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2024
07-16

Zen 5对比初代已提升85%!AMD CPU/GPU/NPU三大新架构揭秘

6月初的台北电脑展上,AMD正式发布了基于新一代Zen 5架构的锐龙AI 300系列笔记本处理器、锐龙9000系列桌面处理器,均将在7月份上市。

当时,AMD比较罕见地大方公布了具体型号命名、规格参数(隔壁的Lunar Lake还只有架构和技术),不过关于新的CPU/GPU/NPU架构并没有讲太多,桌面上的新一代主板芯片组也只说了一个大概,算是留了一些悬念。

Zen 5对比初代已提升85%!AMD CPU/GPU/NPU三大新架构揭秘

上周,AMD特意在美国举办了一场Zen 5 Tech Day技术活动,终于揭开了新架构的神秘面纱,并公布了更多性能数据、技术特性,尤其是新的处理器与内存超频。

至于确切的上市时间,锐龙AI 300笔记本是7月28日,锐龙9000系列是7月31日。

Zen 5对比初代已提升85%!AMD CPU/GPU/NPU三大新架构揭秘

【Zen 5架构:整体加宽加大、独享Intel秘笈】

Zen架构诞生于2017年,相比于此前的推土机架构IPC大幅提升52%,远超当初设定的40%目标,在整个微处理器历史上都是极为罕见的进步。

7年来,Zen架构不断深入打磨,如今已经演化到第五代,是一次相当大幅度的变革,包括增加每时钟周期指令数、拓展指令分派与执行带宽、翻倍缓存数据带宽、AI加速等等。

CPU架构设计是一个极为复杂的工程,哪怕是个升级版本。

Mike Clark已经在AMD工作了31年之久,如今是AMD院士、芯片设计工程师,也是历年来Zen架构研发的灵魂人物,被称为“Zen之父”(Father of Zen)、“Zen老爹”(Zen Daddy)。

他动情地表示,人们往往意识不到CPU架构设计有多难,需要多么漫长的时间,比如Zen 5的研发,就是全球多地大量的设计、验证、软件等团队多年来全身心投入的心血结晶,它甚至已经融入了大家的血液之中,很多人吃饭甚至做梦的时候都想着它,而最终看到自己的努力开花结果,是一件相当了不起的事情。

Zen 5对比初代已提升85%!AMD CPU/GPU/NPU三大新架构揭秘

Zen 5对比初代已提升85%!AMD CPU/GPU/NPU三大新架构揭秘
Zen 5的三位设计师,左一为Mike Clark

接下来我们就看看Zen 5架构在不同模块的变化,当然我们只能大略地讲一讲高级层面的,不涉及太深入的细节。

其实,现代CPU架构都有着成熟的体系,整体可分为前端、后端两大部分,细分包括指令预取与解码、整数执行、浮点执行、载入存储、缓存等不同单元模块。

除非出现完全颠覆性的计算体系,CPU架构设计师要做的,就是根据预设目标,确定不同单元模块的规格规模,然后有机地组合为一个整体,发挥出最大效率,既不能造成浪费,也不能出现瓶颈。

就像一条水渠或者水管,一般情况下自然是水流量越大越好,但也不能一味地加宽加粗,从源头到末端要整体协调一致,既不能让水不够了,也不能让水堵住了,讲究的就是一个平衡。

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