Qu'est-ce que Ryzen 3D V-Cache et pourquoi est-il bon pour les jeux ?

Les cœurs et les fréquences étaient les principales spécifications que les gens regardaient lors de l'achat d'un processeur, mais la technologie 3D V-Cache d'AMD a changé tout cela. Le Ryzen 7 5800X3D en 2022 a prouvé que le cache est le facteur le plus important en matière de performances de jeu, et AMD était capable de transformer un processeur de jeu de milieu de gamme en un concurrent pour la couronne de jeu simplement en ajoutant ce que la société a surnommé son "3D V-Cache".

3D V-Cache n'est pas seulement un mot à la mode marketing ou un gadget comme le "traitement par explosion" de Sega Genesis, mais plutôt une solution à l'un des plus grands problèmes auxquels l'industrie des semi-conducteurs ait jamais été confrontée. Même sans cela, 3D V-Cache s'est avéré être un excellent moyen d'offrir encore plus de processeurs premium et haut de gamme sans trop d'efforts de la part d'AMD.

Qu'est-ce que le cache?

Avant même de parler de V-Cache 3D, nous devons parler de l'ancien cache standard. Il y a longtemps, les ordinateurs utilisaient deux types de stockage de base: les disques durs et la mémoire vive (RAM). Les disques durs sont lents mais peuvent stocker beaucoup de données, tandis que la RAM ne peut stocker qu'une petite quantité de données mais est très rapide. Cet arrangement a bien fonctionné jusqu'à ce que le rythme des améliorations des performances du processeur commence à dépasser la RAM dans les années 1990, et la RAM devait être plus rapide pour que les processeurs ne soient pas engorgés.

La solution était le cache. Ce type de mémoire est un parcelle plus petit que la RAM mais a des performances encore plus élevées, et il est situé directement dans le processeur plutôt que quelque part sur la carte mère. Cela a créé une hiérarchie de mémoire, avec le cache en haut, la RAM au milieu et le stockage (comme les disques durs et les disques SSD) en bas. Mais le cache a finalement développé ses propres hiérarchies, avec différents niveaux de performances et de capacité pour répondre aux besoins de chaque puce. (Cela s'applique également à d'autres types de processeurs comme les GPU.)

Aujourd'hui, le processeur haut de gamme typique dispose d'un cache de niveau 1 (ou L1), L2 et L3. Le cache L1 est minuscule et attribué à chaque cœur individuel pour traiter les petites instructions le plus rapidement possible. Le cache L2 est attribué à un cluster de cœurs pour une utilisation exclusive, mais il est plus volumineux, parfois d'un ordre de grandeur, et stocké en dehors de tout cœur individuel. Le cache L3 est généralement partagé par tous les cœurs sur un seul processeur et constitue souvent le niveau le plus important et final. Certains processeurs très spécialisés sont même livrés avec un cache L4, qui n'est généralement pas sur le processeur lui-même, mais plutôt sur un type de RAM placé sur le package du processeur, comme le cache HBM2 de 4e génération Xeon.

Qu'est-ce que le V-Cache 3D?

3D V-Cache est simplement une puce qui n'a rien d'autre que du cache, et les processeurs Ryzen 5000 et Ryzen 7000 sont conçus avec la compatibilité 3D V-Cache à l'esprit. Chaque puce 3D V-Cache, ou chiplet, contient 64 Mo de cache L3, soit le double de la quantité d'un seul chiplet de calcul Zen. Vous pourriez penser que le V-Cache 3D devrait compter comme cache L4 car il ne fait pas partie du processeur lui-même, mais AMD en fait installe ces chiplets verticalement sur des chiplets de calcul, où se trouvent tous les cœurs et le cache, et c'est où le 3D V-La marque de cache vient de.

Le Ryzen 7 5800X3D a été le tout premier processeur AMD à utiliser cette technologie, et en tant que seul processeur 3D V-Cache de sa génération, il s'agissait essentiellement d'un test. Le Ryzen 7 5800X (sans V-Cache) a 32 Mo de L3, mais le 5800X3D en a le triple à 96 Mo. L'intérêt de l'ajout de tout ce cache était d'éviter que le CPU n'ait besoin de communiquer autant que possible avec la RAM, car la RAM est beaucoup plus lente que le cache L3. Pour la plupart des applications, c'est beaucoup trop de cache, mais il existe un type de logiciel qui aime le cache: les jeux.

Les jeux ne nécessitent généralement pas beaucoup de cœurs de processeur et de puissance brute pour bien fonctionner, mais nécessitent plutôt que le processeur traite de nombreuses petites données dès que possible. Après tout, la plupart des joueurs sur PC veulent exécuter leurs jeux à 60 FPS ou plus, ce qui signifie une toute nouvelle image au moins toutes les 16,67 ms. Le 5800X3D est là-haut avec le Ryzen 9 5950X et le Core i9-12900K en termes de performances de jeu, et il résiste toujours bien au Ryzen 9 7950X et Core i9-13900K. Quand Processeurs Ryzen 7000X3D lancés cette année, ils seront presque certainement les puces de jeu les plus rapides du marché.

Cela dit, le V-Cache 3D n'est pas parfait, car les processeurs utilisant le V-Cache ont des vitesses d'horloge inférieures à celles de leurs homologues non 3D. Le cache supplémentaire compense les fréquences plus basses dans les jeux, mais dans d'autres applications, il y a une petite perte de performances. Pour cette raison, 3D V-Cache ne deviendra peut-être jamais la valeur par défaut pour les processeurs Ryzen.

Quelle est la particularité du V-Cache 3D?

En fin de compte, 3D V-Cache n'est qu'une puce avec cache et les excellentes performances de jeu du 5800X3D est plus révélateur de la qualité du cache pour les jeux plutôt que du V-Cache 3D offrant de nouveaux niveaux de performance. Mais 3D V-Cache n'est pas révolutionnaire pour le cache, mais plutôt pour la façon dont les processeurs sont construits et une solution potentielle à l'un des plus grands problèmes de l'industrie: la mort de la loi de Moore.

Même s'il n'y a pas eu de crise de fabrication, 3D V-Cache reste un moyen efficace d'offrir un produit de niveau passionné.

La loi de Moore est une prédiction selon laquelle les puces les plus rapides dans deux ans auront le double des transistors des puces les plus rapides qui existent aujourd'hui. Un transistor est le plus petit composant d'un processeur, et plus de transistors signifient généralement de meilleures performances. Étant donné que les transformateurs ne peuvent être aussi grands, répondre aux attentes de la loi de Moore signifie atteindre des niveaux plus élevés densité, et une densité plus élevée est obtenue principalement grâce à l'utilisation de meilleurs processus de fabrication (également appelés nœuds). En bref, l'industrie a toujours été en mesure de suivre la loi de Moore en utilisant le dernier processus ou nœud.

Au cours de la dernière décennie, la loi de Moore a été maintenue sous assistance respiratoire, car le développement de nouveaux nœuds de meilleure qualité a été extrêmement difficile. Le rythme d'augmentation de la densité a tellement ralenti que les entreprises pourraient ne pas être en mesure de répondre aux attentes de la loi de Moore, ce qui signifie que le progrès technologique ralentit. Le cache, en particulier, a été très résistant aux améliorations de densité, et l'année dernière, TSMC a annoncé que sa version initiale du processus 3 nm n'aurait pas une densité de cache supérieure à 5 nm.

3D V-Cache est une solution ingénieuse à ce problème. En plaçant la majeure partie du cache du processeur sur son propre chiplet, AMD peut consacrer plus d'espace sur les puces de calcul aux transistors logiques, qui constituent des cœurs individuels et sont beaucoup plus faciles à réduire que le cache. De plus, cela signifie qu'AMD peut utiliser des nœuds plus anciens et moins chers pour les puces V-Cache tout en conservant les nœuds de pointe pour les chiplets de calcul. Nous pouvons déjà voir AMD appliquer cette théorie de conception à ses GPU; les RX 7900 XTX et XT avoir une puce GPU principale entourée de six autres chiplets qui contiennent tout le cache L3.

Même s'il n'y a pas eu de crise de fabrication, 3D V-Cache reste un moyen efficace d'offrir un produit de niveau passionné. AMD n'a pas besoin de concevoir un processeur spécifiquement pour les jeux (ce qui rendrait difficile pour AMD de réaliser un profit), ni AMD doit fournir à ses processeurs grand public plus de cache que nécessaire (ce qui rendrait chaque processeur prohibitif cher). 3D V-Cache est si simple et pourtant si révolutionnaire; il est possible, voire probable, que nous voyions des entreprises comme Intel reproduire le succès du V-Cache 3D avec leurs propres puces de cache.