AMD stellt eine Hybrid-CPU her und so wird sie aussehen

Als Intel Ende 2021 seine Alder-Lake-Chips der 12. Generation auf den Markt brachte, gelang ihm etwas wirklich Einzigartiges, indem es zwei völlig unterschiedliche Arten von Kernen im selben Paket verwendete. Natürlich hat Intel nicht die sogenannte „Hybrid-Architektur“ erfunden, da Arm im Wesentlichen das Gleiche unter dem, was es als „groß“ bezeichnet, tat. Seit Jahren KLEIN. Auf dem Desktop war dies jedoch eine große Sache, da Intel dadurch eine hohe Leistung erzielen und dabei weniger Strom und Fläche verbrauchen konnte, als dies bei einer Nicht-Hybrid-CPU der Fall gewesen wäre. AMD bietet unterdessen weiterhin nur eine Architektur pro CPU an.

Aber das wird nicht ewig so bleiben, wie AMD hat bereits fast bestätigt, dass sein erster Hybridprozessor in Sicht ist. Dies ist nicht nur im technischen Sinne eine große Sache, sondern bedeutet auch, dass AMD sich ausnahmsweise mal Notizen von Intel macht (a Erinnerung daran, dass Intel einst die Chiplet-Strategie von AMD verspottete und nun seine eigenen Chiplets herstellt, die als gekennzeichnet sind Fliesen). Wir wissen nicht genau, wie weit AMD mit seiner Hybridarchitektur gehen wird, aber wir haben bereits wichtige Details zur wahrscheinlich ersten Hybrid-CPU des Unternehmens.

Wie Hybridarchitektur Ryzen noch besser machen kann

Obwohl AMD viele verschiedene CPU-Produkte anbietet, konzentriere ich mich hier nur auf Ryzen für Desktops und Laptops Artikel, vor allem, weil Hybridarchitektur traditionell für Verbraucherprodukte verwendet wird und nicht viel (wenn irgendetwas anderes. Die Punkte, die ich hier anspreche, gelten jedoch größtenteils auch für andere Dinge wie das Rechenzentrumssegment.

Ich frage mich oft, warum Intel seine CPUs mit schwachen E-Kernen ausstattet, anstatt auf volle P-Kerne zu setzen. Schließlich sind P-Cores viel schneller als E-Cores, also macht Intel offensichtlich Abstriche, oder? Tatsächlich sind nicht nur Hybrid-CPUs wie der Core i9-13900K einige davon besten CPUs, die heute erhältlich sind, ohne E-Kerne wären sie gar nicht möglich, und es kommt auf zwei Dinge an: Kraft und Fläche.

Erstens sind P-Kerne zwar viel schneller als E-Kerne, verbrauchen aber auch mehr Strom. Für CPUs wie den 13900K bedeutet weniger Effizienz weniger Leistung, da sie an die Grenze stoßen, wie viel Strom eine CPU sinnvoll verbrauchen kann, ohne zu heiß zu werden. Neben der Effizienz sind E-Cores auch viel kleiner als P-Cores, und durch die Verwendung vieler E-Cores kann Intel mehr Leistung in eine kleinere Größe packen. Mehr E-Kerne ermöglichen die Skalierung von Multithread-Programmen über mehrere Kerne hinweg und profitieren gleichzeitig von den Platzeinsparungen durch die Verwendung dieser kleineren Kerne.

Durch die Bereitstellung verschiedener Kerne, die auf Leistung und Effizienz optimiert sind, sind CPUs mit Hybridarchitektur in der Lage, ein grundlegendes Designproblem zu umgehen, das derzeit besteht herkömmliche CPUs. Um die Single-Threaded-Leistung zu steigern, müssen Sie die einzelnen Kerne leistungsfähiger machen. Dies führt jedoch häufig zu einem ineffizienten Stromverbrauch und Flächennutzung. Für eine bessere Multi-Thread-Leistung sind jedoch viele Kerne erforderlich, was jedoch aufgrund von Leistungs- und Flächenineffizienz schwieriger zu erreichen ist. Indem sie das Beste aus beiden Welten bietet, umgeht die Hybridarchitektur dieses zentrale Designdilemma.

Wie eine Hybrid-AMD-CPU aussehen könnte

Hybridarchitektur hat wohl etwas gebracht Die besten CPUs von Intel, und seine Hybrid-CPUs sind wie alle Hybrid-CPUs zuvor konzipiert, wobei alle CPU-Kerne das gleiche Silizium nutzen (ähnlich wie viele CPUs häufig neben CPU-Kernen auch integrierte Grafiken enthalten). Allerdings sind die Möglichkeiten bei AMD ganz anders, da das Unternehmen neben traditionellen, monolithischen Designs auch Chiplets verwendet. Auch wenn wir bereits viel über AMDs ersten Hybridchip wissen, gibt es noch viele weitere Möglichkeiten, die wir in Betracht ziehen sollten.

Zum Glück müssen wir hier nicht über die Architektur spekulieren, da AMD bereits über große (Leistungs-)Kerne und kleine (Effizienz-)Kerne verfügt. Normale Zen-Kerne wie Zen 4 wären die großen Kerne, während die brandneuen, für Leistung und Flächeneffizienz optimierten „C“-Varianten-Kerne wie Zen 4c die Kleinen wären. Obwohl Zen 4c dank seiner Fähigkeit zur Bereitstellung erstmals als Cloud-optimierte Server-CPU debütiert 128 Kerne auf einer einzigen CPU, ich frage mich, ob AMD schon immer beabsichtigte, es für Hybridarchitekturen zu verwenden, oder ob dies ein neuer Plan ist. Im Gegensatz, Intels erste E-Core-Server-CPU ist noch nicht auf den Markt gekommen.

Durch die Bereitstellung verschiedener, auf Leistung und Effizienz optimierter Kerne können CPUs mit Hybridarchitektur ein grundlegendes Designproblem umgehen, das bei herkömmlichen CPUs besteht.

Einige wichtige Details der Phoenix 2 APU von AMD kennen wir bereits, dem ersten Hybridchip, den das Unternehmen auf den Markt bringen wird. Wir wissen, dass es sich um eine APU mit sechs Kernen handelt, und wir können vernünftigerweise davon ausgehen, dass sie über zwei Zen 4-Kerne und vier Zen 4c-Kerne verfügt. Das Endergebnis ist, dass Phoenix 2 deutlich kleiner als Phoenix ist. Allerdings ist sie im Vergleich zur regulären Phoenix APU auch an anderen Stellen deutlich abgespeckt; Es verfügt nicht über Ryzen-KI-Fähigkeiten und seine integrierte Grafik ist auf vier Kerne beschränkt, was einem Drittel der iGPU in Phoenix entspricht. Zen 4c ist also nicht das Einzige, was Phoenix 2 kleiner macht.

Während Phoenix 2 hergestellt wird und möglicherweise sogar in Laptops enthalten ist, die Sie jetzt kaufen können, gibt es einen Haken. Der Quad-Core Ryzen 3 7440U wird offenbar beide Phoenix nutzen Und Phoenix 2-Chips, und da AMD offensichtlich möchte, dass dieser Chip eine konstante Leistung erbringt, bedeutet dies, dass der 7440U möglicherweise nicht alle Vorteile der Hybridarchitektur in Phoenix 2 ausnutzt. Möglicherweise nutzt der 7440U sogar nur die Zen 4c-Kerne, aber das wissen wir noch nicht genau. Der Ryzen 5 7540U könnte auch Phoenix 2 verwenden (obwohl AMD bestätigt hat, dass dies noch nicht der Fall ist), aber auch er wird die Vorteile des Hybriddesigns nicht voll ausnutzen.

Darüber hinaus ist unklar, wie vorteilhaft Zen 4c-Kerne für Mobilgeräte sein werden. Während AMD sagte, dass seine Zen 4c-Rechenzentrums-CPUs effizienter seien als seine regulären Zen 4-Prozessoren, sagte das Unternehmen Ich habe nicht bekannt gegeben, ob der Zen 4c bei gleicher Taktrate effizienter ist oder ob er effizienter ist, weil er getaktet ist untere. Wenn Zen 4 bei gleicher Frequenz genauso effizient ist wie Zen 4c, dann ist nur seine Dichte ein wesentlicher Vorteil. Allerdings werden wir wahrscheinlich in naher Zukunft wissen, wie gut Phoenix 2 ist, wenn es endlich ernsthaft auf den Markt kommt.

Ein Problem, auf das AMD bei Desktops stößt, besteht darin, dass es nur zwei CPU-Chiplets (auch a genannt) unterbringen kann Kernkomplex-Matrize oder ein CCD) in einer Mainstream-CPU, und das hat dazu geführt, dass Ryzen seit 2019 bei 16 Kernen feststeckt. Um eine höhere Kernzahl zu erreichen, ist ein völlig neues Design erforderlich, was teuer wäre und große Kopfschmerzen bereiten würde. Offensichtlich ist es nicht möglich, die Anzahl der CCDs auf der CPU zu erhöhen, da AM5-Ryzen-CPUs einfach nicht über den nötigen Platz verfügen. Allerdings haben Zen 4c CCDs 16 Kerne statt der 8 bei Zen 4 CCDs, und die Verwendung eines von jedem würde es AMD ermöglichen, die 24-Kern-Marke ohne Probleme zu erreichen.

AMD könnte auch einen neuen Chiplet entwickeln, der sowohl Zen- als auch Zen-C-Varianten-Kerne enthält, was ihn den Hybrid-CPUs von Intel ziemlich ähnlich macht. Ich glaube jedoch nicht, dass AMD dies tun wird Tun Sie dies vor allem deshalb, weil es nicht gerne neue Chips entwickelt, es sei denn, sie hätten breite Anwendungsfälle, und diese Hybrid-Chiplets würden wahrscheinlich nur dafür verwendet Ryzen. Außerdem würde aus technischen Gründen jedes Chiplet wahrscheinlich mit acht Zen-Kernen und acht Zen-C-Typ-Kernen ausgestattet sein, obwohl Sie im Idealfall mehr Zen-C-Varianten-Kerne als normale Kerne hätten. AMD könnte einige Änderungen an der Architektur vornehmen, um das zu ändern, aber auch hier hasst AMD es, leichtfertig Geld auszugeben.

Unabhängig davon, ob AMD sich dazu entschließt, seine kompakten C-Type-Kerne auf den Desktop zu bringen, werden wir wahrscheinlich mit einer viel, viel höheren Kernzahl rechnen, als wir jemals zuvor gesehen haben. Chiplets ermöglichten mit AMDs Ryzen 9 3950X die erste Mainstream-16-Core-CPU, und die Hybridarchitektur in Intels Raptor Lake brachte uns den ersten 24-Core-Prozessor für den Mainstream. Wenn Chiplets und Hybridarchitektur kombiniert werden, könnten wir leicht eine 40-Kern-CPU sehen, wenn AMD einen 8-Kern-Chiplet mit regulären Zen-Kernen mit einem 32-Kern-Chiplet mit C-Varianten-Kernen kombiniert.

Für AMD ist eine Hybridarchitektur selbstverständlich und vielleicht sogar notwendig

Der geplante Tod des Mooreschen Gesetzes könnte tiefgreifende Folgen haben für AMD und wie es CPUs entwirft. Chiplets sind eine Möglichkeit, die steigenden Kosten für die Herstellung von Prozessoren sowie die abnehmenden Verbesserungen, die jeder neue Prozess mit sich bringt, zu umgehen. Der 3-nm-Prozessknoten von TSMC, den AMD für Zen 5 verwenden wird, ist besonders schlecht, da er bestenfalls einen winzigen Prozessor bietet Erhöhung der Cache-Dichte zusätzlich zu einem relativ geringen Anstieg der analogen Dichte (was Kerne ausmacht). kleiner). Für ein innovatives Unternehmen wie AMD scheint die Integration einer Hybridarchitektur der natürliche Weg in die Zukunft zu sein.

Phoenix 2 wird AMDs erster Hybridchip sein, aber es könnte nur der Anfang sein. AMD fängt hier eindeutig klein an mit einem Chip, der nicht ausschließlich für Hybridprozessoren verwendet wird, sondern in Ich bezweifle nicht, dass AMD in den kommenden Generationen versuchen wird, alle möglichen Vorteile aus Hybrid herauszuholen die Architektur. Für Intel hat es wirklich gut geklappt, also werden wir vielleicht Hybrid-Designs sehen, die einige davon antreiben AMDs beste CPUs in der Zukunft.