Сегодня 21 февраля 2018
18+
Теги → zen+

Новая статья: CES 2018: новые продукты AMD в 2018-м — даты выхода и цены

Данные берутся из публикации CES 2018: новые продукты AMD в 2018-м — даты выхода и цены

Планы AMD: архитектура Zen рассчитана на 4 года

Процессорам AMD Ryzen и Naples ещё только предстоит появиться на рынке, но об их архитектуре уже известно практически всё. С данными о производительности дела обстоят хуже: пока в ходу лишь единичные результаты предварительных тестов, которые в случае с Naples, к примеру, откровенно не выдерживают критики. Впрочем, всё станет ясно с началом официальных продаж новых процессоров с архитектурой Zen. Как и Intel, AMD понимает, что у любой самой совершенной процессорной архитектуры есть свой жизненный срок и без учёта этого фактора можно легко оказаться в роли догоняющего. Поэтому компания опубликовала планы по развитию Zen на ближайший срок.

Согласно официальным данным, источником которых является старший вице-президент AMD Марк Пейпермастер (Mark Papermaster), в текущем виде архитектура Zen рассчитана на четыре года. Компания не собирается придерживаться модели «тик-так», от которой не столь давно отказалась даже Intel; условно говоря, AMD планирует действовать в стиле «так-так-так», то есть постоянно совершенствовать архитектуру Zen в целях повышения её эффективности как в плане производительности, так и в плане энергопотребления. Новые версии Zen будут регулярно воплощаться в новых процессорах для ПК, серверов и рабочих станций. Напомним, что цикл «так» в понимании Intel означает обновлённую архитектуру без внедрения нового техпроцесса. В рамках доктрины AMD следующие два поколения Zen будут совершенствоваться в рамках имеющегося 14-нм техпроцесса FinFET.

Стадию использования 10-нм технологий «красные» собираются пропустить полностью и после 2020 года перейти на использование ещё более тонких 7-нм техпроцессов. Что же придёт на смену Zen? На слайдах, представленных AMD, первый наследник этой архитектуры именуется как Zen+. Следует ожидать повышения показателя IPC (производительности, выраженной в количестве инструкций, исполняемых за один такт), а также энергоэффективности. Условное поколение Zen++ продолжит описанный трёхтактный цикл; в отличие от цепочки Bulldozer-Steamroller-Excavator с её переходом от 32-нм к 28-нм нормам производства, смены техпроцесса не планируется. Такая стратегия не грозит AMD отставанием, поскольку Intel также задержится на стадии использования 14-нм техпроцессов ещё довольно долгое время с серией процессоров Coffee Lake, выпуск которой должен состояться в этом году. Существует также вероятность того, что и Intel пропустит стадию 10-нм, обратившись сразу к 7-нм в рамках проектов Ice Lake и Tiger Lake.

Глава AMD Лиза Су (Lisa Su) подтвердила, что архитектура Zen и её продолжения должны будут просуществовать на рынке как минимум три года. В настоящее время запуску первого поколения Zen со стороны Intel по мнению AMD ничто не угрожает — по крайней мере, в секторе потребительских процессоров «красные» явно догонят «синих», оправдав многолетние ожидания поклонников бренда AMD и любителей компьютерных игр. Выпуск Zen+ должен лишь закрепить отвоёванные компанией позиции. Уже в первом поколении процессоры Ryzen получат более 100 встроенных сенсоров, постоянно отслеживающих внутренние параметры процессора с точностью до милливольта, милливатта и одного градуса и помогающие обеспечивать максимальную производительность при минимальном энергопотреблении. Частота ядер будет регулироваться динамически шагами по 25 МГц с частотой до нескольких КГц (тысяч раз в секунду), а технология XFR, распознав усиленную систему охлаждения, будет автоматически повышать верхний предел разгона для вышеупомянутой технологии Precision Boost. Технологии «умного предсказания», Neural Net Prediction и Smart Prefetch, также будут совершенствоваться в процессе разработки поколения Zen+, а затем и Zen++; впрочем, у третьего поколения Zen официального имени пока нет.

AMD: Львиная часть расходов на R&D направляется на разработку процессоров Zen

Advanced Micro Devices снижает расходы на научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки (НИОКР; research and development, R&D) уже многие кварталы подряд вследствие сокращения доходов. В условиях ограниченных ресурсов на НИОКР компания должна правильно расставлять приоритеты. По словам исполнительного директора AMD, в настоящее время компания направляет большую часть своего R&D бюджета на разработку высокопроизводительных процессоров на базе микроархитектуры Zen.

AMD потратила $232 млн на исследования и разработки в первом квартале 2015 года (что составляет около 22 % от выручки), на 2 % больше по сравнению с предыдущим кварталом, но на 17 % меньше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. AMD традиционно тратит примерно 20 % своего дохода на НИОКР и не может существенно увеличивать данную статью расходов, даже если это необходимо. В стремлении обеспечить должный уровень финансирования критически важных проектов AMD снизила общие, сбытовые и административные расходы (sales general and administrative, SG&A) до $125 млн в первом квартале этого года, что на 9 % меньше, чем в предыдущем квартале, и на 20 % меньше по сравнению с первым кварталом 2014.

Для AMD ключевым приоритетом сейчас является разработка высокопроизводительных микропроцессоров, сказала Лиза Су (Lisa Su), исполнительный директор AMD, в кратком интервью веб-сайту Hardwareluxx на Computex 2015. По словам госпожи Су, наибольшая часть расходов на НИОКР связана с разработкой процессоров на основе микроархитектуры Zen.

AMD Zen

AMD Zen

Следует понимать, что на сегодняшний день разработка микроархитектуры Zen завершена, инженеры AMD близятся к завершению создания улучшенной архитектурой Zen+, а проектировщики чипов заканчивают создание некоторых микросхем на базе ядер Zen первого поколения. Таким образом, львиная доля бюджета AMD на НИОКР сегодня уходит на завершение проектирования чипов, появление которых ожидается в 2016 году, а также на создание продукции для выпуска в 2017.

Согласно официальным перспективным планам AMD, а также различным неофициальным источникам, разработчик микросхем намеревается выпустить четыре продукта на базе Zen в 2016 году. В частности, AMD планирует новые процессоры Opteron для серверов с 8, 16 или даже большим количеством ядер Zen; высокопроизводительный чип Summit Ridge для настольных ПК с восемью ядрами Zen; гибридный процессор Bristol Ridge с четырьмя ядрами Zen; а также экономичный APU с двумя ядрами Zen, известный как Basilisk.

Все новые микропроцессоры AMD будут выпускаться по техпроцессу, использующему транзисторы с вертикально расположенным затвором (fin-shaped field-effect transistor, FinFET). Предполагается, что AMD задействует технологический процесс 14LPP (14nm low-power plus) компании Samsung и производственные мощности GlobalFoundries. Использование FinFET-технологии означает гигантские расходы на проектирование микросхем. Согласно данным отраслевых экспертов, расходы на проектирование чипa с FinFET транзисторами втрое превышают стоимость создания чипа такого же класса с «плоскими» транзисторами. Проектирование сложной высокопроизводительной FinFET микросхемы может обойтись в $150 млн, что является гигантской суммой для AMD. Если компания хочет выпустить две сложные и одну среднюю по сложности FinFET микросхему в следующем году, то компании потребуется $350–$380 млн только на проектирование. Кроме того, AMD потребуются десятки миллионов долларов на создание фотолитографических масок и начало опытного производства.

Перспективы AMD Zen

Перспективы AMD Zen

Чтобы гарантировать выход микропроцессоров на базе Zen в следующем году, AMD пришлось пойти на принятие ряда непростых решений. Компания отложила выпуск процессоров на основе ARMv8-совместимых ядер K12 до 2017 года, кроме того, AMD отменила выпуск своих систем на чипе Amur и Nolan семейства Skybridge, которые должны были быть изготовлены по технологии 20 нм.

«В последние шесть или семь месяцев мы заново посмотрели на [запланированные] продукты и определили, какие из них обеспечат окупаемость вложений, поскольку будут иметь сильные позиции на рынке, а какие нет», — сказала Лиза Су на недавней встрече с финансовыми аналитиками. «В прошлом я говорила о технологическом процессе 20 нм и некоторых наших разработках на его базе. Мы начали проектировать [микросхемы], мы испытали некоторые чипы, но эти продукты, вероятно, не пойдут в производство, поскольку мы считаем, что микросхемы с FinFET будут иметь гораздо более лучшие позиции на рынке».

Отмена выпуска Amur и Nolan означает, что у AMD не будет ничего нового для недорогих планшетов под управлением Microsoft Windows 10 этой осенью. Устаревшие экономичные гибридные процессоры Mullins вряд ли смогут конкурировать с новейшими процессорами Intel и других разработчиков. По сути, для финансирования вывода на рынок процессоров поколения Zen AMD пришлось отказаться от некоторых возможностей в краткосрочной перспективе.

Официальные планы AMD в области создания микропроцессоров

Официальные планы AMD в области создания микропроцессоров

К сожалению, до сих пор остаётся неясным, когда же новые микросхемы AMD попадут на рынок. Неизвестно, получила ли компания первые образцы центральных процессорных устройств на основе Zen от производителя.

Обычно проходит от девяти до двенадцати месяцев с момента завершения создания проекта микросхемы разработчиком (процесс, называемый tape-out) до начала их массового производства. Таким образом, если AMD хочет, чтобы процессоры Zen попали в линейку «осенних» (сезон back-to-school, BTS) компьютеров 2016 года, то она должна формально представить их на выставке Computex 2016, начав массовый выпуск за 1,5 до 2 месяцев до этого (производственный цикл FinFET микросхем составляет около 90 дней, производители ПК должны получить CPU в июле, чтобы начать продажи систем в августе). Следовательно, первые образцы чипов на базе Zen должны быть получены компанией самое позднее в этом месяце. Если же в планах AMD предложить новейшие процессоры только в сезон предрождественских продаж (holiday refresh, HR), то представить их можно в августе–сентябре 2016 года, а значит, у AMD есть ещё несколько недель на доработку микросхем.

Вне всяких сомнений, отрадно видеть, что AMD всерьёз хочет вернуться на рынок высокопроизводительных процессоров. На «бумаге» микроархитектура Zen выглядит очень перспективной, а планы AMD — амбициозными. К сожалению, без каких-либо фактических графиков выхода на рынок AMD Zen и Intel Cannonlake трудно делать сколько-нибудь точные предположения относительно позиции компании AMD на рынке микропроцессоров в 2016–2017 годах.

AMD раскрывает подробности о быстродействии процессоров Zen

Advanced Micro Devices в среду подтвердила, что выходящие в следующем году микропроцессоры будут базироваться на новейшей микроархитектуре Zen. Компания пообещала серьёзное увеличение быстродействия новых микросхем по сравнению с существующими, а также сообщила, что её инженеры уже работают над улучшенной версией технологии Zen, архитектурой под названием Zen+.

Марк Пэйпермастер (Mark Papermaster), технический директор AMD, рассказал финансовым аналитикам, что процессорные ядра Zen будут исполнять на 40 % больше инструкций за такт (instructions per clock, IPC) по сравнению с ядрами Excavator. По сути, это означает, что центральные процессоры AMD следующего поколения будут на 40 % быстрее предшественников при одинаковом количестве ядер и тактовой частое. Согласно данным AMD, микросхемы на основе ядер Zen+ покажут ещё более впечатляющую производительность на такт, что означает дальнейшее серьёзное улучшение на микроархитектурном уровне.

Слайд из презентации AMD на Financial Analyst Day

Слайд из презентации AMD на Financial Analyst Day

Ядра Excavator являются вершиной развития микроархитектуры Bulldozer, обещавшей революцию в области построения многоядерных процессоров в 2010–2011 годах, но так и не сумевшей стать достойным конкурентом современным микроархитектурам корпорации Intel. Одной из причин фактического фиаско Bulldozer принято считать «модульный» дизайн процессорных ядер (неформально называемый clustered multi-thread (CMT) по аналогии с clustered integer-core, разработанной DEC в 1996 году для RISC-процессора Alpha 21264. Поскольку каждый двухъядерный модуль Bulldozer включает в себя два блока исполнения целочисленных операций (с сопутствующей логикой), но один блок исполнения операций с плавающей запятой (а также делит между целочисленными ядрами блок выборки инструкций, декодер инструкций, а также кеш второго уровня), в случае с операциями с плавающей запятой он ведёт себя как не очень эффективный одноядерный чип.

Слайд из презентации AMD на Financial Analyst Day

Слайд из презентации AMD на Financial Analyst Day

Микроархитектура Zen обещает стать противоположностью Bulldozer. Каждое ядро Zen 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, собственную кеш-память и т.д.

Кроме того, подобно процессорам Intel (начиная с Pentium 4), новые процессоры AMD будут поддерживать технологию одновременной многопоточности (simultaneous multithreading, SMT). Применение SMT позволит новым ядрам исполнять инструкции из нескольких независимых потоков на различных функциональных модулях ядра Zen за один такт, тем самым увеличивая пиковую производительность.

Слайд из, предположительно, презентации AMD, опубликованный на форуме Planet3DNow

Слайд из, предположительно, презентации AMD, опубликованный на форуме Planet3DNow

Согласно AMD, микроархитектура Zen будет обладать инклюзивной многоуровневой подсистемой кеш-памяти, заточенной под минимальные задержки и максимальную пропускную способность. Замена эксклюзивной подсистемы кеш-памяти (каждый уровень хранит уникальную информацию) на инклюзивную (большие по объёму кеши нижних уровней могут хранить копии содержимого меньших по объёму кешей верхнего уровня) происходит фактически впервые в истории процессоров AMD. Начиная с чипа K6 компания применяла исключительно эксклюзивную иерархию кешей.

Увеличение исполнения инструкций за такт на 40 % по сравнению с Excavator не означает, что процессоры на базе Zen будут на 40 % быстрее существующих микросхем AMD FX или A10. Поскольку новые чипы могут работать на более высоких тактовых частотах, вполне возможно, что они будут значительно быстрее современных APU и CPU разработки AMD. Напротив, если тактовые частоты новинок будут низкими, новая продукция AMD сможет показать лишь умеренный прирост производительности по сравнению с сегодняшними решениями.

Слайд из презентации AMD на Financial Analyst Day

Слайд из презентации AMD на Financial Analyst Day

Как и ожидалось, микропроцессоры на базе микроархитектуры Zen — такие как Summit Ridge, Bristol Ridge и Basilisk — будут производиться по технологии 14 нм с применением транзисторов с вертикально расположенным затвором (fin-shaped field effect transistor, FinFET) на фабрике компании GlobalFoundries. Ожидается, что для изготовления новых чипов будет применена наиболее совершенная версия 14-нм техпроцесса — 14LPP (14nm low-power plus).

Принимая во внимание крайне медленное развитие процессорных микроархитектур в последние годы, 40-% прирост производительности за такт впечатляет. Тем не менее, многое будет зависеть не только от самой микроархитектуры, но и от практической реализации процессоров, а также их тактовых частот. При благоприятном для AMD стечении обстоятельств, очень может быть, что будущие процессоры FX будут в состоянии конкурировать с наиболее мощными микросхемами Intel Core i7 во второй половине следующего года.