Kas ir Ryzen 3D V-Cache, un kāpēc tas ir piemērots spēlēm?

Kodeļi un frekvences bija galvenās specifikācijas, kuras cilvēki skatījās, pērkot CPU, taču AMD 3D V-Cache tehnoloģija to visu ir mainījusi. Ryzen 7 5800X3D 2022. gadā pierādīja, ka kešatmiņa ir vissvarīgākais faktors, kad runa ir par spēļu veiktspēju, un AMD spēj pārvērst vidējas klases spēļu centrālo procesoru par sāncensi uz spēļu kroni, vienkārši pievienojot to, ko uzņēmums nodēvēja par "3D V-kešatmiņa".

3D V-kešatmiņa nav tikai mārketinga vārds vai triks, piemēram, Sega Genesis "spridzināšanas apstrāde", bet gan risinājums vienai no lielākajām problēmām, ar ko pusvadītāju nozare jebkad ir saskārusies. Pat bez tā 3D V-Cache ir izrādījies lielisks veids, kā piedāvāt vēl vairāk premium un augstākās klases CPU, bez AMD piepūles.

Kas ir kešatmiņa?

Pirms mēs pat runājam par 3D V-kešatmiņu, mums jārunā par parasto veco kešatmiņu. Pirms seniem laikiem datori izmantoja divus pamata krātuves veidus: cietos diskus un brīvpiekļuves atmiņu (RAM). Cietie diski ir lēni, bet var uzglabāt daudz datu, savukārt RAM var uzglabāt tikai nelielu datu apjomu, taču tie ir ļoti ātri. Šis izkārtojums darbojās labi, līdz deviņdesmitajos gados CPU veiktspējas uzlabošanas temps sāka apsteigt RAM, un RAM vajadzēja kļūt ātrākam, lai procesori netiktu saspiesti.

Risinājums bija kešatmiņa. Šāda veida atmiņa ir a daudz mazāks par operatīvo atmiņu, taču tai ir vēl lielāka veiktspēja, un tā atrodas tieši procesorā, nevis kaut kur mātesplatē. Tādējādi tika izveidota atmiņas hierarhija ar kešatmiņu augšpusē, RAM vidū un krātuvi (piemēram, cietajiem diskiem un cietvielu diskdziņiem) apakšā. Taču kešatmiņa galu galā izveidoja savas hierarhijas ar dažādiem veiktspējas un jaudas līmeņiem, kas atbilst katras mikroshēmas vajadzībām. (Tas attiecas arī uz cita veida procesoriem, piemēram, GPU.)

Mūsdienās tipiskajam augstākās klases centrālajam procesoram ir 1. līmeņa (vai L1), L2 un L3 kešatmiņa. L1 kešatmiņa ir niecīga un tiek piešķirta katram atsevišķam kodolam, lai pēc iespējas ātrāk apstrādātu nelielas instrukcijas. L2 kešatmiņa tiek piešķirta kodolu kopai ekskluzīvai lietošanai, taču tā ir lielāka, dažreiz par lielumu, un tiek glabāta ārpus jebkura atsevišķa kodola. L3 kešatmiņu parasti koplieto visi viena CPU kodoli, un tā bieži vien ir lielākais un pēdējais līmenis. Dažiem ļoti nišiem CPU pat ir L4 kešatmiņa, kas parasti nav pašā CPU, bet gan CPU pakotnē ievietotā operatīvā atmiņa, piemēram, 4. paaudzes Xeon HBM2 kešatmiņa.

Kas ir 3D V-kešatmiņa?

3D V-Cache ir vienkārši mikroshēma, kurā ir tikai kešatmiņa, un Ryzen 5000 un Ryzen 7000 CPU ir izstrādāti, paturot prātā 3D V-Cache saderību. Katrā 3D V-Cache mikroshēmā vai mikroshēmā ir 64 MB L3 kešatmiņas, kas ir divreiz vairāk nekā viena Zen skaitļošanas mikroshēma. Jūs varētu domāt, ka 3D V-kešatmiņa ir jāuzskata par L4 kešatmiņu, jo tā nav daļa no paša CPU, bet patiesībā AMD. instalē šīs mikroshēmas vertikāli uz skaitļošanas mikroshēmām, kur atrodas visi kodoli un kešatmiņa, un tas ir kur 3D V-Kešatmiņas zīmols nāk no.

Ryzen 7 5800X3D bija pirmais AMD centrālais procesors, kas izmantoja šo tehnoloģiju, un kā vienīgais savas paaudzes 3D V-Cache CPU, tas būtībā bija testa palaišana. Ryzen 7 5800X (bez V-kešatmiņas) ir 32 MB L3, bet 5800X3D ir trīskāršs, proti, 96 MB. Visas šīs kešatmiņas pievienošanas mērķis bija novērst CPU nepieciešamību pēc iespējas vairāk sazināties ar RAM, jo RAM ir daudz lēnāka nekā L3 kešatmiņa. Lielākajai daļai lietojumprogrammu tas ir pārāk daudz kešatmiņas, taču ir viena veida programmatūra, kas mīl kešatmiņu: spēles.

Spēlēm parasti nav nepieciešams daudz CPU kodolu un neapstrādātu zirgspēku, lai tās darbotos labi, bet gan prasa, lai CPU pēc iespējas ātrāk apstrādātu daudz mazu datu. Galu galā vairums datoru spēlētāju vēlas palaist savas spēles ar ātrumu 60 kadri sekundē vai vairāk, kas nozīmē, ka jauns kadrs ir vismaz ik pēc 16,67 ms. 5800X3D ir pieejams ar Ryzen 9 5950X un Core i9-12900K spēļu veiktspējā, un tas joprojām labi iztur Ryzen 9 7950X un Core i9-13900K. Kad Ryzen 7000X3D CPU laist klajā šogad, tie gandrīz noteikti būs ātrākie spēļu mikroshēmas tirgū.

Tas nozīmē, ka 3D V-Cache nav ideāls, jo CPU, kas izmanto V-Cache, ir mazāks takts ātrums nekā tiem, kas nav 3D. Papildu kešatmiņa kompensē spēļu zemākās frekvences, bet citās lietojumprogrammās ir neliels veiktspējas zudums. Šī iemesla dēļ 3D V-kešatmiņa nekad nevar kļūt par Ryzen CPU noklusējuma iestatījumu.

Kas ir tik īpašs 3D V-Cache?

Galu galā 3D V-Cache ir tikai mikroshēma ar kešatmiņu un 5800X3D lielisko spēļu veiktspēju. ir vairāk liecina par to, cik lieliska ir kešatmiņa spēlēm, nevis 3D V-Cache, kas piedāvā jaunus sniegumu. Taču 3D V-Cache nav revolucionārs attiecībā uz kešatmiņu, bet gan ar to, kā tiek veidoti procesori, un tas ir potenciāls risinājums vienai no nozares lielākajām problēmām: Mūra likuma nāvei.

Pat ja nebija ražošanas krīzes, 3D V-Cache joprojām ir efektīvs veids, kā piedāvāt entuziastu līmeņa produktu.

Mūra likums paredz, ka ātrākajām mikroshēmām pēc diviem gadiem būs divreiz vairāk tranzistoru nekā mūsdienās pastāvošajām ātrākajām mikroshēmām. Tranzistors ir procesora mazākā sastāvdaļa, un vairāk tranzistoru parasti nozīmē labāku veiktspēju. Tā kā procesori var būt tikai tik lieli, Mūra likuma cerību apmierināšana nozīmē sasniegt augstākus rezultātus blīvums, un lielāks blīvums tiek panākts galvenokārt, izmantojot labākus ražošanas procesus (saukti arī par mezgli). Īsāk sakot, nozare tradicionāli ir spējusi sekot līdzi Mūra likumam, izmantojot jaunāko procesu vai mezglu.

Pēdējo desmit gadu laikā Mūra likums ir bijis par dzīvības uzturēšanu, jo labāku jaunu mezglu izstrāde ir bijusi ārkārtīgi sarežģīta. Blīvuma pieauguma temps ir tik ievērojami palēninājies, ka uzņēmumi, iespējams, nespēs izpildīt Mūra likuma cerības, kas nozīmē, ka tehnoloģiskais progress palēninās. Jo īpaši kešatmiņa ir bijusi ļoti izturīga pret blīvuma uzlabojumiem, un tikai pagājušajā gadā TSMC paziņoja, ka tās sākotnējā 3 nm procesa versijas kešatmiņas blīvums nebūs lielāks par 5 nm.

3D V-Cache ir ģeniāls šīs problēmas risinājums. Lielāko daļu CPU kešatmiņas ievietojot savā mikroshēmā, AMD var atvēlēt vairāk vietas skaitļošanas mikroshēmās loģiskajiem tranzistoriem, kas veido atsevišķus kodolus un kurus ir daudz vieglāk samazināt nekā kešatmiņu. Turklāt tas nozīmē, ka AMD var izmantot vecākus, lētākus mezglus V-Cache mikroshēmām, vienlaikus saglabājot vismodernākos skaitļošanas mikroshēmu mezglus. Mēs jau varam redzēt, ka AMD izmanto šo dizaina teoriju saviem GPU; RX 7900 XTX un XT ir viena galvenā GPU mikroshēma, ko ieskauj sešas citas mikroshēmas, kas satur visu L3 kešatmiņu.

Pat ja nebija ražošanas krīzes, 3D V-Cache joprojām ir efektīvs veids, kā piedāvāt entuziastu līmeņa produktu. AMD nav nepieciešams izstrādāt CPU īpaši spēlēm (tādēļ AMD būtu grūti gūt peļņu), kā arī AMD ir jāpanāk, lai saviem galvenajiem CPU būtu vairāk kešatmiņas nekā nepieciešams (kas apgrūtinātu katru CPU dārgi). 3D V-kešatmiņa ir tik vienkārša, taču tā ir spēļu mainītājs; iespējams, pat iespējams, ka mēs redzēsim, ka tādi uzņēmumi kā Intel atkārtos 3D V-Cache panākumus ar savām kešatmiņas mikroshēmām.