Zen เปลี่ยน AMD จากบริษัทที่ใกล้จะล้มละลายไปสู่การเป็นผู้นำของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ด้วย Zen 4 นี่คือทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้
AMD กลับมาอีกครั้งอย่างยิ่งใหญ่ในปี 2560 จากด้านหลัง ซีพียู Ryzenซึ่งยังมีบางส่วนที่ ดีที่สุดที่คุณสามารถซื้อได้ในวันนี้และทุกอย่างเป็นไปได้ด้วยสถาปัตยกรรม Zen ใหม่ล่าสุดของบริษัท ความสำเร็จของ Zen ได้เปลี่ยน AMD จากที่เกือบจะเจ๊งไปสู่หนึ่งในบริษัทเทคโนโลยีที่โดดเด่นที่สุดในโลก ภายในระยะเวลาหกปี นี่คือเรื่องราวของ Zen การช่วยเหลือ AMD และอนาคตของ Zen จะเป็นอย่างไร
ประวัติโดยย่อของเซน
ที่มา: เอเอ็มดี
ในช่วงปลายยุค 2000 เอเอ็มดีโชคไม่ดี เมื่อไม่กี่ปีก่อน เดสก์ท็อป Athlon ในตำนานและ CPU เซิร์ฟเวอร์ Opteron ดูเหมือนจะพร้อมที่จะโค่นล้ม Intel แต่ในที่สุด AMD ก็สูญเสียการยึดเกาะและ Intel ก็ล้างการกระทำของตน Phenom CPUs ของ AMD ไม่ได้ตัดกับสถาปัตยกรรม Core ของ Intel และบางสิ่งจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงหาก AMD ต้องการเป็นผู้นำอีกครั้ง ดังนั้น บริษัทจึงตัดสินใจพัฒนาสถาปัตยกรรมนี้ที่เรียกว่า Bulldozer และเดิมพันว่าปริมาณงานแบบมัลติเธรดคืออนาคตของการประมวลผล
Bulldozer ไม่ใช่แค่แย่
มันเป็นสิ่งที่แย่ที่สุดที่ AMD เคยคิดขึ้นมา. ประสิทธิภาพแบบเธรดเดียวนั้นไร้ค่า (ชิป FX รุ่นแรกจริง ๆ แล้วช้ากว่าซีพียู Phenom II พวกเขาแทนที่) มันใช้พลังงานจำนวนมากและในตอนท้ายของวันประสิทธิภาพการทำงานแบบมัลติเธรดนั้นดีที่สุด ปานกลาง. ในอีกหกปีข้างหน้า AMD จะต้องอยู่บนสถาปัตยกรรมที่น่ากลัวนี้ในขณะที่ Intel ถึงจุดสูงสุดของอำนาจสูงสุดเกือบจะในทันทีหลังจากการพังทลายของ Bulldozer AMD ตระหนักว่าการทำงานซ้ำง่ายๆ นั้นไม่ได้ช่วยอะไร และเริ่มทำงานกับสถาปัตยกรรมใหม่ล่าสุด สถาปัตยกรรมนี้จะจำลองแบบมาจาก Intel: ประสิทธิภาพสูงแบบเธรดเดี่ยว คอร์และเธรดทั่วไปในอุตสาหกรรม และ ความยืดหยุ่นที่ทำให้เหมาะสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่ซีพียูสำหรับผู้บริโภคระดับล่างสุดไปจนถึงเซิร์ฟเวอร์ระดับสูงสุด ชิป. ต่อมา AMD ได้ตั้งชื่อสถาปัตยกรรมนี้ว่า Zen และการเปิดตัวซีพียู Zen รุ่นแรกในปี 2560 ถือเป็นสิ่งใหม่ จุดเริ่มต้นสำหรับ AMD และแม้ว่า Zen จะเทียบไม่ได้กับสถาปัตยกรรม Core ของ Intel แต่ก็ไม่ไกล ปิด.
ในขณะที่อุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ ผู้คลั่งไคล้ CPU และแม้แต่ AMD เองก็คาดหวังว่าเส้นทางสู่ความเป็นผู้นำด้านประสิทธิภาพนั้นยาวนาน แต่จริง ๆ แล้วค่อนข้างสั้น Zen 2 ซึ่งเป็นรุ่นต่อจาก Zen เปิดตัวในปี 2019 และทำให้ทุกคนแทบช็อกด้วยการทำให้ Intel ตกน้ำ AMD เป็นผู้นำอย่างมากในด้านประสิทธิภาพการทำงานแบบมัลติเธรดในทุกเซกเมนต์ มีประสิทธิภาพด้านพลังงานที่ดีขึ้นอย่างมากใน เวิร์กโหลดแทบทุกอย่าง และยังเหนือกว่า Intel ในประสิทธิภาพแบบเธรดเดียว ซึ่ง AMD ไม่สามารถทำได้มานานกว่าทศวรรษ
จากตรงนี้ เส้นทางของ AMD ก็ง่ายขึ้น ตลาดเซิร์ฟเวอร์เป็น (และยังคงเป็น) พื้นที่ที่สำคัญที่สุดสำหรับ AMD ในการสร้างความก้าวหน้าและโดย เมื่อ Zen 3 ออกมาในปี 2020 AMD ครองตลาด 7% เพิ่มขึ้นจากเกือบ 0% ก่อนที่ Zen จะมา ออก. สิ่งนี้ทำให้ง่ายขึ้นด้วยวิธีการที่ Intel พลาดแผนการที่จะเปิดตัวซีพียู 10 นาโนเมตรอันทรงพลัง ทำให้ AMD ต้องเผชิญหน้ากับชิป 14 นาโนเมตรที่ล้าสมัยและล้าสมัย ซึ่งเป็นสิ่งที่ Intel แย่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา.
ในตอนท้ายของปี 2021 Intel ได้ดำเนินการร่วมกันและเปิดตัวชิป Alder Lake ขนาด 10 นาโนเมตรในที่สุด เห็นได้ชัดว่า AMD หลงทางในตลาดและจมอยู่กับความเป็นผู้นำด้านประสิทธิภาพมากเกินไป เนื่องจาก Intel ไม่มี การแข่งขันที่ต่ำกว่าเครื่องหมาย $ 300 บนเดสก์ท็อปเนื่องจาก AMD ไม่เคยใส่ใจกับการเปิดตัวชิป Ryzen 5000 ที่มีงบประมาณ จำกัด จนกว่า Intel จะบังคับให้ ปัญหา. หลายเดือนหลังจากการเปิดตัว Alder Lake ค่อนข้างหยาบสำหรับ AMD แต่ก็ยังคงครองตำแหน่งเหนือกว่าในตลาดเซิร์ฟเวอร์และกลับมาเป็นผู้นำในการเล่นเกมอีกครั้งด้วย Ryzen 7 5800X3D และ 3D V-แคช.
วันนี้ Zen อยู่ในการทำซ้ำครั้งใหญ่เป็นครั้งที่สี่ โดย Zen 4 จะเปิดตัวในปลายปี 2565 พร้อมกับ ซีรีส์ Ryzen 7000 และ Epyc รุ่นที่ 4 สถาปัตยกรรม Zen เวอร์ชันล่าสุดนี้เน้นที่ประสิทธิภาพสูง ซึ่งตรงกันข้ามกับสถาปัตยกรรม Zen ดั้งเดิมที่เน้นความคุ้มค่ามากกว่า แม้ว่า Zen 4 จะแตกต่างจาก Zen รุ่นดั้งเดิมอย่างเห็นได้ชัด แต่ก็มีปัจจัยพื้นฐานบางอย่างที่ AMD ยังไม่ได้ละทิ้งไป และอาจจะยังไม่ใช่อีกระยะหนึ่ง
CCX, ชิปเล็ต และคอร์
ที่มา: เอเอ็มดี
ในขณะที่ AMD ได้ปรับปรุงหลายสิ่งหลายอย่างในสถาปัตยกรรม Zen ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ก็มีหลายสิ่งหลายอย่างเกี่ยวกับ Zen ซึ่งเป็นความจริงโดยพื้นฐานตั้งแต่เริ่มแรก และสิ่งใหม่ๆ สองสามอย่างที่จะกำหนดทิศทางของเซน ซึ่งไปข้างหน้า. ฉันกำลังพูดถึง CCX, ชิปเล็ต และคอร์ ซึ่งเป็นลักษณะพื้นฐานของชิป Zen สมัยใหม่
สถาปัตยกรรม Zen นั้นทรงพลัง แต่ก็ไม่ยืดหยุ่นเท่ากับการออกแบบที่แข่งขันกันจากบริษัทอย่าง Intel ในขณะที่หน่วยการสร้างที่เล็กที่สุดใน CPU ส่วนใหญ่คือคอร์ แต่สำหรับ Zen มันคือ Core Complex หรือ CCX CCX เป็นคลัสเตอร์ของคอร์และสามารถมี (ในขณะที่เขียน) สอง สี่ หรือแปดคอร์ มีแคช L3 ของตัวเอง และทำงานร่วมกับ CCX อื่นๆ ใน CPU เดียวกัน CCX โดยพื้นฐานแล้วเป็น CPU เต็มรูปแบบสำหรับตัวมันเอง ซึ่งเป็นทั้งสิ่งที่ดีและไม่ดี CCX แต่ละตัวมีความสามารถมากในตัวของมันเอง แต่การสื่อสารระหว่าง CCX นั้นใช้เวลานานมาก ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง
สำหรับ AMD ลักษณะทั่วไปของ CCX ทำให้ยากต่อการเสนอจำนวนคอร์ที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น หาก AMD ต้องการสร้าง CPU 6 คอร์ จะไม่สามารถพัฒนาชิปที่มี 6 คอร์ได้ เนื่องจาก AMD ไม่มี CCX 6 คอร์ ในขั้นต้น AMD มี CCX สี่คอร์เท่านั้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ชิปที่มี CCX สองตัวและปิดการใช้งานคอร์ในแต่ละคอร์เพื่อรับ CPU หกคอร์ วันนี้ AMD ใช้ชิปที่มี CCX แปดคอร์และปิดใช้งานสองคอร์ในนั้นเพื่อลดเหลือหกคอร์ ในทางเทคนิคแล้ว AMD สามารถรวม CCX ที่มีขนาดต่างกันเพื่อให้ได้ตัวเลือกมากขึ้น แต่ฉันจะพูดถึงในภายหลัง
ด้วย Zen 2 AMD ได้พัฒนาชิปเล็ตเพื่อให้ Zen มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ในขณะที่สถาปัตยกรรม Zen ดั้งเดิมเพียงแค่ต่อซีพียูหลายตัวเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้จำนวนคอร์ที่สูงขึ้น Zen ชิปเล็ต 2 ตัวนำเสนอแนวคิดที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงโดยวางคอร์ CPU ไว้บนชิปของตัวเองและวางส่วนอื่นๆ ทั้งหมดไว้บนชิปเล็ต อื่น. การออกแบบ Chiplet ขัดแย้งกับการออกแบบเสาหินแบบดั้งเดิม ซึ่งฟังก์ชัน CPU ทั้งหมดมีอยู่ในชิปตัวเดียว ชิปเล็ตที่มีคอร์เรียกว่า Core Complex Dies (หรือ CCD) ซึ่งสามารถมี CCX หนึ่งหรือสองตัว และชิปเล็ตที่มีทุกอย่างอื่นๆ คือ I/O Dies (หรือ IOD)
ที่มา: เอเอ็มดี
ชิปเล็ตมีประโยชน์มากมายที่สอดคล้องกับเป้าหมายของ AMD ในการสร้างซีพียูอย่างประหยัด ประการแรก การผลิตชิปขนาดเล็กจำนวนมากนั้นถูกกว่าเมื่อเทียบกับชิปขนาดใหญ่ที่มีลักษณะเหมือนกัน ประการที่สอง มันทำให้ง่ายต่อการสร้าง CPU ที่มีจำนวนคอร์สูงมาก เนื่องจากสิ่งที่คุณต้องทำคือเพิ่มชิปให้มากขึ้น บางทีข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดคือความยืดหยุ่น เนื่องจาก AMD สามารถครอบคลุมตลาดเดสก์ท็อปและเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดได้ค่อนข้างมาก CCD หนึ่งชนิดและ IOD สองชนิด ขณะนี้ AMD ยังมีชิปเล็ตแคชที่เรียกว่า 3D V-Cache เพื่อความยืดหยุ่นที่มากขึ้นและ การปรับแต่ง
นวัตกรรมล่าสุดของ AMD คือการเปิดตัว Zen cores ที่มีความหนาแน่นมากขึ้นด้วย Zen 4c สถาปัตยกรรม Zen เวอร์ชันหนาแน่นเหล่านี้เหมือนกับเวอร์ชันปกติทุกประการ ยกเว้นมีขนาดเล็กกว่ามาก ทำให้ CCD 16-core Zen 4c ของ AMD มีขนาดเท่ากับ Zen 8-core 4 ซีซีดี อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นนั้นป้องกันคอร์ประเภท c จากการกดปุ่มความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่คอร์ปกติทำได้ สิ่งนี้ทำให้แกน c-variant ของ Zen เป็นที่ต้องการมากกว่าสำหรับซีพียูที่มีคอร์สูงซึ่งไม่ต้องการประสิทธิภาพแบบเธรดเดียวที่ยอดเยี่ยม
แกนประเภทนี้มีประโยชน์สำหรับการใช้งานของผู้บริโภคเช่นกัน Phoenix 2 APU ของ AMD รวม Zen 4 CCX แบบ 2 คอร์เข้ากับ Zen 4c CCX แบบ 4 คอร์ ซึ่งเป็นกลุ่มแรกที่รวม CCX ที่มีขนาดแตกต่างกัน การใช้สองคอร์ที่แตกต่างกันเรียกว่าสถาปัตยกรรมแบบไฮบริด และแนวคิดทั้งหมดก็คือแบบปกติ คอร์ใช้สำหรับเวิร์กโหลดแบบเธรดเดี่ยวในขณะที่คอร์ประเภท c ช่วยในการมัลติเธรด ปริมาณงาน แม้ว่าชิปนี้จะดูพิเศษเป็นพิเศษสำหรับ AMD แต่ก็สามารถใช้กับ Ryzen APU ระดับล่างได้ในกรณีที่ชิป Phoenix ที่ไม่ใช่ไฮบริดไม่พร้อมใช้งาน
ด้วยสถาปัตยกรรมแบบ Zen ทำให้ AMD มุ่งเน้นที่จะครอบคลุมตลาดในวงกว้างที่สุดโดยไม่ใช้ เสียเวลาและทรัพยากรในการพัฒนาโปรเซสเซอร์ ซึ่ง AMD ไม่สามารถจ่ายได้เนื่องจากขนาดที่ค่อนข้างเล็ก แทนที่จะปฏิบัติต่อแต่ละส่วนของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์แตกต่างกัน AMD ใช้วิธีการแบบทั่วไปและพัฒนาการออกแบบและชิปแต่ละตัวเพียงเล็กน้อยเพื่อให้ครอบคลุมทุกอย่าง ในขณะที่ Intel ทำการออกแบบสี่แบบสำหรับ Alder Lake ซึ่งครอบคลุมเฉพาะเดสก์ท็อปและแล็ปท็อป AMD มีการออกแบบ Zen 3 CCX เดียวที่ใช้สำหรับเดสก์ท็อป แล็ปท็อป และซีพียูเซิร์ฟเวอร์
อนาคตของเซน
การเป็นบริษัทที่มีนวัตกรรมและชาญฉลาดเช่นนี้ จึงไม่ใช่เรื่องง่ายเลยที่จะคาดเดาว่า AMD จะทำอะไรต่อไป AMD ได้เปิดเผยแผนการที่จะเปิดตัวซีพียู Zen 5 ในปี 2024 แต่นอกเหนือจากนั้นเรายังไม่ทราบแน่ชัด บางทีเราอาจเห็น AMD นำเสนอซีพียูแบบไฮบริดที่หลากหลายยิ่งขึ้น หรือแม้กระทั่งบางตัวที่รวม CCD แบบปกติและแบบ c-variant เพื่อนำเสนอสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลกสำหรับเดสก์ท็อปและเซิร์ฟเวอร์
เราไม่สามารถเพิกเฉยต่อคู่แข่งของ AMD โดยเฉพาะ Intel และ Arm เมื่อพูดถึงอนาคตของ Zen แม้ว่า Zen จะเป็นสถาปัตยกรรมที่ดีอย่างปฏิเสธไม่ได้ แต่ความสำเร็จส่วนใหญ่ของ AMD นับตั้งแต่เปิดตัวสถาปัตยกรรม Zen ดั้งเดิมนั้นต้องขอบคุณความผิดพลาดเชิงกลยุทธ์ของ Intel ตลอดช่วงปี 2010 แต่ในที่สุด Intel ก็ไม่เพียงแค่ติดตั้งการกลับมาของตัวเองเท่านั้น ผู้ท้าชิงรายใหม่กำลังใกล้เข้ามาเมื่อ Arm กำลังคืบคลานเข้าสู่พีซีและเซิร์ฟเวอร์ หาก AMD ต้องการรักษาและปรับปรุงตำแหน่ง Zen จะต้องดีขึ้นเรื่อยๆ ในทุกๆ รุ่น