不是太多。在展示會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，AMD給出的是一款ES版本的RYZEN處理器，采用8核心、16線程設(shè)計(jì)，主頻為3.4GHz，L2和L3緩存共計(jì)20MB，支持雙通道DDR4，TDP功耗為95W。對(duì)此我們解讀如下：

1.8核心16線程配置迎戰(zhàn)頂級(jí)市場(chǎng)

目前桌面處理器主流依舊是四核心，不過(guò)AMD顯然做了充足的準(zhǔn)備，一上來(lái)就對(duì)準(zhǔn)了英特爾的頂級(jí)市場(chǎng)。以AMD這次對(duì)標(biāo)的英特爾Core i7 6900K為例，這顆處理器同樣是8核心16線程，處理器頻率為3.2GHz（BOOSt 3.7GHz），緩存也是20MB。如果兩者性能相當(dāng)?shù)脑?，AMD此次勝算還是頗大的。

緩存配置方面，AMD之前的緩存都是非包合式設(shè)計(jì)英特爾則使用的包含式設(shè)計(jì)。相比之下，非包含式由于各級(jí)緩存內(nèi)數(shù)據(jù)互不相同，因此數(shù)據(jù)容量會(huì)大一些。但如果配合非常好的預(yù)測(cè)算法和緩存數(shù)據(jù)匹配算法的話，包含式則更出色。本次AMD的RYZEN改用了包合式設(shè)計(jì)，L1緩存配置是64KB容量的4路指令緩存+32K B容量的8路數(shù)據(jù)緩存，L2緩存每核心配備了8路512KB，L3緩存是所有核心共享，平均每個(gè)核心從數(shù)學(xué)上簡(jiǎn)單計(jì)算來(lái)看能夠分配到2MB。

2.功耗更低僅95W TDP

從規(guī)格來(lái)看，AMD的RYZEN和英特爾產(chǎn)品非常接近，但是功耗方面卻低了不少（英特爾的8核心Broadwell-E處理器為140W TDP）?？紤]到兩者生產(chǎn)工藝基本處于一個(gè)世代，處理器的緩存容量、頻率等也基本相同（處理器中緩存占用的晶體管數(shù)量和面積最多），雖然AMD沒(méi)有公布處理器的具體晶體管數(shù)量，但還是有理由相信AMD在節(jié)能上做出了一定改進(jìn)，大幅度改善了處理器的每瓦特性能，否則在TDP功耗上不會(huì)有這么大的優(yōu)勢(shì)。

3.更高的同頻性能。

AMD目前發(fā)售的處理器頻率甚至有高達(dá)4GHz的產(chǎn)品，在新的RYZEN上，頻率反而略有降低，且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)消息稱，展示的ES版本RYZEN處理器被鎖定在3.4GHz上，沒(méi)有開(kāi)啟動(dòng)態(tài)頻率調(diào)整功能。而對(duì)標(biāo)的英特爾處理器則可以睿頻至最高3.7GHz，從這一點(diǎn)來(lái)看，AMD處理器的每頻率性能即同頻性能的確得到了很大提升。

4.雙通道DDR4內(nèi)存配置

AMD展示的RYZEN平臺(tái)支持雙通道DDR4，相比之下，英特爾的產(chǎn)品支持的是四通道DDR4。雖然聽(tīng)起來(lái)四通道比雙通道在頻率相當(dāng)?shù)那闆r下帶寬會(huì)整整高出一倍，但實(shí)際上很多測(cè)試都表明，處理器使用雙通道已經(jīng)基本能夠滿足計(jì)算需求。三通道甚至四通道并不會(huì)帶來(lái)太多性能增益，反而會(huì)造成主板布線、CPU、內(nèi)存控制器設(shè)計(jì)方面的難度，并增大功耗。因此在綜合考慮后，RYZEN仍采用雙通道設(shè)計(jì)。

5.四款主板芯片組助陣RYZEN

除了處理器外，AMD還公布了與之搭配的主板的部分信息。雖然從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，RYZEN更像是一顆SoC芯片，整合了諸如PCIe 3.0、內(nèi)存控制器、SATA Express、NVMe、USB 3.1 Gen 2（10Gbps）等在處理器中，但是網(wǎng)絡(luò)、音頻以及擴(kuò)展接口等還需要一顆主板芯片組來(lái)補(bǔ)充。AMD對(duì)主板芯片組的規(guī)格和型號(hào)都沒(méi)有具體解釋，包括可用的PCIe通道數(shù)量、NVMe帶寬情況、SATA接口數(shù)量等。另外，有消息稱RYZEN搭配的主板可以用之前已經(jīng)發(fā)布的B350、A320和X/B/A300系列，也可以搭配X370這樣的高端新品，但所有信息還需要后續(xù)進(jìn)一步確認(rèn)。

6.預(yù)測(cè)可能有四款首發(fā)產(chǎn)品

有關(guān)處理器規(guī)格方面，目前流傳出來(lái)的消息顯示，AMD首次會(huì)推出四款RYZEN產(chǎn)品，分別是一款SR7黑盒版、一款SR7、一款SR5和一款SR3，從四核心、六核心，到八核心，覆蓋主流、中端、高端市場(chǎng)。這也再次表明，對(duì)于以前由Core i7—直占據(jù)的高端市場(chǎng)，AMD RYZEN處理器也將與對(duì)手展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)。

五大絕技加持，進(jìn)一步提高處理器效能

除了上述硬件規(guī)格外，在展示會(huì)上，AMD還介紹了不少RYZEN處理器所采用的新技術(shù)，首先是Pure Power（純能控技術(shù)），這項(xiàng)技術(shù)主要是用來(lái)監(jiān)控處理器的溫度、頻率和電壓，并配合infinty Fabric架構(gòu)對(duì)處理器進(jìn)行循環(huán)式、自適應(yīng)的管理。AMD宣稱，Pure Power能夠控制并管理處理器中各個(gè)單元的運(yùn)作，起到在不影響性能的情況下降低功耗的作用。

其次是Precision Boost（精確提頻），這項(xiàng)功能的作用和英特爾的睿頻有點(diǎn)類似，也是通過(guò)監(jiān)控處理器的電壓、功耗和頻率以及工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)提升處理器頻率和性能的作用。這項(xiàng)技術(shù)需要和之前的PurePower配合使用，全面監(jiān)控處理器的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)25MHz級(jí)別精確的功耗控制——傳統(tǒng)的自動(dòng)動(dòng)態(tài)超頻技術(shù)都只能以處理器倍頻作為頻率控制的基準(zhǔn)，處理器頻率的最小調(diào)節(jié)幅度至少都在x1倍頻即100MHz左右，而這有可能造成功耗偏高。如果將最小頻率調(diào)節(jié)幅度縮小在25MHz級(jí)別，我們則能更精準(zhǔn)地控制處理器頻率，在功耗不增加的情況下盡可能地提升頻率與性能。

第三是Extended Frequency Range（額外頻率提升），這是一個(gè)更強(qiáng)力的自動(dòng)頻率控制功能，它允許處理器在某些條件下進(jìn)一步提升頻率上限，超越之前Precision Boost的控制范圍，達(dá)成更高的頻率。值得一提的是，這項(xiàng)功能是完全自主運(yùn)行的，不需要用戶控制，無(wú)論用戶是使用水冷、風(fēng)冷還是液氮等散熱系統(tǒng)，都可以自動(dòng)運(yùn)行。

第四點(diǎn)則有點(diǎn)智能的味道了：Neural Net Prediction（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)）。這項(xiàng)功能可以根據(jù)軟件的代碼來(lái)預(yù)測(cè)下一步所需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)而預(yù)先載入部分?jǐn)?shù)據(jù)，加速處理器讀取數(shù)據(jù)的速度。不僅如此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)還可以自動(dòng)為軟件、指令選擇處理器內(nèi)最合適的路徑，將效率和執(zhí)行最大化。

第五點(diǎn)則是Smart Prefetch（智能預(yù)取技術(shù)）。這項(xiàng)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能有些類似，都是自動(dòng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)執(zhí)行情況，提前載入需要的數(shù)據(jù)。不過(guò)智能預(yù)取計(jì)算還加入了一些學(xué)習(xí)算法，可以讓機(jī)器學(xué)會(huì)常用軟件的應(yīng)用和訪問(wèn)模式，將重要的數(shù)據(jù)提前讀取到內(nèi)存甚至緩存中，大大降低了數(shù)據(jù)查找的時(shí)間。

展示性能小勝Core i7，對(duì)RYZEN充滿期待

除了大量的規(guī)格、技術(shù)介紹外，AMD在本次展示中還拿出了一些實(shí)際的測(cè)試。其中包括游戲、渲染、應(yīng)用等。游戲測(cè)試包括在4K分辨率下運(yùn)行《戰(zhàn)地1》，AMD RYZEN搭配Vega GPU實(shí)現(xiàn)了流暢和平滑的應(yīng)用體驗(yàn)。此外AMD還通過(guò)統(tǒng)一搭配TITAN×SLI顯卡，對(duì)比Core i7 6900K和RYZEN，最終RYZEN在平均幀數(shù)上小勝Core i7。而在渲染與轉(zhuǎn)碼測(cè)試中，RYZEN處理器也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。AMD RYZEN ES版本在鎖定3.4GHz下運(yùn)行Handbrake視頻轉(zhuǎn)碼測(cè)試時(shí)，僅耗時(shí)54s，英特爾的Core i76900K則消耗了59s，性能差別約10%。同樣在Blender渲染性能測(cè)試中，AMDRYZEN ES的表現(xiàn)也要更好—點(diǎn)，在相同任務(wù)量的環(huán)境下其用時(shí)為35.57s，英特爾Core i7 6900K為36.01s。隨后AND面對(duì)質(zhì)疑聲，也徹底公開(kāi)了測(cè)試中使用的Blender and Handbrake based的素材和代碼，并號(hào)召大家一起對(duì)比RYZEN ES的性能。

總的來(lái)說(shuō)，AMD本次的展示基本達(dá)到了目的，RYZEN在采用了全新的Zen架構(gòu)后，相比之前的產(chǎn)品整體性能得到了非常明顯的提升，甚至能夠比拼英特爾頂級(jí)產(chǎn)品而不落下風(fēng)，尤其是RYZEN還在功耗上略勝一籌?，F(xiàn)在，AMD又可以拿出RYZEN、Vega和X370組成全新的3A平臺(tái)，并憑借出色的性價(jià)比搶占市場(chǎng)。萬(wàn)事俱備，只欠東風(fēng)。一切就等待2017年第一季度，RYZEN正式上市時(shí)再見(jiàn)分曉。