AMD의 Zen 아키텍처: AMD Zen 4 CPU의 기본

AMD는 2017년 라이젠 CPU, 이는 여전히 일부 오늘 살 수 있는 최고의, 회사의 새로운 Zen 아키텍처 덕분에 가능했습니다. Zen의 성공은 AMD를 거의 파산 상태에서 세계에서 가장 뛰어난 기술 회사 중 하나로 만들었습니다. 이 모든 것이 6년이라는 짧은 기간 동안 이루어졌습니다. 이것은 Zen의 이야기, 그것이 어떻게 AMD를 구했는지, 그리고 Zen의 미래는 어떤 모습일지 보여줍니다.

젠의 간략한 역사

2000년대 후반 AMD는 운이 좋지 않았습니다. 불과 몇 년 전만 해도 전설적인 Athlon 데스크톱과 Opteron 서버 CPU가 Intel을 넘어설 것으로 보였지만 결국 AMD는 지배력을 잃었고 Intel은 그 행동을 정리했습니다. AMD의 Phenom CPU는 인텔의 코어 아키텍처에 비해 부족했으며, AMD가 다시 리더십을 발휘하려면 무언가를 변경해야 했습니다. 그래서 회사는 Bulldozer라는 이 아키텍처를 개발하기로 결정하고 멀티스레드 워크로드가 컴퓨팅의 미래라고 확신했습니다.

불도저는 나쁜 것만은 아니었습니다. 객관적으로 AMD가 내놓은 최악의 일이었습니다.. 단일 스레드 성능은 쓰레기였습니다(1세대 FX 칩은 실제로 Phenom II CPU보다 느렸습니다. 그들은 대체했습니다), 그것은 엄청난 전력을 소비했고, 하루가 끝날 무렵 멀티 스레드 성능은 기껏해야 평범한. 향후 6년 동안 AMD는 이 끔찍한 아키텍처를 유지해야 했고 Intel은 최고의 자리에 올랐습니다.

불도저 사태 직후 AMD는 단순한 재작업으로는 충분하지 않다는 것을 깨닫고 완전히 새로운 아키텍처 작업을 시작했습니다. 이 아키텍처는 인텔의 높은 단일 스레드 성능, 업계 표준 코어 및 스레드, 가장 낮은 수준의 소비자 CPU에서 가장 높은 수준의 서버에 이르기까지 모든 것에 적합한 유연성 작은 조각. AMD는 나중에 이 아키텍처를 Zen이라고 명명했으며 2017년에 첫 번째 Zen CPU를 출시하면서 새로운 AMD에서 시작했고 Zen은 Intel의 Core 아키텍처와 비교할 수 없었지만 멀지 않았습니다. 끄다.

컴퓨팅 업계, CPU 애호가, 심지어 AMD 자체도 성능 리더십으로 가는 길이 길 것이라고 예상했지만 실제로는 꽤 짧았습니다. Zen의 후속 제품인 Zen 2는 2019년에 출시되었으며 Intel을 물 밖으로 날려 거의 모두를 놀라게 했습니다. AMD는 거의 모든 부문에서 멀티스레드 성능에서 엄청난 우위를 차지했으며, 거의 모든 워크로드를 처리하고 심지어 AMD가 10년 넘게 할 수 없었던 단일 스레드 성능에서 Intel을 능가했습니다.

여기에서 AMD의 길은 더욱 쉬워졌습니다. 서버 시장은 AMD가 발전해야 할 가장 중요한 영역이었습니다. 2020년에 Zen 3가 출시되었을 때 AMD는 Zen이 출시되기 전 거의 0%였던 시장의 7%를 장악했습니다. 밖으로. 이것은 인텔이 강력한 10nm CPU 출시 계획을 완전히 망쳐 버린 덕분에 AMD가 구식이고 사실상 구식인 14nm 칩과 맞서게 된 덕분에 더욱 쉬워졌습니다. 인텔이 만든 최악의 것 중 일부입니다.

하지만 2021년 말까지 Intel은 마침내 행동을 취하여 10nm Alder Lake 칩을 출시했습니다. AMD가 시장을 놓치고 성능 리더십에 너무 사로잡혔다는 것이 꽤 분명해졌습니다. AMD는 Intel이 문제. Alder Lake 출시 후 몇 달은 AMD에게 다소 힘든 시기였지만 Ryzen 7 5800X3D와 3D V-캐시.

현재 Zen은 2022년 후반에 출시된 Zen 4와 함께 네 번째 주요 반복에 있습니다. 라이젠 7000 시리즈 그리고 Epyc 4세대. 이 최신 버전의 Zen 아키텍처는 더 나은 가치에 중점을 둔 원래 Zen 아키텍처와 극명한 대조를 이루는 고성능에 중점을 둡니다. Zen 4는 원래 Zen과 크게 다르지만 AMD가 아직 포기하지 않았고 아마도 한동안 포기하지 않을 몇 가지 기본 사항이 있습니다.

CCX, 칩렛 및 코어

AMD는 수년 동안 Zen 아키텍처에서 많은 것을 개선했지만 Zen에 대한 많은 것들이 있습니다. 그것은 처음부터 근본적으로 사실이었고 Zen이 되는 데 영향을 미칠 몇 가지 새로운 사항입니다. 앞으로. 저는 최신 Zen 칩의 근본적인 측면인 CCX, 칩렛 및 코어에 대해 이야기하고 있습니다.

Zen 아키텍처는 강력하지만 Intel과 같은 회사의 경쟁 디자인만큼 유연하지는 않습니다. 대부분의 CPU에서 가장 작은 빌딩 블록은 코어이지만 Zen의 경우 코어 컴플렉스 또는 CCX입니다. CCX는 코어 클러스터이며 (작성 당시) 2개, 4개 또는 8개의 코어를 포함할 수 있고 자체 L3 캐시가 있으며 동일한 CPU에서 다른 CCX와 함께 작동합니다. CCX는 본질적으로 그 자체로 완전한 CPU이며, 이는 좋은 점과 나쁜 점 모두를 가지고 있습니다. 각 CCX는 자체적으로 매우 유능하지만 CCX 간의 통신에는 상당한 시간이 걸리므로 성능이 저하됩니다.

AMD의 경우 CCX의 일반화된 특성으로 인해 특정 코어 수를 제공하기가 어렵습니다. 예를 들어 AMD가 6코어 CPU를 만들고 싶다면 6코어 칩만 개발할 수는 없습니다. AMD에는 6코어 CCX가 없기 때문입니다. 처음에 AMD는 4코어 CCX만 가지고 있었기 때문에 6코어 CPU를 얻기 위해 2개의 CCX가 있는 칩을 가져와 각각의 코어를 비활성화해야 했습니다. 오늘날 AMD는 8코어 CCX가 있는 칩을 사용하고 2개의 코어를 비활성화하여 6개로 줄입니다. 기술적으로 AMD는 크기가 다른 CCX를 결합하여 더 많은 옵션을 얻을 수 있지만 나중에 논의하겠습니다.

Zen 2와 함께 AMD는 Zen을 더욱 강력하게 만드는 칩렛을 개발했습니다. 원래 Zen 아키텍처는 더 많은 코어 수를 달성하기 위해 단순히 여러 CPU를 함께 연결했지만 Zen은 2개의 칩렛은 CPU 코어를 자체 칩에 놓고 다른 모든 것을 칩에 넣는 급진적인 개념을 도입했습니다. 또 다른. Chiplet 설계는 모든 CPU 기능이 단일 칩에 존재하는 기존의 모놀리식 설계와 반대입니다. 코어가 있는 칩렛은 CCD(Core Complex Dies)라고 하며 1개 또는 2개의 CCX를 포함할 수 있으며 다른 모든 칩렛은 I/O 다이(또는 IOD)입니다.

CPU를 알뜰하게 구축하려는 AMD의 목표에 부합하는 칩렛에는 많은 이점이 있습니다. 첫째, 동일한 특성을 가진 큰 칩에 비해 작은 칩을 많이 만드는 것이 더 저렴합니다. 둘째, 더 많은 칩을 추가하기만 하면 되기 때문에 매우 높은 코어 수의 CPU를 쉽게 만들 수 있습니다. 아마도 가장 큰 장점은 유연성일 것입니다. AMD는 한 종류의 CCD와 두 종류의 IOD. AMD는 이제 3D V-Cache라는 캐시 칩렛을 통해 훨씬 더 많은 유연성과 커스터마이징.

AMD의 최신 혁신은 Zen 4c와 함께 보다 밀도가 높은 Zen 코어 변형을 도입한 것입니다. Zen 아키텍처의 이러한 고밀도 버전은 일반 버전과 완전히 동일합니다. 훨씬 작아서 AMD의 16코어 Zen 4c CCD가 8코어 Zen과 동일한 크기가 될 수 있다는 점을 제외하면 4 CCD. 그러나 증가된 밀도는 c-유형 코어가 일반 코어가 할 수 있는 클럭 속도에 도달하는 것을 방지합니다. 따라서 뛰어난 단일 스레드 성능이 필요하지 않은 코어 수가 많은 CPU에 대해 Zen c 변형 코어가 더 선호됩니다.

이러한 종류의 코어는 소비자 애플리케이션에도 유용합니다. AMD의 피닉스 2 APU 2코어 Zen 4 CCX와 4코어 Zen 4c CCX를 결합하여 크기가 다른 CCX를 결합한 최초의 제품입니다. 두 개의 서로 다른 코어를 사용하는 것을 하이브리드 아키텍처라고 하며 전체 아이디어는 일반 코어는 단일 스레드 워크로드에 사용되는 반면 c 유형 코어는 다중 스레드 작업에 도움이 됩니다. 워크로드. 이 칩은 비정상적으로 AMD에 특화된 것처럼 보이지만 실제로는 하이브리드가 아닌 Phoenix 칩을 사용할 수 없는 경우 저가형 Ryzen APU에도 사용할 수 있습니다.

Zen 아키텍처를 통해 AMD는 없이 가장 광범위한 방식으로 시장을 커버하는 방법에 집중했습니다. 프로세서를 개발하는 데 시간과 자원을 낭비하고 있습니다. AMD는 상대적으로 작은 크기 때문에 감당할 수 없습니다. 컴퓨팅 산업의 각 부문을 다르게 취급하는 대신 AMD는 일반화된 접근 방식을 사용하고 모든 것을 포괄하는 몇 가지 디자인과 개별 칩만 개발합니다. 인텔은 데스크톱과 노트북에만 적용되는 Alder Lake용으로 4가지 디자인을 만든 반면 AMD는 데스크톱, 노트북 및 서버 CPU에 사용되는 단일 Zen 3 CCX 디자인을 사용했습니다.

젠의 미래

혁신적이고 영리한 회사이기 때문에 AMD가 다음에 무엇을 할 것인지 추측하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. AMD는 2024년에 Zen 5 CPU를 출시할 계획을 밝혔지만 그 이상은 확실하지 않습니다. 아마도 우리는 AMD가 더 넓은 범위의 하이브리드 CPU를 제공하는 것을 보게 될 것입니다. 아마도 일반 CCD와 c-variant CCD를 결합하여 데스크탑과 서버 모두에 최고를 제공할 수도 있습니다.

우리는 또한 Zen의 미래와 관련하여 AMD의 경쟁사, 주로 Intel과 Arm을 무시할 수 없습니다. Zen은 의심할 여지 없이 좋은 아키텍처이지만 원래 Zen 아키텍처가 도입된 이후 AMD의 성공은 2010년대 내내 Intel의 전략적 실수 덕분입니다. 그러나 인텔이 마침내 자체 컴백을 시작했을 뿐만 아니라 Arm이 PC와 서버에 슬며시 들어가면서 새로운 도전자가 다가오고 있습니다. AMD가 자신의 위치를 ​​유지하고 개선하려면 Zen이 매 세대마다 계속해서 개선되어야 합니다.