Mi az a Ryzen 3D V-Cache, és miért jó játékhoz?

Korábban a magokra és a frekvenciákra figyeltek a fő jellemzők, amikor CPU-t vásároltak, de az AMD 3D V-Cache technológiája mindent megváltoztatott. A Ryzen 7 5800X3D 2022-ben bebizonyította, hogy a gyorsítótár a legfontosabb tényező a játékteljesítményben, és az AMD képes egy középkategóriás játék CPU-t a játékkorona esélyesévé tenni, pusztán azáltal, hogy hozzáadja azt, amit a cég "3D-nek" nevezett. V-Cache".

A 3D V-Cache nem csak egy marketing szó vagy trükk, mint a Sega Genesis "robbantásos feldolgozása", hanem inkább megoldás a félvezetőipar egyik legnagyobb problémájára. A 3D V-Cache enélkül is nagyszerű módja annak, hogy még több prémium és csúcskategóriás CPU-t kínáljon anélkül, hogy az AMD részéről különösebb erőfeszítést kellene tennie.

Mi az a gyorsítótár?

Mielőtt a 3D V-Cache-ről beszélnénk, beszélnünk kell a szokásos régi gyorsítótárról. Réges-régen a számítógépek két alapvető tárolótípust használtak: merevlemezt és RAM-ot. A merevlemezek lassúak, de sok adatot képesek tárolni, míg a RAM csak kis mennyiségű adatot képes tárolni, de nagyon gyorsak. Ez az elrendezés mindaddig jól működött, amíg a CPU-teljesítmény-javítás üteme a 90-es években meg nem haladta a RAM-ot, és a RAM-nak gyorsabbá kellett válnia, hogy a processzorok ne kerüljenek szűk keresztmetszetekbe.

A megoldás a gyorsítótár volt. Ez a fajta memória a sok kisebb, mint a RAM, de még nagyobb a teljesítménye, és nem az alaplapon, hanem közvetlenül a processzorban található. Ez egy memóriahierarchiát hozott létre: a gyorsítótár a tetején, a RAM középen, a tárhely (például a merevlemezek és a szilárdtestalapú meghajtók) pedig alul. De a gyorsítótár végül kialakította a saját hierarchiáit, különböző teljesítmény- és kapacitásszintekkel, hogy megfeleljen az egyes chipek igényeinek. (Ez más típusú processzorokra is vonatkozik, például a GPU-kra.)

Ma a tipikus csúcskategóriás CPU 1. szintű (vagy L1), L2 és L3 gyorsítótárral rendelkezik. Az L1 gyorsítótár kicsi, és minden egyes maghoz tartozik, hogy a lehető leggyorsabban feldolgozza a kis utasításokat. Az L2 gyorsítótár a magok egy csoportjának van megadva kizárólagos használatra, de nagyobb, néha egy nagyságrenddel, és minden egyes magon kívül tárolódik. Az L3 gyorsítótárat általában egyetlen CPU összes magja osztja meg, és gyakran a legnagyobb és végső szint. Néhány nagyon niche CPU-hoz még L4 gyorsítótár is tartozik, amely általában nem magán a CPU-n található, hanem egyfajta RAM, amelyet a CPU-csomagba helyeznek, például a 4. generációs Xeon HBM2 gyorsítótárát.

Mi az a 3D V-Cache?

A 3D V-Cache egyszerűen egy chip, amelyen csak gyorsítótár található, és a Ryzen 5000 és Ryzen 7000 CPU-kat a 3D V-Cache kompatibilitás szem előtt tartásával tervezték. Minden 3D V-Cache chip vagy chiplet 64 MB L3 gyorsítótárral rendelkezik, ami kétszerese egyetlen Zen számítási chipletnek. Azt gondolhatja, hogy a 3D V-Cache-nek L4 gyorsítótárnak kell számítania, mivel nem magának a CPU-nak, hanem az AMD-nek a része. ezeket a chipleteket függőlegesen telepíti a számítási chipletekre, ahol az összes mag és gyorsítótár található, és ez hol a 3D V- A gyorsítótár márkanév innen származik.

A Ryzen 7 5800X3D volt a legelső AMD CPU, amely ezt a technológiát alkalmazta, és mint generációjának egyetlen 3D V-Cache CPU-ja, alapvetően tesztüzem volt. A Ryzen 7 5800X (V-Cache nélkül) 32 MB L3-mal rendelkezik, de az 5800X3D ennek háromszorosa, 96 MB. A gyorsítótár hozzáadásának lényege az volt, hogy a CPU-nak ne kelljen a lehető legtöbbet kommunikálnia a RAM-mal, mivel a RAM sokkal lassabb, mint az L3 gyorsítótár. A legtöbb alkalmazás számára ez túl sok gyorsítótárat tartalmaz, de van egyfajta szoftver, amely szereti a gyorsítótárat: a játékok.

A játékok általában nem igényelnek sok CPU-magot és nyers lóerőt a jó működéshez, hanem a CPU-tól sok kis adat mielőbbi feldolgozására. Végül is a legtöbb PC-játékos 60 FPS vagy magasabb sebességgel akarja futtatni a játékait, ami azt jelenti, hogy legalább 16,67 ms-onként vadonatúj keretet kap. Az 5800X3D ott van a Ryzen 9 5950X és a Core i9-12900K játékteljesítményben, és továbbra is jól bírja a Ryzen 9 7950X és Core i9-13900K. Amikor Ryzen 7000X3D CPU Ebben az évben, szinte biztosan ők lesznek a leggyorsabb játékchipek a piacon.

Ennek ellenére a 3D V-Cache nem tökéletes, mivel a V-Cache-t használó CPU-k órajele alacsonyabb, mint nem 3D-s társaik. Az extra gyorsítótár ellensúlyozza az alacsonyabb frekvenciákat a játékokban, de más alkalmazásokban kisebb teljesítménycsökkenés tapasztalható. Emiatt előfordulhat, hogy a 3D V-Cache soha nem lesz a Ryzen CPU-k alapértelmezett értéke.

Mi olyan különleges a 3D V-Cache-ben?

A nap végén a 3D V-Cache csak egy chip gyorsítótárral és az 5800X3D nagyszerű játékteljesítményével inkább azt mutatja, hogy a gyorsítótár milyen nagyszerű a játékokhoz, nem pedig a 3D V-Cache, amely új szinteket kínál teljesítmény. A 3D V-Cache azonban nem a gyorsítótár, hanem inkább a processzorok felépítésének módja szempontjából forradalmi, és potenciális megoldás az iparág egyik legnagyobb problémájára: a Moore-törvény halálára.

Még ha nem is volt gyártási válság, a 3D V-Cache továbbra is hatékony módja annak, hogy rajongói szintű terméket kínáljunk.

A Moore-törvény azt jósolja, hogy a leggyorsabb chipek két év múlva kétszer annyi tranzisztorral rendelkeznek majd, mint a jelenleg létező leggyorsabb chipek. A tranzisztor a processzor legkisebb alkatrésze, és több tranzisztor általában jobb teljesítményt jelent. Mivel a processzorok csak ekkora méretűek lehetnek, a Moore-törvény elvárásainak való megfelelés magasabb elérést jelent sűrűség, a nagyobb sűrűség pedig elsősorban jobb gyártási eljárások alkalmazásával érhető el (más néven csomópontok). Röviden, az iparág hagyományosan lépést tudott tartani Moore törvényével a legújabb folyamat vagy csomópont használatával.

Az elmúlt évtizedben a Moore-törvény az életfenntartásról szólt, mert a jobb új csomópontok fejlesztése rendkívül nehéz volt. A sűrűség növekedésének üteme olyan jelentősen lelassult, hogy a vállalatok esetleg nem tudnak megfelelni a Moore-törvény elvárásainak, ami azt jelenti, hogy a technológiai fejlődés lassul. A gyorsítótár különösen ellenálló volt a sűrűség javításával szemben, és a TSMC éppen tavaly jelentette be, hogy a 3 nm-es eljárás kezdeti verziója nem rendelkezik 5 nm-nél nagyobb gyorsítótár-sűrűséggel.

A 3D V-Cache zseniális megoldás erre a problémára. Azáltal, hogy a CPU gyorsítótárának nagy részét a saját chipletére helyezi, az AMD több helyet tud fordítani a számítási chipeken a logikai tranzisztorokra, amelyek különálló magokat alkotnak, és sokkal könnyebben zsugoríthatók, mint a gyorsítótár. Ezenkívül ez azt jelenti, hogy az AMD régebbi, olcsóbb csomópontokat használhat a V-Cache chipekhez, miközben megmenti a számítási chipletek élvonalbeli csomópontjait. Már láthatjuk, hogy az AMD ezt a tervezési elméletet alkalmazza a GPU-ira; az RX 7900 XTX és XT van egy fő GPU-chipje, amelyet hat másik chiplet vesz körül, amelyek az összes L3 gyorsítótárat tartalmazzák.

Még ha nem is volt gyártási válság, a 3D V-Cache továbbra is hatékony módja annak, hogy rajongói szintű terméket kínáljunk. Az AMD-nek nem kell kifejezetten játékhoz CPU-t terveznie (ami megnehezítené az AMD számára a nyereség elérését), és nem is Az AMD-nek a szükségesnél több gyorsítótárral kell rendelkeznie a mainstream processzoraival (ami minden CPU-t megfizethetetlenné tenne drága). A 3D V-Cache olyan egyszerű, mégis nagyszerű játékváltó; lehetséges, sőt valószínű, hogy olyan cégeket fogunk látni, mint az Intel, hogy megismételjék a 3D V-Cache sikerét saját gyorsítótár chipjeikkel.