AMD прави хибриден процесор и ето как ще изглежда той

Когато Intel пусна своите чипове Alder Lake от 12-то поколение в края на 2021 г., той направи нещо наистина уникално, като използва два напълно различни вида ядра в един и същи пакет. Разбира се, Intel не е изобретил това, което нарича "хибридна архитектура", тъй като Arm правеше по същество същото нещо под това, което нарича голямо. МАЛКО от години. Въпреки това, за настолен компютър това беше голяма работа, тъй като позволи на Intel да постигне висока производителност, като същевременно използва по-малко мощност и площ, отколкото би имал нехибриден CPU. Междувременно AMD продължава да предлага само една архитектура на CPU.

Но това няма да е така завинаги, както AMD вече почти потвърдиха, че първият им хибриден процесор е на хоризонта. Това не само е голяма работа в технически смисъл, но също така означава, че AMD веднъж си взима бележки от Intel (a напомняне, че Intel някога се подиграваше на стратегията за чиплети на AMD и сега прави свои собствени чиплети, които са брандирани като плочки). Не знаем точно колко далеч ще стигне AMD с хибридната си архитектура, но вече имаме важни подробности за това кой вероятно ще бъде първият хибриден процесор на компанията.

Как хибридната архитектура може да направи Ryzen още по-добър

Въпреки че AMD има много различни CPU продукти, аз се фокусирам само върху Ryzen за настолни компютри и лаптопи в това статия, най-вече защото хибридната архитектура традиционно се използва за потребителски неща и не много (ако нещо друго. Точките, които правя тук, обаче до голяма степен ще се отнасят за други неща като сегмента на центъра за данни.

Едно от нещата, за които често виждам хората да се чудят, е защо Intel опакова своите процесори със слаби E-ядра, вместо да премине към пълно P-ядро. В края на краищата, P-ядрата са много по-бързи от E-ядрата, така че очевидно Intel се справя, нали? Всъщност не само хибридните процесори като Core i9-13900K са някои от най-добрите налични процесори днес, те дори не биха били възможни без E-ядра и се свежда до две неща: мощност и площ.

Първо, докато P-ядрата са много по-бързи от E-ядрата, те също консумират повече енергия. За процесори като 13900K по-ниската ефективност означава по-малко производителност, тъй като се изравнява с границата на това колко енергия може да консумира един процесор, без да се нагрява твърде много. В допълнение към ефективността, E-ядрата също са много по-малки от P-ядрата и като използва много E-ядра, Intel може да опакова повече производителност в по-малък размер. Повече E-ядра могат да позволят на многонишковите програми да се мащабират в множество ядра, като същевременно се възползват от предимствата на спестяването на пространство от използването на тези по-малки ядра.

Като предлагат различни ядра, оптимизирани за производителност и ефективност, процесорите с хибридна архитектура са в състояние да заобиколят фундаментална главоблъсканица, която съществува в традиционни процесори. За да увеличите производителността на една нишка, трябва да направите отделните ядра по-мощни, но това често води до неефективна консумация на енергия и използване на площ. За по-добра многонишкова производителност обаче се нуждаете от много ядра, но неефективността на мощността и площта прави това по-трудно постижимо. Като предлага най-доброто от двата свята, хибридната архитектура заобикаля тази основна дизайнерска дилема.

Как може да изглежда един хибриден AMD процесор

Може да се каже, че е създадена хибридна архитектура Най-добрите процесори на Intel, а неговите хибридни CPU са проектирани като всеки хибриден CPU преди него, като всички CPU ядра споделят един и същ силикон (подобно на това колко CPU често включват интегрирана графика заедно с CPU ядра). Въпреки това, възможностите с AMD са много по-различни, тъй като компанията също използва чиплети в допълнение към традиционните, монолитни дизайни. Въпреки че вече знаем много за първия хибриден чип на AMD, има много повече възможности за разглеждане.

За щастие, не е нужно да спекулираме относно архитектурата тук, защото AMD вече има големи (производителни) ядра и малки (ефективни) ядра. Обикновените Zen ядра, като Zen 4, биха били големите ядра, докато чисто новите оптимизирани за мощност и площна ефективност ядра с вариант „c“, като Zen 4c, биха били по-малките. Въпреки че Zen 4c за първи път дебютира като сървърен процесор, оптимизиран за облак, благодарение на способността си да поставя 128 ядра на един процесор, чудя се дали AMD винаги е възнамерявала да го използва за хибридна архитектура или това е нов план. За разлика от това, Първият E-core сървърен процесор на Intel все още не е излязъл.

Като предлагат различни ядра, оптимизирани за производителност и ефективност, процесорите с хибридна архитектура са в състояние да заобиколят основна главоблъсканица при дизайна, която съществува в традиционните процесори.

Вече знаем някои от ключовите подробности за Phoenix 2 APU на AMD, който е първият хибриден чип, който компанията ще пусне. Знаем, че това е шестядрен APU и можем разумно да предположим, че има две ядра Zen 4 и четири ядра Zen 4c, а крайният резултат е, че Phoenix 2 е значително по-малък от Phoenix. Въпреки това, той също е значително намален в сравнение с обикновения Phoenix APU на други места; той няма възможности за Ryzen AI и интегрираната му графика е ограничена до четири ядра, което е една трета от iGPU във Phoenix. Така че Zen 4c не е единственото нещо, което прави Phoenix 2 по-малък.

Въпреки че Phoenix 2 се произвежда и дори може да бъде в лаптопи, които можете да закупите в момента, има уловка. Четириядреният Ryzen 3 7440U изглежда ще използва и двата Phoenix и Phoenix 2 чипове и тъй като AMD очевидно иска този чип да работи последователно, това означава, че 7440U може да не се възползва напълно от хибридната архитектура във Phoenix 2. 7440U дори може да използва само ядрата Zen 4c, но все още не знаем това със сигурност. Ryzen 5 7540U също може да използва Phoenix 2 (въпреки че AMD потвърди, че това все още не се случва), но също така няма да се възползва напълно от хибридния дизайн.

Освен това не е ясно колко полезни ще бъдат ядрата Zen 4c за мобилни устройства. Въпреки че AMD заяви, че нейните центрове за данни Zen 4c са по-ефективни от обикновените Zen 4 процесори, компанията не разкрива дали Zen 4c е по-ефективен при същата тактова честота или е по-ефективен, защото е клокнат нисък. Ако Zen 4 е също толкова ефективен, колкото Zen 4c при същата честота, тогава само неговата плътност е значително предимство. Като се има предвид това, вероятно ще разберем в близко бъдеще колко добър е Phoenix 2, след като най-накрая бъде пуснат сериозно.

Един проблем, с който AMD се сблъсква при настолните компютри, е, че може да постави само два процесорни чиплета (наричани още Core Complex Die или CCD) в масов CPU и това оставя Ryzen да остане на 16 ядра от 2019 г. Получаването на по-висок брой ядра изисква чисто нов дизайн, който би бил скъп и голямо главоболие; очевидно увеличаването на броя на CCD на процесора не е възможно, тъй като процесорите AM5 Ryzen просто нямат място. Въпреки това, Zen 4c CCDs имат 16 ядра, а не 8-те на Zen 4 CCDs, и използването на едно от всяко би позволило на AMD да достигне марката от 24 ядра без проблем.

AMD може също да проектира нов чиплет, който съдържа както Zen, така и Zen c-вариантни ядра, което го прави доста подобен на хибридните процесори на Intel. Не мисля обаче, че AMD ще го направят направете това, главно защото не харесва проектирането на нови чипове, освен ако нямат широки случаи на употреба, а тези хибридни чипове вероятно ще се използват само за Ryzen. Плюс това, поради технически причини, всеки чиплет вероятно ще се предлага с осем Zen ядра и осем Zen c-тип ядра, когато в идеалния случай ще имате повече Zen c-вариантни ядра от обикновените. AMD може да направи някои архитектурни модификации, за да промени това, но отново AMD мрази несериозното харчене на пари.

Независимо от това, ако AMD избере да пренесе своите компактни c-тип ядра на работния плот, тогава вероятно сме в очакване на много, много по-висок брой ядра, отколкото някога сме виждали. Chiplets направи възможно първия масов 16-ядрен процесор с Ryzen 9 3950X на AMD, а хибридната архитектура в Raptor Lake на Intel ни донесе първия 24-ядрен процесор за масовия поток. С комбинация от чиплети и хибридна архитектура, лесно бихме могли да видим 40-ядрен процесор, ако AMD комбинира 8-ядрен чиплет, използващ обикновени Zen ядра с 32-ядрен чиплет, използващ c-вариантни ядра.

За AMD хибридната архитектура е естествена и може би дори необходима

Предложената смърт на закона на Мур може да има дълбоки последици за AMD и как проектира процесори. Чиплетите са начин да се заобиколят нарастващите разходи за производство на процесори, както и намаляващите подобрения, които носи всеки нов процес. 3nm процесният възел на TSMC, който AMD ще използва за Zen 5, е особено лош, тъй като осигурява в най-добрия случай малък увеличаване на плътността на кеша в допълнение към относително слабото увеличение на аналоговата плътност (което прави ядрата по-малък). За иновативна компания като AMD, включването на хибридна архитектура изглежда като естествен път напред.

Phoenix 2 ще бъде първият хибриден чип на AMD, но може да е само началото. AMD очевидно започва от малко тук с чип, който няма да се използва изключително за хибридни процесори, но в следващите поколения, не се съмнявам, че AMD ще се опита да изтръгне всяко предимство, което може от хибрида архитектура. Работи много добре за Intel, така че може би ще видим хибридни дизайни да задвижват някои от тях Най-добрите процесори на AMD в бъдеще.