IPC大胜、Zen3微架构登场AMDRyzen95900X/5950X处理器评测

AMD 正式发布全新 Ryzen 5000 系列处理器,採用 TSMC 7nm 制程、核心代号为「Vermeer」,升级全新 Zen 3 微架构、相较上代性能平均提升达 19%, AMD 不单止以核取胜,今代 IPC 性能更完全压倒 Intel,并成功夺走最强 Gaming CPU 头衔。HKEPC” />

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68% 累积性能提升、Ryzen 5000 处理器登场

假如 PC 市场没有了 AMD,或许今天效能级 CPU 仍停留在 4 核心规格,高阶 HEDT 可能只是 12~16 核心,然后 IPC 性能只有单位数字缓慢成长,就是因为 AMD Zen 微架构的出现,迫使 Intel 再不能以挤牙膏式推出新产品,玩家们终于有了别的选择。

On Track

AMD 全新 Ryzen 5000 系列不再依靠 CPU Cores 数目取胜,针对 CPU 微架构及 SoC Block 设计作出大幅改良,不仅 IPC 性能完全超越 Intel,甚至连 Intel 一直引以为傲的游戏性能亦被攻克了,首次坐上最佳游戏 CPU 宝座。

回顾 AMD 至 2017 推出 Zen 微架构的进步,无论是制程及微架构都按照时程表发展并準时实现,Zen 3 微架构仅相隔 Zen 2 短短 18 个月,IPC 性能平均提升了 19%,游戏性能提升 9~39% 不等,如果对比首代 Zen 架构的 IPC 性能累积提升 41%,如果将时脉成长计算在内的累积提升高达 68%,AMD 更表示 5nm 的 Zen 4 将準时在 2022 年上市 ,难怪大家都在说︰「AMD Yes」。

全新 AMD Zen 3 微架构

Zen 3

AMD Zen 3 微架构是基于现有的 Zen 2 微架构作为蓝图并重新设计,包括了 Front-End、Execution Engine、Load Store Unit、SOC 晶片架构都有大量改动,包括了增加内部频宽、提升运算单元使用率、提升缓存命中率、提升单一週期指令执行数等等,主要改进及全新设计包括︰

→ 改良 Front-end Fetch 及 Pre-Fetch 能力

→ L1 Branch Target Buffer 容量提升 1 倍

→ 增加 Branch Predictor Bandwidth

→ Execution Engines 增至 10 issues per Cycles
→ 更大的 Integer window
→ 增加 Floating Point Bandwidth
→ 更快的 Floating Point FMAC 单元

→ 增加 Load/Store Bandwidth

→ 大幅减低 Core to Core 延迟

→ 大幅减低 Core to Cache 延迟

→ 8 核心 CCD 晶片设计

→ 单一的 32MB L3 Cache 设计

→ 经过良的 Core to Cache Ring System

经改良的 Front End 引擎

全新 AMD Zen 3 微架构针对 Front End 引擎作出了大幅改良,经改良的 TAGE Branch Predictor,提供更快的指令提取、预测分支并进一步减少分支错误所造成的延迟,更大的 Branch Predictor Bandwdth,提早填充至 Request Queue 单元,有助降低运算延迟并优化记忆体系统并行性能。

AMD Zen 3 微架构其中一个重点是 Branch Target Buffer (BTB) 缓存,L1 BTB 由 Zen 2 的 0.5K Entries 增至 1K Entries,Indirect Target Array (ITA) 亦增至由 1K Entries 增至 1.5K Entries,更大的 Branch Bandwidth 有助更快分支错误的回复,减少背靠背预测造成的预测泡沫,能加快预测分支的进行并降低分支失败率。

360Hz

▲ AMD Zen 3 微架构的指令提取设计

此外, AMD Zen 3 微架构为提升 Micro-Tags 效率,虽然 μOps Cache 缓存保持在 4,096 条,但加快了 μOps Cache 的排序过程,μOps Cache 与 I-Cache 之间的切换速度更快,让解码后存放的μOps 指令更快地被提取,当遇上相同的 x86 指令时不需要再 Decoder 单元进行解码,直接由 μOps Cache 缓存单元提取 μOps 指令,为 Front-End 引擎提供更高的 x86 指令吞吐量。

Zen 3

▲ AMD Zen 3 的 Front End 引擎

指令解码方面, AMD Zen 3 微架构的 Front-End 引擎沿用 1 组 4-Wide x86 Decoder ,与 Zen 2 一样每个週期可处理 4 个 x86 指令,每个週期可提取的 μOps 亦同与为 8 条,但更高效 Branch Prediction 与更快速的 μOps 指令处理,令 Zen 3 拥有更低延迟、更大的 x86 指令吞吐量,更有利于 SMT 同步多线程运算效率。据 AMD 白皮书中指出,Zen 3 的19% IPC 增长,其中 1/4 是来自 Front-End 的改良。

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