AMD lager en hybrid CPU, og her er hvordan den vil se ut

Da Intel lanserte sin 12. generasjons Alder Lake-brikker sent i 2021, gjorde den noe helt unikt ved å bruke to helt forskjellige typer kjerner i samme pakke. Selvfølgelig oppfant ikke Intel det de kaller "hybrid arkitektur" siden Arm gjorde i hovedsak det samme under det den kaller stor. LITEN i årevis. På skrivebordet var dette imidlertid en stor sak siden det tillot Intel å oppnå en høy ytelse samtidig som den brukte mindre strøm og areal enn en ikke-hybrid CPU ville ha. AMD har i mellomtiden fortsatt å tilby bare én arkitektur per CPU.

Men det vil ikke være tilfelle for alltid, som AMD har allerede nesten bekreftet at den første hybridprosessoren er i horisonten. Ikke bare er dette en stor sak i teknisk forstand, men det betyr også at AMD tar notater fra Intel for en gangs skyld (en påminnelse om at Intel en gang hånet AMDs chiplet-strategi og nå lager sine egne chiplets, som er merket som fliser). Vi vet ikke nøyaktig hvor langt AMD vil gå med sin hybridarkitektur, men vi har allerede viktige detaljer om hva som sannsynligvis vil bli selskapets første hybrid-CPU.

Hvordan hybrid arkitektur kan gjøre Ryzen enda bedre

Selv om AMD har mange forskjellige CPU-produkter, fokuserer jeg bare på Ryzen for stasjonære og bærbare datamaskiner i denne artikkel, mest fordi hybridarkitektur tradisjonelt har blitt brukt til forbrukerting og ikke mye (hvis noe annet. Poengene jeg gjør her vil i stor grad gjelde andre ting som datasentersegmentet.

En av tingene jeg ofte ser at folk lurer på er hvorfor Intel pakker CPU-ene sine med svake E-kjerner i stedet for å ha full P-kjerne. Tross alt er P-kjerner mye raskere enn E-kjerner, så det er klart at Intel skjærer hjørner, ikke sant? Faktisk er ikke bare hybride CPUer som Core i9-13900K noen av de beste CPUer tilgjengelig i dag, de ville ikke engang vært mulig uten E-kjerner, og det kommer ned til to ting: kraft og areal.

For det første, mens P-kjerner er mye raskere enn E-kjerner, bruker de også mer strøm. For CPU-er som 13900K betyr mindre effektivitet mindre ytelse siden den går opp mot grensen for hvor mye strøm en CPU kan forbruke uten å bli for varm. I tillegg til effektivitet er E-kjerner også mye mindre enn P-kjerner, og ved å bruke mange E-kjerner kan Intel pakke mer ytelse inn i en mindre størrelse. Flere e-kjerner kan tillate flertrådede programmer å skalere på tvers av flere kjerner, samtidig som de drar inn fordelene med plassbesparelsene ved å bruke disse mindre kjernene.

Ved å tilby forskjellige kjerner optimalisert for ytelse og effektivitet, er hybridarkitektur-CPUer i stand til å omgå en grunnleggende designgåte som finnes i tradisjonelle CPUer. For å øke entråds ytelse, må du gjøre kjerner individuelt kraftigere, men dette resulterer ofte i ineffektivt strømforbruk og arealbruk. For bedre multi-threaded ytelse trenger du imidlertid mange kjerner, men kraft og områdeineffektivitet gjør det vanskeligere å oppnå. Ved å tilby det beste fra begge verdener, omgår hybridarkitektur dette kjernedesigndilemmaet.

Hvordan en hybrid AMD CPU kan se ut

Hybrid arkitektur har uten tvil gjort Intels beste CPUer, og dens hybrid-CPU-er er utformet som alle hybrid-CPU-er før den, med alle CPU-kjerner som deler samme silisium (omtrent som hvor mange CPU-er som ofte har integrert grafikk sammen med CPU-kjerner). Mulighetene med AMD er imidlertid mye forskjellige fordi selskapet også bruker chiplets i tillegg til tradisjonelle, monolittiske design. Selv om vi allerede vet mye om AMDs første hybridbrikke, er det mange flere muligheter å vurdere.

Heldigvis trenger vi ikke spekulere i arkitektur her fordi AMD allerede har store (ytelse) kjerner og små (effektive) kjerner. Vanlige Zen-kjerner som Zen 4 ville være de store kjernene, mens de splitter nye kraft- og arealeffektivitetsoptimerte 'c'-variantkjernene, som Zen 4c, ville være de minste. Selv om Zen 4c først debuterer som en sky-optimalisert server-CPU takket være dens evne til å sette 128 kjerner på en enkelt CPU, Jeg lurer på om AMD alltid hadde tenkt å bruke den til hybridarkitektur eller om dette er en ny plan. Derimot Intels første e-core server CPU har ennå ikke kommet ut.

Ved å tilby forskjellige kjerner optimert for ytelse og effektivitet, kan hybridarkitektur-CPU-er omgå en grunnleggende designgåte som finnes i tradisjonelle CPU-er.

Vi kjenner allerede noen av nøkkeldetaljene til AMDs Phoenix 2 APU, som er den første hybridbrikken selskapet vil lansere. Vi vet at det er en sekskjerners APU, og vi kan med rimelighet anta at den har to Zen 4-kjerner og fire Zen 4c-kjerner, og sluttresultatet er at Phoenix 2 er betydelig mindre enn Phoenix. Imidlertid er den også betydelig redusert sammenlignet med den vanlige Phoenix APU andre steder; den har ikke Ryzen AI-funksjoner, og dens integrerte grafikk er begrenset til fire kjerner, som er en tredjedel av iGPU i Phoenix. Så Zen 4c er ikke det eneste som gjør Phoenix 2 mindre.

Mens Phoenix 2 blir produsert og kanskje til og med er i bærbare datamaskiner du kan kjøpe akkurat nå, er det en hake. Quad-core Ryzen 3 7440U vil tilsynelatende bruke både Phoenix og Phoenix 2-brikker, og siden AMD åpenbart ønsker at denne brikken skal fungere konsekvent, betyr det at 7440U kanskje ikke drar full nytte av hybridarkitekturen i Phoenix 2. 7440U kan til og med bare bruke Zen 4c-kjernene, men vi vet ikke dette med sikkerhet ennå. Ryzen 5 7540U kan også bruke Phoenix 2 (selv om AMD bekreftet at dette ikke skjer ennå), men den vil heller ikke dra full nytte av hybriddesignet.

I tillegg er det uklart hvor fordelaktige Zen 4c-kjerner vil være for mobil. Mens AMD har sagt at Zen 4c-datasenter-CPU-ene er mer effektive enn de vanlige Zen 4-prosessorene, avslørte ikke om Zen 4c er mer effektiv med samme klokkehastighet eller om den er mer effektiv fordi den er klokket Nedre. Hvis Zen 4 er like effektiv som Zen 4c på samme frekvens, er kun dens tetthet en betydelig fordel. Når det er sagt, vil vi sannsynligvis vite i nær fremtid hvor bra Phoenix 2 er når den endelig er lansert for alvor.

Et problem AMD har på stasjonære datamaskiner er at den bare kan sette inn to CPU-brikker (også kalt en Core Complex Die eller en CCD) i en vanlig CPU, og det har latt Ryzen stå fast på 16 kjerner siden 2019. Å få et høyere antall kjerne krever et helt nytt design som vil være dyrt og en stor hodepine; Å øke antallet CCD-er på CPU-en er åpenbart ikke mulig siden AM5 Ryzen-CPU-er bare ikke har plass. Zen 4c CCD-er har imidlertid 16 kjerner i stedet for 8 på Zen 4 CCD-er, og å bruke en av hver vil tillate AMD å treffe 24-kjerners merket uten problemer.

AMD kan også designe en ny brikke som inneholder både Zen- og Zen c-variantkjerner, noe som gjør den ganske lik Intels hybrid-CPUer. Jeg tror imidlertid ikke AMD vil gjør dette, først og fremst fordi den ikke liker å designe nye brikker med mindre de vil ha brede bruksområder, og disse hybridbrikkene vil sannsynligvis bare brukes til Ryzen. I tillegg, av tekniske årsaker, vil hver brikke sannsynligvis komme med åtte Zen-kjerner og åtte Zen c-type kjerner, når du ideelt sett ville ha flere Zen c-variant kjerner enn vanlige. AMD kan gjøre noen arkitektoniske modifikasjoner for å endre det, men igjen, AMD hater å bruke penger useriøst.

Uansett, hvis AMD velger å bringe sine kompakte c-type kjerner til skrivebordet, så er vi sannsynligvis inne for noen mye, mye høyere kjernetall enn vi noen gang har sett før. Chiplets gjorde den første mainstream 16-kjerners CPU mulig med AMDs Ryzen 9 3950X, og hybridarkitektur i Intels Raptor Lake ga oss den første 24-kjerners prosessoren for mainstream. Med brikker og hybridarkitektur kombinert, kan vi lett se en 40-kjerners CPU hvis AMD kombinerer en 8-kjerners brikke ved bruk av vanlige Zen-kjerner med en 32-kjerners brikke som bruker c-variantkjerner.

For AMD er hybridarkitektur naturlig og kanskje til og med nødvendig

Den foreslåtte døden til Moores lov kan få dype konsekvenser for AMD og hvordan den designer CPUer. Chiplets er en måte å omgå de økende kostnadene ved å produsere prosessorer samt de synkende forbedringene hver ny prosess medfører. TSMCs 3nm prosessnode, som AMD skal bruke for Zen 5, er spesielt dårlig ettersom den i beste fall gir en liten økning i cache-tetthet i tillegg til en relativt dårlig forsterkning i analog tetthet (som er det som lager kjerner mindre). For et innovativt selskap som AMD virker det å inkludere hybridarkitektur som den naturlige veien videre.

Phoenix 2 vil være AMDs første hybridbrikke, men det kan bare være begynnelsen. AMD begynner helt klart i det små her med en brikke som ikke utelukkende skal brukes til hybridprosessorer, men i de kommende generasjonene tviler jeg ikke på at AMD vil prøve å presse alle fordeler den kan ut av hybrid arkitektur. Det fungerte veldig bra for Intel, så kanskje vi får se hybriddesign drive noen av dem AMDs beste CPUer i fremtiden.