AMD laver en hybrid CPU, og her er, hvordan den kommer til at se ud

Da Intel lancerede sin 12. generation af Alder Lake-chips i slutningen af ​​2021, gjorde det noget helt unikt ved at bruge to helt forskellige slags kerner i den samme pakke. Selvfølgelig opfandt Intel ikke, hvad det kalder "hybrid arkitektur", da Arm i det væsentlige gjorde det samme under, hvad det kalder stort. LIDT i årevis. Men på desktop var dette en stor sag, da det gjorde det muligt for Intel at opnå en høj ydeevne og samtidig bruge mindre strøm og areal, end en ikke-hybrid CPU ville have. AMD har i mellemtiden fortsat kun tilbyde én arkitektur pr. CPU.

Men sådan vil det ikke være for evigt, som AMD har allerede næsten bekræftet, at dens første hybridprocessor er i horisonten. Ikke kun er dette en stor sag i teknisk forstand, men det betyder også, at AMD tager noter fra Intel for en gangs skyld (en minde om, at Intel engang hånede AMD's chiplet-strategi og nu laver sine egne chiplets, der er mærket som fliser). Vi ved ikke præcist, hvor langt AMD vil gå med sin hybridarkitektur, men vi har allerede afgørende detaljer om, hvad der sandsynligvis vil blive virksomhedens første hybride CPU.

Hvordan hybrid arkitektur kan gøre Ryzen endnu bedre

Selvom AMD har mange forskellige CPU-produkter, fokuserer jeg kun på Ryzen til stationære og bærbare computere i denne artikel, mest fordi hybrid arkitektur traditionelt er blevet brugt til forbrugerting og ikke meget (hvis Ellers andet. De pointer, jeg gør her, vil dog i vid udstrækning gælde andre ting som datacentersegmentet.

En af de ting, jeg ofte ser folk undre sig over, er, hvorfor Intel pakker sine CPU'er med svage E-kerner i stedet for at have fuld P-kerne. Når alt kommer til alt, er P-kerner langt hurtigere end E-kerner, så det er klart, at Intel skærer hjørner, ikke? Faktisk er ikke kun hybrid-CPU'er som Core i9-13900K nogle af de bedste CPU'er til rådighed i dag, de ville ikke engang være mulige uden E-kerner, og det kommer ned til to ting: magt og areal.

For det første, mens P-kerner er meget hurtigere end E-kerner, bruger de også mere strøm. For CPU'er som 13900K betyder mindre effektivitet mindre ydeevne, da den går op mod grænsen for, hvor meget strøm en CPU kan forbruge uden at blive for varm. Udover effektivitet er E-kerner også meget mindre end P-kerner, og ved at bruge mange E-kerner kan Intel pakke mere ydeevne ind i en mindre størrelse. Flere e-kerner kan tillade flertrådede programmer at skalere på tværs af flere kerner, mens de også udnytter fordelene ved pladsbesparelsen ved at bruge disse mindre kerner.

Ved at tilbyde forskellige kerner, der er optimeret til ydeevne og effektivitet, er hybridarkitektur-CPU'er i stand til at omgå en grundlæggende designgåde, der findes i traditionelle CPU'er. For at booste enkelttrådet ydeevne skal du gøre kernerne individuelt kraftigere, men det resulterer ofte i ineffektivt strømforbrug og arealanvendelse. For bedre multi-threaded ydeevne har du dog brug for masser af kerner, men kraft og områdeineffektivitet gør det sværere at opnå. Ved at tilbyde det bedste fra begge verdener omgår hybridarkitektur dette kernedesigndilemma.

Hvordan en hybrid AMD CPU kan se ud

Hybrid arkitektur har uden tvivl lavet Intels bedste CPU'er, og dens hybrid-CPU'er er designet som enhver hybrid-CPU før den, hvor alle CPU-kerner deler det samme silicium (meget ligesom hvor mange CPU'er, der ofte inkorporerer integreret grafik sammen med CPU-kerner). Mulighederne med AMD er dog meget forskellige, fordi virksomheden også bruger chiplets ud over traditionelle, monolitiske designs. Selvom vi allerede ved meget om AMDs første hybridchip, er der mange flere muligheder at overveje.

Heldigvis behøver vi ikke spekulere i arkitektur her, fordi AMD allerede har store (ydeevne) kerner og små (effektivitet) kerner. Almindelige Zen-kerner som Zen 4 ville være de store kerner, mens de helt nye kraft- og arealeffektivitetsoptimerede 'c'-variantkerner, såsom Zen 4c, ville være de små. Selvom Zen 4c først debuterer som en cloud-optimeret server-CPU takket være dens evne til at sætte 128 kerner på en enkelt CPU, Jeg spekulerer på, om AMD altid havde til hensigt at bruge det til hybridarkitektur, eller om dette er en ny plan. Derimod Intels første E-core server CPU er endnu ikke udkommet.

Ved at tilbyde forskellige kerner, der er optimeret til ydeevne og effektivitet, er hybridarkitektur-CPU'er i stand til at omgå en grundlæggende designgåde, der findes i traditionelle CPU'er.

Vi kender allerede nogle af nøgledetaljerne i AMD's Phoenix 2 APU, som er den første hybridchip, virksomheden vil lancere. Vi ved, at det er en sekskernet APU, og vi kan med rimelighed antage, at den har to Zen 4-kerner og fire Zen 4c-kerner, og slutresultatet er, at Phoenix 2 er væsentligt mindre end Phoenix. Den er dog også skåret betydeligt ned i forhold til den almindelige Phoenix APU andre steder; den har ikke Ryzen AI-kapacitet, og dens integrerede grafik er begrænset til fire kerner, hvilket er en tredjedel af iGPU'en i Phoenix. Så Zen 4c er ikke det eneste, der gør Phoenix 2 mindre.

Mens Phoenix 2 bliver fremstillet og måske endda er i bærbare computere, du kan købe lige nu, er der en fangst. Den quad-core Ryzen 3 7440U vil tilsyneladende bruge både Phoenix og Phoenix 2-chips, og da AMD naturligvis ønsker, at denne chip skal fungere konsekvent, betyder det, at 7440U muligvis ikke udnytter hybridarkitekturen i Phoenix 2 fuldt ud. 7440U bruger måske endda kun Zen 4c-kernerne, men vi ved det ikke med sikkerhed endnu. Ryzen 5 7540U kunne også bruge Phoenix 2 (selvom AMD bekræftede, at dette ikke sker endnu), men den vil heller ikke drage fuld fordel af hybriddesignet.

Derudover er det uklart, hvor gavnlige Zen 4c-kerner vil være til mobil. Mens AMD har sagt, at deres Zen 4c datacenter-CPU'er er mere effektive end deres almindelige Zen 4-processorer, afslørede ikke, om Zen 4c er mere effektiv ved samme clockhastighed, eller om den er mere effektiv, fordi den er clocket nederste. Hvis Zen 4 er lige så effektiv som Zen 4c ved samme frekvens, så er kun dens tæthed en væsentlig fordel. Når det så er sagt, så ved vi nok i den nærmeste fremtid, hvor god Phoenix 2 er, når den endelig er lanceret for alvor.

Et problem AMD løber ind i på desktops er, at den kun kan placere to CPU-chipletter (også kaldet en Core Complex Die eller en CCD) i en almindelig CPU, og det har ladet Ryzen sidde fast på 16 kerner siden 2019. At få et højere kernetal kræver et helt nyt design, som ville være dyrt og en stor hovedpine; Det er åbenbart ikke muligt at øge antallet af CCD'er på CPU'en, da AM5 Ryzen CPU'er bare ikke har plads. Men Zen 4c CCD'er har 16 kerner i stedet for de 8 på Zen 4 CCD'er, og ved at bruge en af ​​hver vil AMD kunne ramme 24-kerner mærket uden problemer.

AMD kunne også designe en ny chiplet, der indeholder både Zen- og Zen c-variantkerner, hvilket gør den ret lig Intels hybrid-CPU'er. Det tror jeg dog ikke AMD gør gør dette, primært fordi den ikke kan lide at designe nye chips, medmindre de ville have brede anvendelsesmuligheder, og disse hybridchiplets ville sandsynligvis kun blive brugt til Ryzen. Plus, af tekniske årsager, ville hver chiplet sandsynligvis komme med otte Zen-kerner og otte Zen c-type-kerner, når du ideelt set ville have flere Zen c-variant-kerner end almindelige. AMD kunne lave nogle arkitektoniske ændringer for at ændre det, men igen hader AMD at bruge penge useriøst.

Uanset hvad, hvis AMD vælger at bringe sine kompakte c-type kerner til skrivebordet, så står vi sandsynligvis i et meget, meget højere antal kerner, end vi nogensinde har set før. Chiplets gjorde den første mainstream 16-core CPU mulig med AMDs Ryzen 9 3950X, og hybridarkitektur i Intels Raptor Lake bragte os den første 24-core processor til mainstream. Med chiplets og hybrid arkitektur kombineret, kunne vi nemt se en 40-core CPU, hvis AMD kombinerer en 8-core chiplet ved hjælp af almindelige Zen-kerner med en 32-core chiplet, der bruger c-variant-kerner.

For AMD er hybridarkitektur naturlig og måske endda nødvendig

Moores lovs foreslåede død kan få dybe konsekvenser til AMD og hvordan den designer CPU'er. Chiplets er en måde at komme uden om de stigende omkostninger ved at fremstille processorer samt de faldende forbedringer, hver ny proces medfører. TSMC's 3nm-procesknude, som AMD vil bruge til Zen 5, er særlig dårlig, da den i bedste fald giver en lillebitte stigning i cache-tæthed ud over en relativt dårlig forstærkning i analog tæthed (hvilket er det, der gør kerner mindre). For en innovativ virksomhed som AMD virker inkorporering af hybridarkitektur som den naturlige vej frem.

Phoenix 2 bliver AMDs første hybridchip, men det kan kun være begyndelsen. AMD starter helt klart småt her med en chip, der ikke udelukkende vil blive brugt til hybridprocessorer, men i de kommende generationer tvivler jeg ikke på, at AMD vil forsøge at presse alle fordele ud af hybrid arkitektur. Det fungerede rigtig godt for Intel, så måske vil vi se hybriddesigns drive nogle af AMD's bedste CPU'er i fremtiden.