Kaj je Ryzen 3D V-Cache in zakaj je dober za igranje iger?

Jedra in frekvence so bile včasih glavne specifikacije, na katere so ljudje gledali pri nakupu CPE, vendar je AMD-jeva tehnologija 3D V-Cache vse to spremenila. Ryzen 7 5800X3D leta 2022 je dokazal, da je predpomnilnik najpomembnejši dejavnik, ko gre za igralno zmogljivost, in AMD je bil lahko spremeni srednjerazredni igralni procesor v kandidata za igralno krono samo z dodajanjem, kar je podjetje poimenovalo njegov "3D V-predpomnilnik".

3D V-Cache ni le neka marketinška modna beseda ali trik, kot je "blastna obdelava" Sega Genesis, ampak je prej rešitev enega največjih problemov, s katerimi se je industrija polprevodnikov kdaj soočila. Tudi brez tega se je 3D V-Cache izkazal za odličen način za ponujanje še več vrhunskih in vrhunskih procesorjev brez večjega truda s strani AMD.

Kaj je predpomnilnik?

Preden sploh govorimo o 3D V-Cache, moramo govoriti o navadnem starem predpomnilniku. Pred davnimi časi so računalniki uporabljali dve osnovni vrsti pomnilnika: trde diske in pomnilnik z naključnim dostopom (RAM). Trdi diski so počasni, vendar lahko shranijo veliko podatkov, medtem ko lahko RAM shrani le majhno količino podatkov, vendar je zelo hiter. Ta ureditev je dobro delovala, dokler hitrost izboljšav zmogljivosti procesorja ni začela prehitevati RAM-a v devetdesetih letih prejšnjega stoletja in RAM je moral postati hitrejši, da procesorji niso bili ozka grla.

Rešitev je bil predpomnilnik. Ta vrsta spomina je a veliko manjši od RAM-a, vendar ima še večjo zmogljivost in se nahaja neposredno v procesorju in ne nekje na matični plošči. To je ustvarilo hierarhijo pomnilnika s predpomnilnikom na vrhu, RAM-om na sredini in pomnilnikom (kot so trdi diski in pogoni SSD) na dnu. Toda predpomnilnik je sčasoma razvil lastne hierarhije z različnimi stopnjami zmogljivosti in zmogljivosti, ki ustrezajo potrebam posameznega čipa. (To velja tudi za druge vrste procesorjev, kot so GPU.)

Danes ima tipični procesor višjega cenovnega razreda predpomnilnik ravni 1 (ali L1), L2 in L3. Predpomnilnik L1 je majhen in je dan vsakemu posameznemu jedru za čim hitrejšo obdelavo majhnih navodil. Predpomnilnik L2 je dodeljen skupini jeder za izključno uporabo, vendar je večji, včasih za red velikosti, in shranjen zunaj vsakega posameznega jedra. Predpomnilnik L3 si običajno delijo vsa jedra v enem CPU in je pogosto največja in končna raven. Nekateri zelo nišni procesorji so celo opremljeni s predpomnilnikom L4, ki običajno ni v samem procesorju, temveč je vrsta RAM-a, nameščenega v paketu procesorja, kot je predpomnilnik HBM2 četrte generacije Xeon.

Kaj je 3D V-Cache?

3D V-Cache je preprosto čip, ki nima nič drugega kot predpomnilnik, procesorji Ryzen 5000 in Ryzen 7000 pa so zasnovani z mislijo na združljivost s 3D V-Cache. Vsak čip 3D V-Cache ali čiplet ima na sebi 64 MB predpomnilnika L3, kar je dvojna količina kot posamezen računalniški čiplet Zen. Morda mislite, da bi moral 3D V-Cache šteti kot predpomnilnik L4, ker ni del samega CPE-ja, vendar AMD dejansko namesti te čiplete navpično na računalniške čiplete, kjer se nahajajo vsa jedra in predpomnilnik, in to je kje za 3D V- Blagovna znamka predpomnilnika izvira iz.

Ryzen 7 5800X3D je bil prvi CPE AMD, ki je uporabljal to tehnologijo, in kot edini CPE 3D V-Cache svoje generacije je bil v bistvu testni. Ryzen 7 5800X (brez V-Cache-ja) ima 32 MB L3, 5800X3D pa ima trikrat več, 96 MB. Bistvo dodajanja vsega tega predpomnilnika je bilo preprečiti, da bi CPU čim bolj komuniciral z RAM-om, saj je RAM veliko počasnejši od predpomnilnika L3. Za večino aplikacij je to veliko preveč predpomnilnika, vendar obstaja ena vrsta programske opreme, ki ljubi predpomnilnik: igre.

Igre na splošno ne potrebujejo veliko CPE jeder in surovih konjskih moči za dobro delovanje, temveč zahtevajo, da CPE čim prej obdela veliko majhnih podatkov. Navsezadnje si večina računalniških igralcev želi igrati svoje igre pri 60 FPS ali več, kar pomeni popolnoma nov okvir vsaj vsakih 16,67 ms. 5800X3D je z Ryzen 9 5950X in Core i9-12900K v igričarski zmogljivosti in se še vedno dobro ujema z Ryzen 9 7950X in Core i9-13900K. Kdaj procesorji Ryzen 7000X3D predstavljeni letos, bodo skoraj zagotovo najhitrejši igralni čipi na trgu.

Kljub temu 3D V-Cache ni popoln, saj imajo procesorji, ki uporabljajo V-Cache, nižje takte kot njihovi ne-3D primerki. Dodatni predpomnilnik nadomesti nižje frekvence v igrah, v drugih aplikacijah pa pride do majhne izgube zmogljivosti. Iz tega razloga 3D V-Cache morda nikoli ne bo postal privzet za procesorje Ryzen.

Kaj je tako posebnega pri 3D V-Cache?

Na koncu dneva je 3D V-Cache le čip s predpomnilnikom in odlično igralno zmogljivostjo 5800X3D bolj kaže na to, kako odličen je predpomnilnik za igranje iger, namesto 3D V-Cache, ki ponuja nove ravni izvedba. Toda 3D V-Cache ni revolucionaren za predpomnilnik, temveč za način izdelave procesorjev in možna rešitev za enega največjih problemov industrije: smrt Moorovega zakona.

Tudi če ne bi bilo proizvodne krize, je 3D V-Cache še vedno učinkovit način za ponudbo izdelka na ravni navdušencev.

Moorov zakon je napoved, da bodo imeli najhitrejši čipi čez dve leti dvakrat več tranzistorjev kot najhitrejši čipi, ki obstajajo danes. Tranzistor je najmanjša komponenta procesorja in več tranzistorjev običajno pomeni boljšo zmogljivost. Ker so procesorji lahko le tako veliki, izpolnitev pričakovanj Moorovega zakona pomeni doseganje višjega gostoto, večjo gostoto pa dosežemo predvsem z uporabo boljših proizvodnih procesov (imenovanih tudi vozlišča). Skratka, industrija je tradicionalno lahko sledila Moorovemu zakonu z uporabo najnovejšega procesa ali vozlišča.

V zadnjem desetletju je bil Moorov zakon na področju vzdrževanja življenja, ker je bilo razvijanje novih novih vozlišč izjemno težko. Hitrost povečevanja gostote se je tako močno upočasnila, da podjetja morda ne bodo mogla izpolniti pričakovanj Moorovega zakona, kar pomeni, da se tehnološki napredek upočasnjuje. Zlasti predpomnilnik je bil zelo odporen na izboljšave gostote in šele lani je TSMC objavil, da njegova prvotna različica 3nm procesa ne bo imela večje gostote predpomnilnika od 5nm.

3D V-Cache je genialna rešitev tega problema. S postavitvijo večine predpomnilnika procesorja na lasten čiplet lahko AMD nameni več prostora na računalniških čipih logičnim tranzistorjem, ki sestavljajo posamezna jedra in jih je veliko lažje skrčiti kot predpomnilnik. Poleg tega to pomeni, da lahko AMD uporabi starejša, cenejša vozlišča za čipe V-Cache, hkrati pa prihrani vrhunska vozlišča za računalniške čiplete. Že lahko vidimo, da AMD uporablja to teorijo načrtovanja za svoje GPE; RX 7900 XTX in XT imajo en glavni čip GPE, obdan s šestimi drugimi čipleti, ki vsebujejo ves predpomnilnik L3.

Tudi če ne bi bilo proizvodne krize, je 3D V-Cache še vedno učinkovit način za ponudbo izdelka na ravni navdušencev. AMD-ju ni treba oblikovati CPE-ja posebej za igranje iger (kar bi AMD-ju otežilo ustvarjanje dobička), niti ne AMD mora zagotoviti, da imajo njegovi glavni procesorji več predpomnilnika, kot je potrebno (kar bi povzročilo, da bi vsak CPU drago). 3D V-Cache je tako preprost, a tako pravi igralec; možno je, celo verjetno, da bomo videli podjetja, kot je Intel, ponoviti uspeh 3D V-Cache s svojimi čipi predpomnilnika.