Što je Ryzen 3D V-Cache i zašto je dobar za igranje?

Jezgre i frekvencije nekada su bile glavne specifikacije na koje su ljudi gledali pri kupnji CPU-a, ali AMD-ova 3D V-Cache tehnologija sve je to promijenila. Ryzen 7 5800X3D 2022. dokazao je da je predmemorija najvažniji čimbenik kada su u pitanju performanse igranja, a AMD je bio može pretvoriti igraći CPU srednjeg ranga u konkurenta za igračku krunu samo dodavanjem onoga što je tvrtka nazvala svojim "3D V-Cache".

3D V-Cache nije samo neka marketinška poštapalica ili trik poput "eksplozivne obrade" Sega Genesisa, već rješenje za jedan od najvećih problema s kojima se industrija poluvodiča ikad suočila. Čak i bez toga, 3D V-Cache se pokazao kao izvrstan način da se ponudi još više vrhunskih i vrhunskih CPU-a bez puno truda s AMD-ove strane.

Što je predmemorija?

Prije nego uopće govorimo o 3D V-Cacheu, moramo razgovarati o običnom starom cacheu. Prije mnogo vremena računala su koristila dvije osnovne vrste pohrane: tvrde diskove i memoriju s izravnim pristupom (RAM). Tvrdi diskovi su spori, ali mogu pohraniti puno podataka, dok RAM može pohraniti samo malu količinu podataka, ali je vrlo brz. Ovaj je raspored dobro funkcionirao sve dok tempo poboljšanja performansi CPU-a nije počeo nadmašivati ​​RAM u 1990-ima, a RAM je trebao postati brži kako procesori ne bi bili usko grlo.

Rješenje je bio cache. Ova vrsta pamćenja je a mnogo manji od RAM-a, ali ima čak i bolje performanse, a nalazi se točno u procesoru, a ne negdje na matičnoj ploči. Ovo je stvorilo hijerarhiju memorije, s predmemorijom na vrhu, RAM-om u sredini i pohranom (kao što su tvrdi diskovi i SSD diskovi) na dnu. Ali predmemorija je s vremenom razvila vlastitu hijerarhiju, s različitim razinama performansi i kapaciteta kako bi odgovarala potrebama svakog čipa. (Ovo se također odnosi na druge vrste procesora poput GPU-a.)

Danas tipični vrhunski CPU ima predmemoriju razine 1 (ili L1), L2 i L3. L1 predmemorija je malena i daje se svakoj pojedinačnoj jezgri za obradu malih instrukcija što je brže moguće. L2 predmemorija daje se klasteru jezgri za isključivu upotrebu, ali je veća, ponekad za red veličine, i pohranjuje se izvan svake pojedinačne jezgre. L3 predmemoriju obično dijele sve jezgre na jednom CPU-u i često je najveća i posljednja razina. Neki vrlo nišni CPU-i čak dolaze s L4 predmemorijom, koja se obično ne nalazi na samom CPU-u, već je vrsta RAM-a koja se stavlja na CPU paket, kao što je HBM2 predmemorija 4. generacije Xeona.

Što je 3D V-Cache?

3D V-Cache jednostavno je čip koji na sebi nema ništa osim predmemorije, a procesori Ryzen 5000 i Ryzen 7000 dizajnirani su s obzirom na kompatibilnost s 3D V-Cacheom. Svaki 3D V-Cache čip, ili chiplet, ima 64MB L3 cache memorije na sebi, dvostruko više od jednog čipleta Zen compute. Možda mislite da bi se 3D V-Cache trebao računati kao L4 predmemorija budući da nije dio samog CPU-a, ali AMD zapravo instalira ove čiplete okomito na računalne čiplete, gdje se nalaze sve jezgre i predmemorija, a ovo je gdje je 3D V-Cache brendiranje dolazi iz.

Ryzen 7 5800X3D bio je prvi AMD CPU koji je koristio ovu tehnologiju, a kao jedini 3D V-Cache CPU svoje generacije, bio je to zapravo testni rad. Ryzen 7 5800X (bez V-Cache-a) ima 32 MB L3, ali 5800X3D ima trostruko više od 96 MB. Cijela poanta dodavanja sve te predmemorije bila je spriječiti CPU da treba komunicirati s RAM-om što je više moguće jer je RAM mnogo sporiji od L3 predmemorije. Za većinu aplikacija ovo je previše predmemorije, ali postoji jedna vrsta softvera koja voli predmemoriju: igre.

Igre općenito ne zahtijevaju puno CPU jezgri i sirove konjske snage da bi dobro radile, već zahtijevaju da CPU obradi puno malih podataka što je prije moguće. Uostalom, većina PC igrača želi svoje igre izvoditi na 60 FPS ili više, što znači potpuno novi okvir barem svakih 16,67 ms. 5800X3D je u igri s Ryzen 9 5950X i Core i9-12900K, a još uvijek se dobro drži u odnosu na Ryzen 9 7950X i Core i9-13900K. Kada Ryzen 7000X3D procesori lansiranja ove godine, oni će gotovo sigurno biti najbrži igrački čipovi na tržištu.

Ipak, 3D V-Cache nije savršen, budući da procesori koji koriste V-Cache imaju niže taktove od svojih ne-3D parnjaka. Dodatna predmemorija nadoknađuje niže frekvencije u igrama, ali u drugim aplikacijama postoji mali gubitak performansi. Iz tog razloga, 3D V-Cache možda nikada neće postati zadana za Ryzen CPU.

Što je tako posebno kod 3D V-Cache?

Na kraju dana, 3D V-Cache samo je čip s predmemorijom na sebi i sjajnim igračkim performansama 5800X3D više ukazuje na to koliko je predmemorija izvrsna za igranje nego 3D V-Cache koji nudi nove razine izvođenje. Ali 3D V-Cache nije revolucionaran za predmemoriju, već za način na koji se procesori izrađuju i potencijalno rješenje za jedan od najvećih problema u industriji: smrt Mooreova zakona.

Čak i da nije bilo proizvodne krize, 3D V-Cache još uvijek je učinkovit način da se ponudi proizvod na razini entuzijasta.

Mooreov zakon je predviđanje da će najbrži čipovi za dvije godine imati dvostruko više tranzistora od najbržih čipova koji danas postoje. Tranzistor je najmanja komponenta procesora, a više tranzistora obično znači bolje performanse. Budući da procesori mogu biti samo tako veliki, ispuniti očekivanja Mooreova zakona znači postići više gustoće, a veća gustoća se prvenstveno postiže primjenom boljih proizvodnih procesa (tzv čvorovi). Ukratko, industrija je tradicionalno bila u mogućnosti držati korak s Mooreovim zakonom koristeći najnoviji proces ili čvor.

U posljednjem desetljeću, Mooreov zakon je bio na održavanju života jer je razvoj boljih novih čvorova bio izuzetno težak. Brzina povećanja gustoće toliko se značajno usporila da tvrtke možda neće moći ispuniti očekivanja Mooreovog zakona, što znači da se tehnološki napredak usporava. Posebno je predmemorija bila vrlo otporna na poboljšanja gustoće, a prošle godine TSMC je objavio da njegova početna verzija 3nm procesa neće imati veću gustoću predmemorije od 5nm.

3D V-Cache je genijalno rješenje za ovaj problem. Stavljajući većinu predmemorije CPU-a na vlastiti čiplet, AMD može posvetiti više prostora na računalnim čipovima za logičke tranzistore, koji čine pojedinačne jezgre i puno ih je lakše smanjiti nego predmemoriju. Dodatno, to znači da AMD može koristiti starije, jeftinije čvorove za V-Cache čipove, dok čuva vrhunske čvorove za računalne čiplete. Već možemo vidjeti kako AMD primjenjuje ovu teoriju dizajna na svoje GPU-ove; RX 7900 XTX i XT imaju jedan glavni GPU čip okružen sa šest drugih čipleta koji sadrže svu L3 predmemoriju.

Čak i da nije bilo proizvodne krize, 3D V-Cache još uvijek je učinkovit način da se ponudi proizvod na razini entuzijasta. AMD ne treba dizajnirati CPU posebno za igranje (što bi AMD-u otežalo ostvarivanje profita), niti AMD treba natjerati svoje mainstream CPU-e da imaju više predmemorije nego što je potrebno (što bi svaki CPU učinilo pretjerano skup). 3D V-Cache je tako jednostavan, ali tako mijenja igru; moguće je, čak i vjerojatno, da ćemo vidjeti tvrtke poput Intela kako ponavljaju uspjeh 3D V-Cachea sa svojim vlastitim čipovima za predmemoriju.