Колонка редактора: долгожданные перемены в AMD

Обещать — не значит Zen’иться

В своей первоапрельской шутке, в рамках которой обозревался фейковый гибридный процессор AMD A10-8890K, на основе имеющихся слухов результаты тестирования были подогнаны так, что несуществующий «камень» оказался где-то на 30-40% быстрее самого быстрого на сегодняшний день APU AMD A10-7850K. Как видите, в каждой шутке есть доля шутки. Уже вполне официально глава компании — Лиза Су (Lisa Su) — объявила, что вычислительные ядра, построенные на архитектуре Zen, будут исполнять на 40% больше инструкций за такт (IPC, Instructions Per Clock), нежели решения на основе Excavator. Что ж, приведенное значение реально впечатляет. Особенно, если учесть, что сравниваются именно ядра, функционирующие на одной частоте.

На сегодняшний день архитектура Excavator является самой прогрессивной среди консьюмерских решений AMD. Правда, есть одно «но». Устройств тупо нет. В декабре прошлого года компания представила гибридные процессоры Carrizo и Carrizo-L, предназначенные для ноутбуков и других встраиваемых решений. Однако по факту ни одной серийной модели в продаже так и не появилось. Для десктопов «экскаватора» так вообще не будет. Поэтому, на мой взгляд, актуально сравнивать архитектуру Zen не с Excavator, но с Steamroller/Piledriver/Bulldozer. Благо разница в производительности между ними несущественная.

Разработанная еще в 2010 году, модульная архитектура Bulldozer оказалась заведомо провальной. Она так и не смогла составить конкуренцию более быстрым решениям Intel. Кстати, тогда AMD также достаточно красочно описывала все преимущества «бульдозера», но, как показало время, слова остались лишь словами. Пожалуй, главной причиной фиаско данной архитектуры и является эта самая модульность. Так, каждый двухъядерный модуль включает в себя два блока исполнения целочисленных операций и всего один блок исполнения операций с плавающей запятой. Блок выборки инструкций, декодер инструкций и кэш второго уровня разделен между целочисленными ядрами. В итоге эффективность каждого из них в зависимости от задачи резко падает. По сути, один модуль архитектуры Bulldozer и надо считать одним ядром, но не двумя.

Так вот, Zen — полная противоположность Bulldozer и иже с ней. В AMD вряд ли об этом когда-либо заявят, но, думаю, что процессорный гигант признал свою ошибку. Судя по анонсу, на ее исправление ушло достаточно много времени. Так, каждое ядро будет включать в себя шесть блоков исполнения целочисленных операций, два 256-разрядных блока исполнения операций с плавающей запятой, собственные декодер инструкций, блок выборки инструкций, блок предсказания переходов и собственный кэш. Такое ядро всецело можно назвать полноценным. Плюс все решения, построенные на архитектуре Zen, будут поддерживать технологию Simultaneous Multithreading, принцип работы которой схож с Hyper-Threading (Intel внедрила ее еще в процессорах Pentium 4). Так что на каждое реальное ядро в процессоре будет приходиться одно виртуальное.

Наконец, Zen обзаведется инклюзивной многоуровневой подсистемой кэш-памяти. То есть большие по объему буферы нижних уровней смогут хранить информацию меньших по объему буферов верхних уровней. По сути, у AMD такая технология используется впервые, ведь эксклюзивная подсистема кэш-памяти применялась во всех решениях, начиная с архитектуры K6.

Процессоры семейства FX (топовые решения, не имеющие встроенную графику) будут работать только с оперативной памятью стандарта DDR4. Гибридные APU смогут работать в том числе и с DDR3. Эти решения будут оснащены двойным контроллером ОЗУ.

Так что новые «фишки», применяемые в Zen, должны сработать. Думаю, вряд ли AMD будет вводить в заблуждение всех нас (хотя прецеденты были). Исполнение на 40% быстрее инструкций за такт — серьезный скачок. Однако мы совершенно не знаем, какими будут процессоры. Ведь на общую производительность будут играть такие факторы, как общее количество ядер и итоговая тактовая частота. Скорее всего, AMD предложит стандартный набор для центральных процессоров FX: двухъядерные, четырехъядерные, шестиядерные и восьмиядерные модели. С учетом поддержки SMT количество потоков в каждом из решений будет удвоено. Предугадать частоту, а также разгонный потенциал потенциальных новинок тяжелее. Видимо, весь год и уйдет на оптимизацию технологии производства. Производить Zen-чипы будет давнейший партнер GlobalFoundries. Техпроцесс — 14 нм, то есть как у Intel с ее Broadwell и Skylake. Применяется технология производства транзисторов с вертикально расположенным затвором (FinFET, fin-shaped field effect transistor). Опять же как у Intel. Думаю, именно с этим и связан тот факт, что первые коммерческие решения появятся лишь в следующем году (предполагаю, что AMD, по старинке, покажет их на CES 2016).

Техпроцесс сложный. Даже «первооткрыватель», то бишь Intel, столкнулся с реальными проблемами при выпуске готовых чипов. Так, у абсолютного лидера среди чипмейкеров есть более простые ноутбучные и планшетные решения Core M. Но с момента официального анонса архитектуры (прошел он в сентябре прошлого года на выставке IFA) настольные чипы так и не появились. Ждем лета. А там и до Skylake рукой подать. Так что у «красных» есть, по моим подсчетам, где-то полгода, чтобы увеличить процент выхода годных кристаллов. Факт: решения AMD должны стоить дешевле аналогов от Intel. Только таким способом они привлекут еще большее внимание и симпатию.

И все же рост быстродействия архитектуры Zen в размере 40% не должен вскружить поклонникам AMD голову. В одной из редколонок я рассуждал на тему, почему новые процессоры Intel Broadwell и Skylake для настольных ПК не будут заметно быстрее Haswell. Есть все шансы предполагать, что у этих решений будет мизерный прирост производительности. С решениями Broadwell так точно. А вот Skylake, по слухам, должны быть на 10-15% быстрее Haswell. Да, на таком фоне заявленный показатель производительности Zen-ядра выглядит весьма впечатляюще. Возможно, он будет еще больше, если инженерам компании удастся установить как можно более высокие тактовые частоты. Тем не менее, новая архитектура сравнивается с Excavator. Но, как мы уже выяснили, решений для десктопов нет и не будет. Так что Zen актуальнее сравнивать с Piledriver/Steamroller/Bulldozer. То есть с архитектурой, представленной в 2010 году. С учетом того, что первые процессоры Zen будут представлены лишь только в следующем году, то пройдет уже шесть лет. Архитектура Piledriver, на основе которой произведены сегодняшние самые мощные центральные процессоры AMD FX, была представлена в 2012 году. Совершаем простейшую математическую операцию: 40/4=10%. Под таким углом прирост производительности архитектуры Zen выглядит уже не столь впечатляюще, правда?

Начать с чистого листа

У AMD существует еще одна серьезная проблема, о которой также говорилось. На фоне «долгоиграющих» архитектурных решений компания создала сразу три платформы, которые в той или иной степени дублируют друг друга. Дабы избавиться от нее, в AMD пошли по самому простому, но, на мой взгляд, верному пути. В 2016 году будет представлена одна единственная платформа AM4. Все. Она будет предназначена как для флагманских центральных процессоров FX, так и для APU седьмого поколения. Видимо, определенные ограничения будет накладывать интегрированный в материнскую плату чипсет, ведь флагманские FX-«камни» не будут иметь встроенного видеоядра (следовательно, им не нужны видеовыходы), но будут работать только с памятью DDR4. Гибридные APU смогут похвастать и интегрированной графикой Radeon, и двойным контроллером DDR3/DDR4.

Так что еще одной проблемой станет меньше. В то же время уже сейчас можно с уверенностью сказать, что жизненный цикл AM3+ и FM2+ постепенно подходит к концу.

Вместо заключения

С самого начала стало очевидно, что модульная архитектура AMD Bulldozer оказалась, по сути, провальной. Хотя надежд на нее было возложено немало. Дальнейшие вариации (Bulldozer -> Piledriver -> Steamroller -> Excavator) не оправдали себя в полной мере. Топовые «камни» семейства FX не могут конкурировать с решениями Core i7 от Intel. Анонсировав Zen, обещан прирост быстродействия ядра в размере 40%. Возможно, он будет еще больше, если «красным» удастся воплотить в жизнь все намеченные задумки. Возможно, что-то пойдет не так. Но в случае, если новые десктопные решения AMD действительно заметно прибавят в производительности, то это пойдет на пользу всем. Ведь для потребителя нет ничего лучше здоровой конкуренции. Понятно, что вряд ли топовым Zen-чипам удастся на равных соперничать со Skylake и Broadwell-E. Ну а вдруг?