AMD Zen
Zen on koodinimi AMD:n suorittimien mikroarkkitehtuurille, jota käytettiin ensimmäistä kertaa yhtiön Ryzen-tuotesarjan prosessoreissa helmikuusta 2017 alkaen. Arkkitehtuuri on suunniteltu puhtaalta pöydältä edellisen sukupolven Bulldozer-arkkitehtuurista poiketen. Ensimmäiset Zen-pohjaiset suorittimet valmistettiin 14 nanometrin FinFET-valmistusprosessilla. Ne ovat AMD:n aiempia suorittimia energiatehokkaampia ja pystyvät myös suorittamaan huomattavasti enemmän käskyjä sekunnissa. Arkkitehtuuri tukee myös SMT:tä, joten jokainen ydin kykenee suorittamaan kahta säiettä samanaikaisesti. Välimuistijärjestelmä on suunniteltu uudelleen, minkä ansiosta L1-välimuisti on takaisinkirjoitettavaa. Zen-pohjaiset suorittimet käyttävät AM4-suoritinkantaa ja DDR4-muistia.
Zen-arkkitehtuurin suunnittelussa AMD keskittyi kolmeen kokonaisuuteen, jotka ovat suorituskykyisempi prosessoriydin, parempi välimuistihierarkia sekä alhaisempi virrankulutus. AMD:n konkreettisena tavoitteena oli saavuttaa 40 % parannus Instructions Per Clock- eli IPC-suorituskyvyssä Bulldozer-arkkitehtuurin Excavator-ytimeen verrattuna. Maaliskuussa 2017 AMD ilmoitti yltäneensä 52% parannukseen omiin testeihin vedoten.
AMD on kertonut suunnittelevansa arkkitehtuurin jatkamista Zen 2 ja Zen 3 -sukupolvilla sekä tähtäävänsä 7 nanometrin valmistusprosessiin.. Huhtikuussa 2018 julkaistiin parannellulla 12nm valmistustekniikalla valmistettuja Ryzen-malleja. Nämä perustuvat vielä samaan arkkitehtuurin ensimmäiseen versioon, mutta niiden L2-välimuistia on nopeutettu hiukan.
Jokaisella ytimellä on oma 64 KB L1-käskyvälimuisti ja 32 KB L1-datavälimuisti. Ytimillä on yhdistetty 512 KB L2-välimuisti ja useammalla ytimellä on yhteinen L3-välimuisti.
Suorittimen L3-välimuisti on 16-tie assosiatiivinen.
Zen pystyy dekoodaamaan 4 käskyä kellojaksossa, ja kokonaislukuyksiköitä (ALU) on 4 kpl.
Kellojaksossa pystytään suorittamaan kaksi latausta ja yksi talletus, mutta kaksi osoitteenlaskentayksikköä(AGU) rajoittaa tämän yleensä kahteen muistioperaatioon kellojaksossa.
Suorittimen liukulukuyksikkö koostuu kahdesta 128-bittisestä yhteenlaskuyksiköstä ja kahdesta 128-bittisestä kertolaskuyksiköstä. Suoritin pystyy kuitenkin laskemaan AVX-käskykantalaajennoksen 256-bittisillä vektoreilla pilkkomalla nämä kahteen osaan.
AMD esitteli Ryzen-brändin joulukuussa 2016. Julkaisun yhteydessä AMD kertoi, että mallinimessä numero 3, 5 tai 7 kertoo, mihin markkinasegmenttiin prosessori on suunnattu. Ryzen 7 -sarjan prosessoreissa on käytössä kahdeksan (8) ydintä ja Ryzen 5 -sarjan prosessoreissa puolestaan kuusi (6) tai (4) ydintä.
4-numeroisessa mallinimessä ensimmäinen numero viittaa Zen-arkkitehtuurin sukupolveen ja toinen numero suorituskyvyn tasoon. Kaksi seuraavaa numeroa on varattu esimerkiksi eri kellotaajuudella tai välimuistin määrällä varustettuja malleja varten. Viimeinen kirjain kertoo prosessorin tehonkulutuksesta. X-mallit ovat suorituskykyisimpiä XFR:llä Eli Extended Frequency Rangella varustettuja 95 watin TDP-arvolla varustettuja malleja.
Ryzen 7 -sarja
Ryzen 5 -sarja
Lisäksi AMD on ilmoittanut 16-ytimisen "Threadripper"-mallin tulevan markkinoille kesällä 2017.
Toisen sukupolven Ryzen-mallit ovat:
Toisen sukupolven malleissa on korkeammat kellotaajuudet sekä mukana tuleva jäähdytinsiili.
AMD kertoi kolmannen sukupolven Ryzen-suorittimien tulosta CES 2019 -messuilla. Koodinimellä "Matisse" tunnetut suorittimet käyttävät 7nm tekniikalla valmistettua suoritinta ja 14nm tekniikalla valmistettua IO-piiriä. Suoritin käyttää samaa AM4-kantaa kuin aiemmat sukupolvet ja lisää tuen PCI Express 4.0 -väylälle. Kolmannen sukupolven mallit ovat tulossa markkinoille kesällä 2019.
Threadripper on Zen-arkkitehtuuriin perustuva suoritin, jossa on suurempi määrä ytimiä kuin Ryzen-malleissa:
Threadripper on toteutettu MCM-ratkaisulla jossa saman paketin sisällä on kaksi erillistä piilastua, joilla molemmilla on 8 ydintä ja 2-kanavainen muistiohjain, jolloin maksimimäärä ytimiä on 16 ja muistikanavia on yhteensä neljä.
Threadripper-mallit käyttävät TR4-suoritinkantaa, toisin kuin Ryzen-mallit jotka käyttävät AM4-kantaa.Toisen sukupolven Threadripper-suorittimessa on vahvistettu olevan 32 ydintä ja 64 säiettä. Toisen sukupolven Threadripper-suorittimen mallit ovat:Zen-arkkitehtuuriin perustuen on tulossa 32 ytimen "Naples"-palvelinversio, jossa samaan MCM-paketointiin on laitettu neljä kahdeksan ytimen mikropiiriä. "Naples" tulee käyttämään AMD:n uutta Infinity Fabric -väylää ja se tukee moniprosessointia.
Markkinoille on tulossa "Epyc"-malli palvelinkäyttöön, joka on aiemmin tunnettu nimellä "Naples".
Epyc-suorittimien mallit sisältävät Zen-ytimiä kahdeksasta kappaleesta 32:een kappaleeseen saakka, jotka ovat:
Lisäksi malleissa on eroja käytetyssä kellotaajuudessa.
Cray on ilmoittanut AMD Epyc -suorittimilla varustettujen Cray CS500 -tietokoneiden saatavuudesta, jotka soveltuvat korkeaa muistikaistaa vaativiin käyttökohteisiin.
Myöhemmin on tulossa AMD APU-malliston suoritin, jossa on Zen-prosessoriytimiä ja grafiikkasuoritin (GPU) integroituna samalle suorittimelle.
APU-malleissa samalle piirille integroidaan Radeon Vega -arkkitehtuurin GPU.
Suorittimen monisäikeistyksellä voidaan ajaa kahta säiettä samalla suoritinytimellä.
Kellojaksoa kohti suoritettavien käskyjen määrä kasvanut keskimäärin 52% verrattuna aiempaan "Excavator"-ytimeen. Tavoitteena oli vähintään 40% parannus.
Suoritin tukee DDR4 muistia.
Infinity Fabric korvaa aiemmin käytetyn HyperTransport-väylän ja se tukee NUMA-muistiarkkitehtuuria moniprosessointiiin.
Zen suorittimet ottavat käyttöön uusia, "Excavator" suorittimessa poissa käytöstä olleita käskykantalaajennuksia kuten ADX, RDSEED, SMAP, SHA1, XSAVEC, CLZERO ja PTE.
Suoritin käyttää AM4-suoritinkantaa. Suoritinkanta on käytettävissä myös myöhemmissä Zen-sukupolvien suorittimissa. Suorittimen tueksi on alussa kolme piirisarjamallia: X370, B350, A320.
Piirisarjamallit eroavat väylätuessa kuten PCI Express-, USB 3.0- ja SATA-väylämäärällä vaikuttaen kustannustasoon.