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[情報]Zen 5微架構解密,提升執行單元數量與寬度

看板PC_Shopping標題[情報]Zen 5微架構解密,提升執行單元數量與寬度作者
amduser
(重返榮耀)
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來源
https://benchlife.info/amd-zen-5-microarchiteture-preview/

Intel 消費性平台消失的 AVX-512,以全速之姿在 AMD Zen 5 微架構當中復活了!
在正式進入 Zen 5 微架構之前,我們希望先行提到製程的二三事。
此次 Zen 5 微架構的推出,在製程方面搭配 TSMC N4(桌上型處理器版本)∕ N3(行動處理器版本);特別是桌上型處理器版本,製程演進並不若 Zen(GF 14nm)> Zen 2(
TSMC N7)或是 Zen 3(TSMC N7)> Zen 4(TSMC N5),N4 算是 N5 的強化版本,在
TSMC 的規劃中並非完整的製程世代躍進。有了這個先決條件之後,讀者可以思考一下
AMD 是如何去強調 Zen 5 和 Zen 4 之間的差異。
執行單元變多、變寬
相較於先前多個 Zen 微架構的世代演進,AMD 這次在 Zen 5 微架構的著墨上少了許多至少 PPT 就少了好多頁,最主要的變化集中在執行單元的數量以及寬度。就 AMD 內部統計而言,執行單元以及 retire 指令數量的成長替 Zen 5 IPC 貢獻最多效能提升幅度,資料路徑強化 ∕ 解碼和微指令快取次之,原本在 Zen 4 IPC 提升幅度最大的前端部分反
而沒有提及。
▼ Zen 5 微架構讓效能提升的因素,最主要集中於執行單元數量和寬度提升。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/001-1000x563.jpg

AMD Zen 5 IPC uplift percentage
讓我們同樣從處理器核心的前端出發:分支預測更為精準、輸出量提升、延遲更低已是每一代微架構的必修學分,L1 指令快取也同樣改善了頻寬和延遲(每時脈週期 32Byte 升級至 32Byte x 2)。比較重大的變化發生在解碼單元,直接從 Zen 4 的單一解碼單元每時脈週期輸出 4 個指令,直接翻倍來到 Zen 5 的 2 個解碼單元每時脈週期共輸出 8 個指令,微指令快取從每時脈週期輸出 9 個變成 6 x 2 個,微指令佇列配發數量也從每時脈週期 6 個提升至 8 個。
▼ Zen 5 微架構前端較大的變化位於解碼單元,從前一世代的 4 個指令翻倍為 8 個。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/002-1000x562.jpg
AMD Zen 5 frontend
整數單元部分,ALU 從 4 個提升至 6 個、乘法單元變成 3 個、AGU 和分支單元分別多 1 個,並且更平均地安排每個執行單元。隨著執行單元數量的提升,dispatch ∕
retire 指令數量最高也來到 8 個。從簡報的圖示看來,Zen 5 排程器的規劃方式也有所不同,Zen 4 採用 2 個執行單元埠共用 1 個排程器的設計,Zen 5 則是改為含 ALU
功能的埠共用 1 個排程器、AGU 則共用另外 1 個,但 AMD 並未說明排程指令數量的變化。
▼ Zen 5 微架構整數部分新增多個執行單元,dispatch ∕ retire 同步提升至 8 個指
令。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/003-1000x562.jpg
AMD Zen 5 integer execution units
浮點數單元數量在 Zen 5 微架構並未升級,同樣有著 6 個(含 2 個浮點加法器、延遲從 3 個週期縮減至 2 個週期),主要因應 AVX-512 指令集進行調整。Zen 4 雖然也支援 AVX-512,卻是透過「double-pumped」的方式,讓寬度僅有 256bit 的浮點單元去執行 512bit 浮點 ∕ 向量運算,如今 Zen 5 已將浮點單元擴充至完整 512bit,代表執行 AVX-512 指令時相較前一世代更快。在 AMD 內部的 IPC 效能測試之中,成長幅度最高的部分也來自於執行 AVX-512 指令。
▼ Zen 5 微架構已將浮點數執行單元部分擴展至完整 512bit,執行 AVX-512 指令相較
Zen 4 微架構更為快速。排程器也升級至 3 個,每個包含 32 個條目,暫存器也因應
AVX-512 而加寬至 512bit ∕ 384 個條目。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/004-1000x562.jpg
AMD Zen 5 float/vector execution units with AVX-512
因應執行單元數量擴增、浮點數單元寬度提升,餵資料的速度也必須加快。Zen 5 L1 資料快取從前一世代 32KB ∕ 8-way,升級至 48KB ∕ 12-way,單一時脈週期最高也從載
入 3 筆 ∕ 儲存 2 筆升級為載入 4 筆 ∕ 儲存 2 筆資料(AMD 未說明 512bit 資料長
度時的變化)。其餘 L2、L3 沒有變化,依舊是 1MB ∕ 16-way、32MB ∕ 16-way(
victim 設計,L3 快取實際容量會跟隨核心數量、產品定位而變動)。
題外話,由於 AMD Ryzen 9000 系列桌上型處理器依舊採用與 Ryzen 7000 系列桌上型處理器相同的 cIOD,因此每個 CCD 向 cIOD 的讀寫頻寬應該也相同;每個 Infinity
Fabric 時脈週期,CCD 向 cIOD 傳輸 16Byte 資料、cIOD 向 CCD 傳輸 32Byte 資料。(根據 AMD 簡報尾部的附註小字,Ryzen 9000 搭配 DDR5 記憶體的較佳運作速度應該仍是 DDR5-6000)
▼ Zen 5 L1 資料快取升級至 48KB ∕ 12-way,也同步提升讀寫頻寬。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/005-1000x562.jpg
AMD Zen 5 incresed L1 data cache capacity and set-association
AVX-512 完整效能加持
最後就是 IPC 比比看的時間,根據 AMD 的測試,Zen 5 相較 Zen 4 的 IPC 幾何平均提升幅度來到 16%,特別是那些使用到 AVX-512 指令的應用程式幅度最高,機器學習效能可提升 32%、Geekbench 5.4 的 AES-XTS 更高達 34%!
▼ 相較於 Zen 4,Zen 5 IPC 幾何平均提升幅度達 16%。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/006-1000x562.jpg
AMD Zen 5 geomean 16% IPC uplift compared to Zen 4
▼ 應用到 AVX-512 的指令,Zen 5 IPC 提升幅度更高!
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/007-1000x562.jpg
我猜遊戲性能7800X3D應該還是比9900X還強一些,
但影音處理,AI,渲染RYZEN 9900X應該就默秒全,
之前曾經看過7950X的某項AVX512測試結果很驚人
https://tinyurl.com/exubbs6n
https://images.anandtech.com/graphs/graph17585/130235.png
這次完整 512bit FPU的效能應該會更強吧
期待之後的完整測試

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※ PTT 留言評論
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smallreader 07/17 02:22聽起來就像tick tock

smallreader 07/17 02:26雖然看不懂不過這篇很佛心都用中譯詞

yeeouo 07/17 03:02這個3D particle movement測試可以反映在

yeeouo 07/17 03:02哪些應用上

tv50046 07/17 03:46wow,avx這麼兇殘

tv50046 07/17 03:47希望有16c32t的x3d出來

AryaNymeria 07/17 06:507950X3d 不就是16c 32t嗎

b325019 07/17 07:35結果還是塞完整的512bit電路了

ltytw 07/17 08:37i粉會認為avx512已經是過時設計嗎?Y

yankeefat 07/17 08:46I皇不用 就等於過時了 懂?

mtc5566 07/17 08:53Intel也沒有不用 只是在消費級平台上放

mtc5566 07/17 08:53棄而已

ltytw 07/17 08:54到時候來看看有沒有人評測A版的AVX512的功

ltytw 07/17 08:54耗 I版的AVX512功耗 I皇一直駕馭不了 嗎?

b325019 07/17 09:11epyc敢塞192c時脈還這麼高能耗應該不差

b325019 07/17 09:11真不知道怎麼弄的

gameguy 07/17 09:169xxx的X3D先生出來再出來談吧,我是認為

gameguy 07/17 09:16快點把Jim找回去設計新CPU才是正經

kenfu0402 07/17 09:17等9000X3D

nisioisin 07/17 09:20我記得舊的12代有些可以用AVX512吧

mtc5566 07/17 09:22把Jim找回來幹嘛? 也要人家想回來

mtc5566 07/17 09:22現在intel根本就不是對手

jizzyui 07/17 09:23重返榮耀

sporocyst 07/17 09:28PPT不管吹多好,都要等跑分出來再說

kamichu 07/17 09:42竟然有avx512 太扯

kamichu 07/17 09:43intel這次要被壓在地上摩擦了

leviva 07/17 09:49看用途, 有用到512就吊打對手, 沒用到就

leviva 07/17 09:49無感

b325019 07/17 09:51zen4就有avx512了只是他是跑兩次

b325019 07/17 09:51256bit電路達成,zen5給了一套完整的電路

b325019 07/17 09:53intel當時avx512被詬病的是會鎖頻降頻

leiouter 07/17 10:52一張板子需要多少錢買的到@@

pig 07/17 10:53如果不會影響別的東西的效能 avx512 放那邊

pig 07/17 10:54不會有人抱怨的,雞肋指令集那麼多沒啥人譙啊

friedpig 07/17 11:05牙膏當初最大的問題是小核沒AVX512阿

friedpig 07/17 11:06因為小核沒有 結果搞到只能關小核才能

friedpig 07/17 11:06

arnold3 07/17 11:07現在最便宜的板子也要3千

mayolan 07/17 11:19板子你買B650不也行

bior1234 07/17 11:22Kim早就在別的地方玩的正樂,根本不會想

bior1234 07/17 11:22回來

bior1234 07/17 11:22Jim*

mayolan 07/17 11:23Kim在平壤也玩得很樂

ltytw 07/17 11:33我都直接稱呼jk啦

xbearboy 07/17 11:38jk聽起來好像很糟糕(X

SHR4587 07/17 11:42這篇有誤,行動處理器一樣是N4 只有EPYC

SHR4587 07/17 11:42用上N3

qwe753951 07/17 11:44面積竟然差不多

SuperTaco 07/17 11:56現在AMD跟intel的PPT都很會吹噓的

SuperTaco 07/17 11:57的確要等之後實測再說

ShimaKazuya 07/17 11:58等9月架構日以後再說吧,不只架構隔

ShimaKazuya 07/17 11:58壁現在超多東西都是新的,這種場面

ShimaKazuya 07/17 11:58打起來才好看

ualileigod 07/17 12:29870itx不要再給我違建了......

EXTECH 07/17 14:23RPCS3 爽跑

Ereinion9895 07/17 15:00超寬設計通常伴隨高耗能,不過靠製

Ereinion9895 07/17 15:00程又能降低能耗。可以說隨製程進步

Ereinion9895 07/17 15:00架構也能隨之進步吧

chejrk 07/17 15:39512跑模擬器有用 但製程問題有高耗能毛病

asdg62558 07/17 15:45期待9000的x3D

lwei781 07/17 16:53Strix Point 的被閹

lc85301 07/17 17:17反正未來是 ARM 時代了,AMD = 卒業

ltytw 07/17 18:02講的好像and不能轉行一樣。 intel都想用at

ltytw 07/17 18:02om去戰arm

ltytw 07/17 18:03曾經啦。 現在不知道

SHR4587 07/17 18:24說ARM時代的去看看Snapdragon X

SHR4587 07/17 18:25我現在就有X plus的機器,能耗比很滿意,

SHR4587 07/17 18:25但我不認為這程度能把X86幹趴

SHR4587 07/17 18:28intel跟AMD都不是死人啦,X86再戰30年我

SHR4587 07/17 18:28都不覺得是問題

mtc5566 07/17 18:31笑死人 以為x86原地踏步哦

mtc5566 07/17 18:32而且續行有個邊際效應 10小時以上就沒什

mtc5566 07/17 18:32麼好挑的了 那種15小和20小的 根本就都

mtc5566 07/17 18:32用不到沒電

yymeow 07/17 18:32自從apple m1出來之後一直有人在吹arm

yymeow 07/17 18:33x86已死或將死,不知道吹多少遍了

yymeow 07/17 18:34如果arm只有能耗比能拿出來,那還是算了

yymeow 07/17 18:34對user而言,軟體相容性>能耗比

yymeow 07/17 18:34省電但是不能跑我想跑的軟體,就是塊漂亮

yymeow 07/17 18:34的磚

SHR4587 07/17 19:07能耗比差距夠大是真的能讓軟體開發商跟

SHR4587 07/17 19:07使用者轉向就是了,但X86是真的追上來了

SHR4587 07/17 19:07,沒有原地踏步,ARM的優勢在慢慢的消失

Sartanis 07/17 19:15就算是intel 高通要在CPU贏過還有得拚

commandoEX 07/17 19:36Intel AVX512是10nm的,AMD Zen5是4nm

commandoEX 07/17 19:36能耗贏過不意外吧

commandoEX 07/17 19:39測試15小可能遊戲4~5小而已

amd3dnow 07/17 20:08x86有進步,開倒車的是windows....

amd3dnow 07/17 20:08一堆反智的ui設計...

ILike58 07/17 20:36amd轉投台積電後能耗比也沒讓人不滿意吧

ILike58 07/17 20:36,況且他一直很穩定的在提升核心推進製程

ILike58 07/17 20:36

canandmap 07/17 21:26ARM沒某些人吹的那麼神

spfy 07/17 21:47那個也不是少數 有一派就堅信X86末日已到(

spfy 07/17 21:48還不是將至) 說DC轉ARM的越來越多了 PC也輸

spfy 07/17 21:49移動裝置的續航更是被屌虐 全面崩盤 看的我

spfy 07/17 21:49心驚驚 想要換9900X惹 是我走錯世界線嗎

E6300 07/17 22:10arm能面對明年的GTA6嗎?

b325019 07/17 22:10沒前途了500收

mayolan 07/17 22:25你GTA6上市也沒PC可以玩啊

mayolan 07/17 22:25首發只有主機版

friedpig 07/17 23:03阿痛戰ARM 牙膏哪有放棄 現在不就小核

friedpig 07/17 23:04只是名子換一下 要幹ARM的心一直不變

aegis43210 07/17 23:05是的,不要幫i皇放棄好嗎?蘇嬤是真的

aegis43210 07/17 23:05放棄了

aegis43210 07/17 23:07蘇嬤是打算也要下去玩ARM,搞雙棲,i

aegis43210 07/17 23:07皇在努力弄X86s,X86陣營不會輸的,CI

aegis43210 07/17 23:07SC才是王道

ShimaKazuya 07/17 23:13GTA6能不能在ARM上面跑你該去問的是

ShimaKazuya 07/17 23:13蘋果,你看每年WWDC就知道,他們是

ShimaKazuya 07/17 23:13真的有在找遊戲商談

canandmap 07/17 23:16蘇媽什麼時候開始打算要玩ARM?

canandmap 07/17 23:16又,蘇媽放棄什麼?

canandmap 07/17 23:17你講的是事實還是從你的「妄想心」講出

canandmap 07/17 23:17來的?

yymeow 07/18 00:29atom的繼承人N100玩的還可以

friedpig 07/18 00:58n100只是初步啊 新一代的小核可是比這代

friedpig 07/18 00:58大核還猛 待機功耗也好很多 xeon 6的表

friedpig 07/18 00:58現反映出來 下一代應該很有搞頭

bw212 07/18 01:43xeon那邊似乎有整顆只有一堆ADL小核的東西

bw212 07/18 01:45很明顯是要跟ARM伺服器拚一把

bw212 07/18 01:46AMD玩ARM應該是農企時期的K12計畫 那東西

mtc5566 07/18 01:46笑死人說x86遊戲續航的 怎不看看自己Arm

mtc5566 07/18 01:46遊戲續航好到哪去?

bw212 07/18 01:46最後也沒下文了

mtc5566 07/18 01:47阿不過Arm真的暫時不用擔心遊戲續航啦

mtc5566 07/18 01:47 先能跑遊戲才是真的

falcon 07/18 04:18現代cpu的內部架構不都是類risc的,外層都

falcon 07/18 04:18有解碼器負責翻譯,轉譯cisc指令的x86當然

falcon 07/18 04:18比risc的arm需要更高代價,x86的存在理由

falcon 07/18 04:18也只有相容性而已

SHR4587 07/18 06:39ARM跑遊戲我覺得大問題反而在GPU

SHR4587 07/18 06:39X系列一堆遊戲開不起來或效能很差根本就

SHR4587 07/18 06:40GPU驅動問題

SHR4587 07/18 06:41相容性問題可不只是而已

SHR4587 07/18 06:41實際用過就懂了啦!更何況X86現在跟ARM的

SHR4587 07/18 06:42差距可沒有當年M1剛出來的時候那麼大

xzealotx 07/18 08:46I皇不行了,改叫I兒吧

saimeitetsu 07/18 09:56感覺比較像對料,沒有改架構

Windcws9Z 07/18 16:56所以應該算是Zen4 +吧,吹AVX-512效能

Windcws9Z 07/18 16:56感覺..

ltytw 07/18 17:09堆料是講I吧?Y

canandmap 07/18 18:40架構的確沒有大改,就Zen4升級版的感覺

mtc5566 07/18 19:16改架構就是堆料阿 不然還有什麼改法

commandoEX 07/18 20:21高通GPU從DX11開始支援,DX10以前不知

commandoEX 07/18 20:21道有沒有做出來

tint 07/18 21:56Zen5這次架構的確沒大改

tint 07/18 21:57大改會像Zen2->Zen3那樣 CCX配置、調度都改

tint 07/18 22:00這次改進主要是增加執行單元數量、寬度

canandmap 07/18 22:04樓上所言極是,這回Zen5給我的感覺就是

canandmap 07/18 22:05只在AVX512有下功夫這樣

canandmap 07/18 22:05當然執行單元數量、寬度也是有下功夫

ksng1092 07/18 22:38先講只有然後當然其他也有,好亂啊XD

canandmap 07/18 23:04因為忘記看到執行單元那些東西了Orz

canandmap 07/18 23:05唉~似乎過了一定年紀就容易忘東忘西的

tint 07/19 02:16https://tinyurl.com/44e9wc3v

tint 07/19 02:17從之前Ryzen AI 9 365的這一篇偷跑詳測

tint 07/19 02:17就可以看出不少Zen5架構的設計方向

tint 07/19 02:18雖然他測試的是APU的Strix Point核心

tint 07/19 02:20但可看出就是在Zen4現有的架構上去強化

bhh0026 07/19 23:57AVX10.2不知啥時才會在消費端看到