Что такое Ryzen 3D V-Cache и почему он хорош для игр?

Ядра и частоты раньше были основными характеристиками, на которые люди обращали внимание при покупке процессора, но технология AMD 3D V-Cache изменила все это. Ryzen 7 5800X3D в 2022 году доказал, что кеш-память является наиболее важным фактором, когда речь идет об игровой производительности, и AMD была способный превратить игровой процессор среднего уровня в претендента на игровую корону, просто добавив то, что компания назвала своим «3D V-кэш».

3D V-Cache — это не просто модное маркетинговое словечко или уловка вроде «струйной обработки» Sega Genesis, а скорее решение одной из самых серьезных проблем, с которыми когда-либо сталкивалась полупроводниковая промышленность. Даже без этого 3D V-Cache оказался отличным способом предложить еще больше премиальных и высокопроизводительных процессоров без особых усилий со стороны AMD.

Что такое кеш?

Прежде чем мы поговорим о 3D V-Cache, нам нужно поговорить об обычном старом кеше. Давным-давно в компьютерах использовались два основных типа хранилищ: жесткие диски и оперативная память (ОЗУ). Жесткие диски медленные, но могут хранить много данных, в то время как оперативная память может хранить только небольшой объем данных, но очень быстрая. Эта схема хорошо работала до тех пор, пока в 1990-х темпы повышения производительности ЦП не стали опережать ОЗУ, а ОЗУ необходимо было ускорить, чтобы процессоры не были узкими местами.

Решением был кеш. Этот вид памяти является много меньше, чем оперативная память, но обладает еще большей производительностью и находится прямо в процессоре, а не где-то на материнской плате. Это создало иерархию памяти с кешем наверху, оперативной памятью посередине и хранилищем (таким как жесткие диски и твердотельные накопители) внизу. Но со временем кеш-память разработала свою собственную иерархию с различными уровнями производительности и емкости в соответствии с потребностями каждого чипа. (Это также относится к другим типам процессоров, таким как графические процессоры.)

Сегодня типичный высокопроизводительный ЦП имеет кэш-память уровня 1 (или L1), L2 и L3. Кэш L1 крошечный и предоставляется каждому отдельному ядру для максимально быстрой обработки небольших инструкций. Кэш L2 предоставляется кластеру ядер для исключительного использования, но он больше, иногда на порядок, и хранится вне любого отдельного ядра. Кэш L3 обычно используется всеми ядрами одного процессора и часто является самым большим и последним уровнем. Некоторые очень нишевые процессоры даже поставляются с кэш-памятью L4, которая обычно не находится на самом процессоре, а представляет собой тип ОЗУ, помещенный в пакет ЦП, например кэш HBM2 4-го поколения Xeon.

Что такое 3D V-кэш?

3D V-Cache — это просто чип, на котором нет ничего, кроме кеша, а процессоры Ryzen 5000 и Ryzen 7000 разработаны с учетом совместимости с 3D V-Cache. Каждый чип 3D V-Cache, или чиплет, имеет 64 МБ кэш-памяти L3, что вдвое больше, чем у одного вычислительного чиплета Zen. Вы можете подумать, что 3D V-Cache должен считаться кешем L4, поскольку он не является частью самого процессора, а на самом деле является частью AMD. устанавливает эти чиплеты вертикально на вычислительные чиплеты, где расположены все ядра и кеш, а это где 3Д В-Брендинг кеша происходит от.

Ryzen 7 5800X3D был самым первым процессором AMD, использующим эту технологию, и, поскольку это единственный процессор 3D V-Cache в своем поколении, это был, по сути, тестовый запуск. Ryzen 7 5800X (без V-Cache) имеет 32 МБ памяти L3, а 5800X3D в три раза больше — 96 МБ. Весь смысл добавления всего этого кеша заключался в том, чтобы ЦП не нуждался в максимально возможной связи с ОЗУ, поскольку ОЗУ намного медленнее, чем кеш L3. Для большинства приложений это слишком много кеша, но есть одно программное обеспечение, которое любит кеш: игры.

Игры, как правило, не требуют большого количества ядер ЦП и чистой мощности для хорошей работы, а требуют, чтобы ЦП обрабатывал большое количество небольших данных как можно скорее. В конце концов, большинство компьютерных геймеров хотят запускать свои игры со скоростью 60 кадров в секунду или выше, что означает новый кадр как минимум каждые 16,67 мс. 5800X3D не уступает Ryzen 9 5950X и Core i9-12900K в игровой производительности, и он по-прежнему хорошо справляется с Райзен 9 7950X и Ядро i9-13900K. Когда Процессоры Райзен 7000X3D запуск в этом году, они почти наверняка будут самыми быстрыми игровыми чипами на рынке.

Тем не менее, 3D V-Cache не идеален, поскольку процессоры, использующие V-Cache, имеют более низкие тактовые частоты, чем их не-3D аналоги. Дополнительный кеш компенсирует более низкие частоты в играх, но в других приложениях наблюдается небольшая потеря производительности. По этой причине 3D V-Cache никогда не станет стандартным для процессоров Ryzen.

Что такого особенного в 3D V-Cache?

В конце концов, 3D V-Cache — это всего лишь чип с кешем и великолепной игровой производительностью 5800X3D. больше свидетельствует о том, насколько хорош кэш для игр, чем 3D V-Cache, предлагающий новые уровни производительности. производительность. Но 3D V-Cache является революционным не для кэша, а скорее для способа построения процессоров и потенциального решения одной из самых больших проблем отрасли: смерти закона Мура.

Даже если бы производственного кризиса не было, 3D V-Cache по-прежнему остается эффективным способом предложить продукт на уровне энтузиастов.

Закон Мура — это предсказание, согласно которому через два года в самых быстрых чипах будет в два раза больше транзисторов, чем в самых быстрых чипах, существующих сегодня. Транзистор — это самый маленький компонент процессора, и чем больше транзисторов, тем выше производительность. Поскольку процессоры могут быть только очень большими, соблюдение закона Мура означает достижение более высокой производительности. плотность, а более высокая плотность достигается в первую очередь за счет использования более совершенных производственных процессов (также называемых узлы). Короче говоря, отрасль традиционно могла не отставать от закона Мура, используя новейший процесс или узел.

В течение последнего десятилетия закон Мура был на жизнеобеспечении, потому что разработка более совершенных новых узлов была чрезвычайно сложной. Темп увеличения плотности замедлился настолько значительно, что компании могут быть не в состоянии оправдать ожидания закона Мура, что означает замедление технического прогресса. Кэш, в частности, был очень устойчив к улучшениям плотности, и только в прошлом году TSMC объявила, что его первоначальная версия 3-нм процесса не будет иметь большей плотности кэш-памяти, чем 5-нм.

3D V-Cache — гениальное решение этой проблемы.. Размещая большую часть кэш-памяти ЦП на собственном чиплете, AMD может выделить больше места на вычислительных чипах для логических транзисторов, которые составляют отдельные ядра и которые гораздо легче уменьшить, чем кэш-память. Кроме того, это означает, что AMD может использовать старые и более дешевые узлы для чипов V-Cache, сохраняя при этом передовые узлы для вычислительных чиплетов. Мы уже видим, как AMD применяет эту теорию дизайна к своим графическим процессорам; RX 7900 XTX и XT иметь один основной чип графического процессора, окруженный шестью другими чиплетами, которые содержат весь кэш L3.

Даже если бы производственного кризиса не было, 3D V-Cache по-прежнему остается эффективным способом предложить продукт на уровне энтузиастов. AMD не нужно разрабатывать ЦП специально для игр (что затруднило бы получение прибыли AMD). AMD необходимо, чтобы ее основные ЦП поставлялись с большим объемом кэш-памяти, чем необходимо (что сделало бы каждый ЦП непозволительно медленным). дорогой). 3D V-Cache настолько прост, но меняет правила игры; вполне возможно, даже вероятно, что мы увидим, как такие компании, как Intel, повторят успех 3D V-Cache со своими собственными чипами кэш-памяти.