Zen 3

Zen 3 
pisi|Ryzen 5 5600X ilma kateta. Näha on ainult üks 6-tuumaline CCD. Teise CCD kontaktid on nähtaval.
Zen 3 on AMD mikroarhitektuuri koodnimi, mille tutvustus toimus 8. oktoobril 2020 a. AMDi pressiteate kohaselt avalikustati uus “Zen 3” arhitektuur koos Ryzen 5000 seeria lauaarvutite protsessoritega sellel kuupäeval . Lauaarvutitele mõeldud Ryzen 5000 seeria protsessorid jõudsid müügile 5. novembril 2020 . Zen 3 on edasiarendus eelmisest Zen 2 arhitektuurist ning selle keskseid kiipe toodetakse TSMC 7 nm FinFET protsessiga (TSMC N7) . Zen 3 alusel luuakse Ryzen 5000 lauaarvutite protsessorid (koodnimega Vermeer)  ning serverikeskkondadele mõeldud EPYC 7003 seeria protsessorid (koodnimega Milan) . Kõik Zen 3 põlvkonna protsessorid kasutavad AM4 soklit ja toetavad kuni DDR4-3200 mälu . Vastavalt AMD tootearendusplaanile on Vermeer (Zen 3) viimane arhitektuur, mis toetab AM4 soklit ja DDR4 mälu; alates Zen 4–põlvkonnast liigub AMD üle DDR5 suurmälu kasutusele ja uuele AM5 soklile.

 Peamised omadused 

 Parendatud käsutäitlus (IPC): Zen 3 saavutab umbes 19% suurema käsutäitluse efektiivsuse võrreldes Zen 2-ga. See parendus tuleneb põhjalikust arhitektuurilisest ümberkujundamisest, mis mõjutab kõiki käsu töötlemise ja täitmise etappe.
 Ühtne vahemälu ülesehitus: Zen 3 ühendab kuni 8 tuuma ja 32 MB L3-vahemälu ühtseks klastriks, mis võimaldab kõikidel tuumadel kiiret ja otsest juurdepääsu samale vahemälule. See vähendab latentsust ja parandab jõudlust mitmetuumalistes töökoormustes.
 Täiustatud käsustik ja täitmisseadmed: Uuendatud front-end suudab käske efektiivsemalt vastu võtta ja töödelda, samal ajal kui täitmisüksusi on laiendatud ning juhiste täitmise paralleelsus on suurenenud. Arhitektuur toetab uusi vektor- ja krüptograafilisi käske ning pakub paremat virtualiseerimistuge.
 Tootmistehnoloogia ja energiaefektiivsus: Zen 3 kasutab täiustatud 7 nm tootmisprotsessi, mis koos arhitektuuriliste parendustega võimaldab kõrgemaid taktsagedusi ja väiksemat energiakulu ühe sooritusühiku kohta.

 Platvormi ühilduvus: Zen 3 protsessorid sobivad olemasolevatesse AM4-platvormidega süsteemidesse, pakkudes tuge DDR4-mälule ja PCIe 4.0 liidesele.

 Parendused võrreldes Zen 2-ga 
Zen 3 toob endaga kaasa mitmeid uuendusi võrreldes eelkäija Zen 2-ga:

 Suurem IPC ja taktsagedus: Ühe taktsageduse kohta täidetakse rohkem käske ning saavutatakse kõrgemad maksimaalsed töösagedused, mis parandavad nii ühe- kui ka mitmetuumalist jõudlust.
 Optimeeritud vahemäluarhitektuur: Varasem kahepoolne L3-vahemälu (kaks 16 MB klastrit) on asendatud ühe suure 32 MB L3-vahemäluga kogu CCX-klastri ulatuses, mis lihtsustab andmevahetust tuumade vahel.
 Efektiivsem täitmisplokk: Täitmisseadmete arv ja võimekus on suurenenud, võimaldades keerukamat töötlust ja väiksemat käsu latentsust. Täiustatud järjekorrad, registrifailid ja andmepordid suurendavad paralleeltöötluse tõhusust.
 Uued instrumendid ja turvafunktsioonid: Zen 3 toetab uuemaid vektor- ja krüptokäske ning sisaldab täiustatud turvalisuse mehhanisme, sealhulgas tuge virtuaalmasinate mälu terviklikkuse kaitseks.

 Paremini optimeeritud energiaprofiil: Tootmisprotsessi täiustused võimaldavad saavutada sama jõudlust madalama energiatarbimisega, muutes protsessorid sobivamaks ka sülearvutitele ja madala TDP-ga süsteemidele.

ParandusvaldkondZen 2Zen 3Muutus / EelisIPC (Instructions Per Cycle)–~19 % kõrgem keskmiselt (geomeetriline keskmine 25 tööl)Sõltuvalt töökoormusest 16–21 % tõus SPEC ja Cinebench testidesL3‑vahemälu arhitektuur2× 16 MB (iga CCX‑i kohta)1× 32 MB jagatud CCXLatentsus langenud, tuumadevaheline koostöö kiiremHaruharu ennustus (BTB)L1 BTB: 512 kirjetL1 BTB: 1024 kirjetSuurem haru ennustusvõimsus parandab tõrgete vältimistTäitmispordid / tsükkel7 porti, ≤ 4 µop lai dispersioon10 porti, 6 µop lai dispersioonSuurenenud paralleeltöö ja efektiivsusFMA‑latentsus5 tsüklit4 tsüklit20 % madalam latentsus matemaatilistes operatsioonidesDIV/IDIV latentsus16–46 tsüklit10–20 tsüklitTäisarvuliste jagamisinstruktsioonide latentsuse märkimisväärne vähenemineTaktsagedus (boost)~4,7 GHz maksimaalselt~5,0 GHz maksimaalselt~6 % kõrgem tippkiirus, mis kombineerituna IPC‑ga annab ~30 % rohkem tuumajõudlust per tsükkelEnergiaefektiivsus–~24 % parem jõudlus/vat võrreldes Zen 2Lisaks kuni 2,8× efektiivsuse eelis võrreldes Intel 10. gen mudelitega

 Kasutus ja mõju 

 Lauaarvutid ja mängud 
Zen 3 arhitektuuriga protsessorid tõid AMD-le tipptasemel jõudluse lauaarvutites. Näiteks Ryzen 5 5600X (6 tuuma) ja Ryzen 9 5950X (16 tuuma) pakkusid märkimisväärselt paremat sooritusvõimet võrreldes Zen 2-põhiste eellas­tega. Eriti silmapaistvaks kujunes Ryzen 7 5800X3D, kus 3D V-Cache tehnoloogia (96 MB L3-vahemäluga)  tõstis mängude (nt Far Cry 6, Shadow of the Tomb Raider) jõudlust kuni 15% keskmiselt ja kõigi andmete järgi kuni 40% teatud stsenaariumides . See muutis selle 2022. aastal üheks eelistatuks mänguprotsessoriks, eriti 1080p resolutsioonis .

 Mobiilseadmed ja APU-d 
Mobiilseadmetes kasutati Zen 3 tuumasid Cezanne koodnimega APU-des (Ryzen 5000G/GE seeria). Need integreerisid Vega graafikaprotsessoreid, mis võimaldasid mängude mängimist nagu GTA V ja Counter-Strike 2 ilma eraldi videokaartideta 720p eraldusvõimes . Neid kasutati laialdaselt taskukohastes kodustes arvutites ja väikese energiatarbega tööjaamades, pakkudes tasakaalustatud jõudlust nii töö- kui ka meelelahutusvajadusteks .

 Serverid ja pilveteenused 
Serverisegment muutis Zen 3 Epyc Milan protsessoritega, mis toetasid kuni 64 füüsilist tuuma ja 128 tegevuslõime. Nende 256 megabaidine L3-vahemälu, PCIe 4.0 tugi ja DDR4-3200 ECC mälu optimeerisid raskekoormuselisi tööülesandeid. Suured pilveteenusepakkujad nagu Amazon Web Services (AWS EC2 M6a instantsid) ja Microsoft Azure (HBv3 seeria) kasutasid neid tehisintellekti treenimiseks. Teadusasutustes nagu CERN kiirendasid Epyc Milan protsessorid Suure Hadronite Põrgu andmetöötlust, kasutades ära 128 PCIe 4.0 kanali andmeedastuskiirust.

 Professionaalsed rakendused 
Ryzen Threadripper Pro 5000 seeria, mis põhines Zen 3-l, suutis toetada kuni 128 gigabaiti DDR4 mälu. See muutis selle eelistatuks lahenduseks inseneritarkvarale nagu AutoCAD ja simulatsiooniprogrammidele. Renderdamistestid Blenderis näitasid, et Ryzen 9 5950X oli 23 protsenti kiirem kui eelmise põlvkonna topmudel . Videoediteerijatele pakkus Ryzen 9 5900X 17 protsendilise kiiruse eelise 4K-kodeerimisel võrreldes Inteli i9-10900K-ga .

 Turu mõju ja konkurents 
Zen 3 tõi AMD-le märkimisväärse turuosade kasvu. Esimest korda üle 10 aasta ületas AMD Intel ühetuumalise jõudluse mõõdikutes . Saksa jaemüüja Mindfactory andmetel kasvas AMD osalus kõrgklassi mänguprotsessorite turul 35 protsendilt 81 protsendile 2021. aasta esimeses kvartalis. Serveriturul tõusis Epyc Milaniga AMD osalus 7 protsendilt 16,5 protsendile . See sundis Inteli langetama hindu (Core i9-11900K hind langes 25 protsenti)  ja kiirustama Alder Lake'i protsessori väljalaskmist hübriidtuuma disainiga.

 Tehnoloogiline pärand 
Zen 3 innovatsioonid mõjutasid kogu tööstust. 3D V-Cache tehnoloogia inspireeris Inteli Foveros Direct lahendusi Meteor Lake'i protsessorites . Ühtse kaheksatuumalise CCX disaini põhimõte jätkus ka Zen 4 arhitektuuris . AM4 pesa pikaealisus (2017-2022) võimaldas kasutada sama emaplaati nelja põlvkonna jooksul, vähendades elektroonikajäätmete teket. See oli keskkonnasõbralik lähenemine, mida toetasid nii tarbijad kui keskkonnaorganisatsioonid.

 Kriitika ja piirangud 
Zen 3 protsessorid (nt Ryzen 9 5950X, TDP 105 W) nõudsid tõhusaid jahutussüsteeme . DDR4‑3200 piiratust ribalaiust põhjustas kitsaskohti andmepõhistes rakendustes, mis kiirelt liikusid DDR5-le Zen 4-se õpetamisel . X570 emaplaatide varajased BIOS-versioonid põhjustasid USB-ühenduste katkestusi, mis lahendati 2021. aasta AGESA firmvarauuendustega .

 Allikad 

Kategooria:Arvutitehnika
Kategooria:AMD mikroprotsessorid