Mis on Ryzen 3D V-Cache ja miks see sobib mängimiseks?

Tuumad ja sagedused olid varem peamised spetsifikatsioonid, mida inimesed protsessorit ostes vaatasid, kuid AMD 3D V-Cache tehnoloogia on seda kõike muutnud. Ryzen 7 5800X3D 2022. aastal tõestas, et vahemälu on mängude jõudluse kõige olulisem tegur ja AMD oli suudab muuta keskklassi mänguprotsessori konkurendiks mängukroonile, lisades lihtsalt selle, mida ettevõte nimetas oma "3D-ks" V-vahemälu".

3D V-Cache ei ole lihtsalt mingi turundusmoe või trikk nagu Sega Genesise kiirtöötlus, vaid pigem lahendus ühele suurimale probleemile, millega pooljuhtide tööstus on kunagi silmitsi seisnud. Isegi ilma selleta on 3D V-Cache osutunud suurepäraseks võimaluseks pakkuda veelgi rohkem esmaklassilisi ja tipptasemel protsessoreid ilma AMD-poolse suurema pingutuseta.

Mis on vahemälu?

Enne kui me räägime 3D V-vahemälust, peame rääkima tavalisest vanast vahemälust. Kaua aega tagasi kasutati arvutites kahte põhitüüpi salvestusruumi: kõvakettad ja muutmälu (RAM). Kõvakettad on aeglased, kuid suudavad salvestada palju andmeid, samas kui RAM suudab salvestada vaid väikese koguse andmeid, kuid on väga kiire. See korraldus toimis hästi seni, kuni protsessori jõudluse täiustamise tempo hakkas 1990ndatel RAM-i kiiremini ületama ja RAM pidi kiiremaks muutuma, et protsessorid ei oleks kitsaskohas.

Lahenduseks oli vahemälu. Selline mälu on a palju väiksem kui RAM, kuid sellel on veelgi suurem jõudlus ja see asub otse protsessoris, mitte kuskil emaplaadil. See lõi mäluhierarhia, mille ülaosas on vahemälu, keskel RAM ja allosas salvestusruum (nagu kõvakettad ja pooljuhtkettad). Kuid vahemälu arendas lõpuks välja oma hierarhiad, mille jõudluse ja võimsuse tase oli iga kiibi vajadustele vastav. (See kehtib ka muud tüüpi protsessorite, näiteks GPU-de kohta.)

Tänapäeval on tüüpilisel tippprotsessoril 1. taseme (või L1), L2 ja L3 vahemälu. L1 vahemälu on väike ja antakse igale üksikule tuumale, et töödelda väikseid juhiseid nii kiiresti kui võimalik. L2 vahemälu antakse tuumade klastrile eksklusiivseks kasutamiseks, kuid see on suurem, mõnikord suurusjärgu võrra, ja seda hoitakse väljaspool üksikut tuuma. L3 vahemälu jagavad tavaliselt kõik ühe CPU tuumad ja see on sageli suurim ja viimane tase. Mõnel väga nišipõhisel CPU-l on isegi L4 vahemälu, mis tavaliselt ei asu protsessoris endas, vaid pigem CPU paketti pandud RAM-i tüüp, näiteks 4. põlvkonna Xeoni HBM2 vahemälu.

Mis on 3D V-vahemälu?

3D V-Cache on lihtsalt kiip, millel pole peale vahemälu, ning Ryzen 5000 ja Ryzen 7000 protsessorid on loodud 3D V-Cache ühilduvust silmas pidades. Igal 3D V-Cache kiibil või kiibil on 64 MB L3 vahemälu, mis on kaks korda suurem kui ühe Zeni arvutuskiibi kogus. Võib arvata, et 3D V-vahemälu peaks arvestama L4 vahemäluna, kuna see ei ole osa CPU-st, vaid tegelikult AMD paigaldab need kiibid vertikaalselt arvutuskiibile, kus asuvad kõik tuumad ja vahemälu ning see on kus on 3D V- Vahemälu bränding pärineb.

Ryzen 7 5800X3D oli esimene AMD protsessor, mis seda tehnoloogiat kasutas, ja selle põlvkonna ainsa 3D V-Cache CPU-na oli see põhimõtteliselt testtöö. Ryzen 7 5800X-l (ilma V-vahemäluta) on 32 MB L3, kuid 5800X3D-l on see kolm korda 96 MB. Kogu selle vahemälu lisamise eesmärk oli takistada protsessoril nii palju kui võimalik RAM-iga suhelda, kuna RAM on palju aeglasem kui L3 vahemälu. Enamiku rakenduste jaoks on see liiga palju vahemälu, kuid on üks tarkvara, mis armastab vahemälu: mängud.

Mängud ei vaja üldiselt palju protsessori südamikke ja töötlemata hobujõude, et hästi töötada, vaid nõuavad, et protsessor töötleks võimalikult kiiresti palju väikeseid andmeid. Lõppude lõpuks soovib enamik arvutimängijaid mängida oma mänge kiirusega 60 kaadrit sekundis või kõrgemal, mis tähendab täiesti uut kaadrit vähemalt iga 16,67 ms järel. 5800X3D on mängujõudluses koos Ryzen 9 5950X ja Core i9-12900K-ga ning peab endiselt hästi vastu Ryzen 9 7950X ja Core i9-13900K. Millal Ryzen 7000X3D protsessorid sel aastal turule tulevad, on need peaaegu kindlasti kiireimad mängukiibid turul.

Sellegipoolest pole 3D V-vahemälu täiuslik, kuna V-Cache'i kasutavatel protsessoritel on madalam taktsagedus kui nende mitte-3D kolleegidel. Täiendav vahemälu korvab mängude madalamad sagedused, kuid muudes rakendustes on jõudluse vähenemine väike. Sel põhjusel ei pruugi 3D V-vahemälu kunagi muutuda Ryzeni protsessorite vaikeseadeks.

Mis on 3D V-vahemälus nii erilist?

Lõppkokkuvõttes on 3D V-vahemälu lihtsalt kiip, millel on vahemälu ja 5800X3D suurepärane mängujõudlus näitab pigem seda, kui hea vahemälu on mängimiseks, mitte 3D V-vahemälu, mis pakub uusi mängutasemeid. esitus. Kuid 3D V-vahemälu ei ole revolutsiooniline vahemälu, vaid pigem protsessorite ehitamise viisi jaoks ja potentsiaalne lahendus valdkonna ühele suurimale probleemile: Moore'i seaduse surmale.

Isegi kui tootmiskriisi poleks olnud, on 3D V-Cache endiselt tõhus viis entusiastide tasemel toote pakkumiseks.

Moore'i seadus ennustab, et kahe aasta pärast on kiireimatel kiipidel kaks korda rohkem transistoreid kui praegu eksisteerivatel kiireimatel kiibil. Transistor on protsessori väikseim komponent ja rohkem transistore tähendab tavaliselt paremat jõudlust. Kuna protsessorid saavad olla ainult nii suured, tähendab Moore'i seaduse ootuste täitmine kõrgemat saavutamist tihedus ja suurem tihedus saavutatakse peamiselt paremate tootmisprotsesside kasutamisega (nimetatakse ka sõlmed). Lühidalt öeldes on tööstus traditsiooniliselt suutnud Moore'i seadusega sammu pidada, kasutades uusimat protsessi või sõlme.

Viimase kümnendi jooksul on Moore'i seadus olnud elu toetamiseks, sest paremate uute sõlmede väljatöötamine on olnud äärmiselt keeruline. Tiheduse kasvutempo on nii märkimisväärselt aeglustunud, et ettevõtted ei pruugi Moore'i seaduse ootustele vastata, mis tähendab, et tehnoloogiline areng aeglustub. Eelkõige on vahemälu tiheduse parandamise suhtes väga vastupidav ja just eelmisel aastal teatas TSMC, et 3 nm protsessi esialgsel versioonil ei oleks vahemälu tihedus suurem kui 5 nm.

3D V-vahemälu on sellele probleemile geniaalne lahendus. Asetades suurema osa CPU vahemälust oma kiibile, saab AMD pühendada arvutuskiipidel rohkem ruumi loogikatransistoridele, mis moodustavad üksikud tuumad ja mida on palju lihtsam kahandada kui vahemälu. Lisaks tähendab see, et AMD saab V-Cache kiipide jaoks kasutada vanemaid ja odavamaid sõlmi, säästes samal ajal arvutuskiipide jaoks tipptasemel sõlmi. Näeme juba, et AMD rakendab seda disainiteooriat oma GPU-dele; RX 7900 XTX ja XT on üks peamine GPU kiip, mida ümbritseb kuus muud kiibistikku, mis sisaldavad kogu L3 vahemälu.

Isegi kui tootmiskriisi poleks olnud, on 3D V-Cache endiselt tõhus viis entusiastide tasemel toote pakkumiseks. AMD ei pea projekteerima spetsiaalselt mängude jaoks mõeldud protsessorit (mis raskendaks AMD-l kasumi teenimist), samuti ei pea seda tegema AMD peab panema oma tavaprotsessoritel olema rohkem vahemälu kui vaja (mis muudaks iga CPU ülemäära palju kallis). 3D V-vahemälu on nii lihtne, kuid samas selline mängu muutja; on võimalik, isegi tõenäoline, et me näeme selliseid ettevõtteid nagu Intel, kes kordavad 3D V-Cache'i edu oma vahemälu kiipidega.