AMD هسته های Zen 6 را برای سرعت کلاک سریع تر به کار می برد

AMD پس از نمایش Epycs 256 هسته ای خود برای بیش از یک سال، سرانجام آماده است تا در مورد تغییرات معماری هسته Zen صحبت کند که نه تنها این امکان را فراهم می کند، بلکه در نهایت نسل بعدی پردازنده های Ryzen خود را در رایانه های شخصی دسکتاپ و موبایل قدرت خواهد داد.

در طی یک رویداد مطبوعاتی در لاس وگاس هفته گذشته، AMD از آخرین هسته‌های Zen خود استفاده کرد، که به طور متوسط ​​27 درصد افزایش دستورالعمل‌ها در هر ساعت (IPC) را در انواع مختلف هوش مصنوعی و بار کاری سرور، همراه با ساعت‌های تقویت‌شده از 4.1 تا 5.3 گیگاهرتز می‌دهد. ما انتظار داریم که تا مدت ها فرکانس های بالاتری را در تراشه های مصرف کننده ببینیم، اما AMD هنوز کاملا آماده صحبت در مورد Ryzen نیست.

عملکرد CPU تابعی از قدرت، IPC و ساعت است و با افزایش هر سه، هسته‌ها به یکی از بزرگ‌ترین جهش‌های نسلی شرکت تبدیل می‌شوند.

داستان دو هسته ای

همانند نسخه‌های قبلی Epyc، Zen 6 یک هسته نیست. این در دو طعم ارائه می شود: یک نوع بهینه سازی فرکانس (Zen 6) و یک نسخه بهینه تراکم (Zen 6c).

این تقسیم‌بندی به راه‌اندازی AMD Bergamo Epycs در سال 2023 برمی‌گردد که 128 هسته فشرده Zen 4c را فقط در هشت چیپ‌لت قرار داد. اولین تراشه به دلایل واضح با تراشه نسبتا جدید Efficient (E-cores) اینتل مقایسه شد. اما زیر کاپوت، Zen 4c AMD هیچ شباهتی به آنچه اینتل انجام می داد نداشت. هسته خود تقریبا مشابه Zen 4 بود. آن به سادگی ساعت ها و مقداری حافظه پنهان در هر هسته را با یک CPU فشرده تر معامله کرد.

تنها تفاوت بین اجرای برنامه در برگامو یا جنوا سرعت اجرای آن بود. این را نمی توان در مورد هسته های P و E اینتل که از ISA های متفاوتی استفاده می کردند، گفت.

این یک ویژگی مشخص و مزیت معماری هسته فشرده AMD از طریق Zen 5 بود که به آن اجازه می داد قطعات تورین را با حداکثر 192 هسته بدون نگرانی کاربران در مورد اینکه آیا برنامه آنها روی یک هسته فشرده اجرا می شود یا خیر ارسال کند.

با Zen 6c، حداقل همانطور که ما آن را درک می کنیم، این فلسفه تا حد زیادی بدون تغییر است. هر دو Zen 6 و Zen 6c ISA یکسانی دارند و ساعت متمایز کننده اصلی است. تفاوت‌های ریزمعماری دیگری بین این دو هسته وجود دارد که برای متعادل کردن سرعت IPC و کلاک به طور مؤثرتری طراحی شده‌اند.

با نگاهی به بلوک دیاگرام هسته، این بلافاصله مشخص نیست. Zen 6 و Zen 5 ظاهر و باطن بسیار مشابهی دارند.

اگر افزایش 20 تا 31 درصدی IPC برای بارهای کاری ابری و هوش مصنوعی که AMD نسبت به Zen 5 ادعا می کند، هسته را تکرار شونده نمی نامیم. این نشان می دهد که هسته برای هسته، یک Venice Epyc مبتنی بر Zen 6c با فرکانس 4.1 گیگاهرتز باید عملکردی برابر با Turin Epyc در حال اجرا داشته باشد.

این یک جهش بسیار قابل توجه است، اما فقط به این دلیل که AMD شاهد ارتقای عملکرد نسلی در سرورهای سازمانی و بارهای کاری ابری است، به این معنی نیست که ما همان دستاوردها را در سمت مشتری خواهیم دید. بسیاری افزایش عملکرد تقریبا 5 درصدی را که علاقه‌مندان به رایانه‌های شخصی بازی با سری Ryzen 9000 گزارش کرده‌اند، به یاد می‌آورند، که منجر به تغییر تاسف‌آور عبارت «Zen 5 درصد» شد.

این اتفاق به این دلیل بود که موتورهای بازی در آن زمان به سادگی دارای گلوگاه CPU نبودند و هسته های سریعتر فقط می توانستند سقف را تا حد زیادی بالا ببرند. با این حال، مایک کلارک، یکی از همکاران AMD و "پدر ذن" به ال رگ می گوید که خریداران رایانه های شخصی انتظار بیش از 6 درصد سود از Zen 6 دارند.

ما در اینجا مجموعه‌ای از بهینه‌سازی‌های معماری سطح پایین را نادیده می‌گیریم، اما طبق گفته کلارک، یکی از بزرگترین محرک‌های عملکرد در قسمت جلویی بود. Zen 5 یک قسمت جلویی دوگانه را معرفی کرد که برای بارهای کاری ساده عالی عمل می کرد، اما در مواجهه با بارهای پویاتر، بخار زیادی را از دست داد.

کلارک گفت: «تیم Zen 6 برای آن دسته از حجم‌های کاری بزرگ‌تر که ماهیت دوقطبی دارند، کار واقعا خوبی انجام داد. "این چیزی نیست که به دست بیاید. شما آن را به خوبی در یک نمودار بلوکی نمی بینید. به نوعی ظریف است... اما یک اهرم بزرگ است."

یکی دیگر از عوامل انتقال به یک زمانبندی توزیع شده در خط لوله خارج از دستور بود. یکی از بزرگترین محرک های عملکرد در هسته های CPU مدرن این است که دستورالعمل ها را به ترتیبی که دریافت می کنند اجرا نمی کنند. در عوض، آنها دستورات را طوری مرتب می‌کنند که واحدهای اجرایی هسته را با جریان ثابتی از دستورالعمل‌ها تغذیه کنند.

اینجاست که بزرگترین تفاوت بین Zen 6 و Zen 6c را می بینیم. برای محاسبه ساعت‌های کندتر هسته دوم، AMD صف‌های عمیق‌تری به زمان‌بندی هسته داد، که کلارک به ما می‌گوید در بارهای کاری با تأخیر بالاتر کمک می‌کند. در همین حال، با توجه به آنچه می‌دانیم، صف کم‌عمق‌تر Zen 6 به آن امکان می‌دهد با انرژی کمتر ساعت بالاتری داشته باشد.

در نهایت، در باطن، AMD چندین تغییر ظریف ایجاد کرد که باید پیامدهای عمده ای برای بارهای سنگین بردار، از جمله هوش مصنوعی داشته باشد. یکی از مهمترین موارد، توانایی انجام چهار بار AVX2 یا دو بار AVX-512 در هر سیکل بود.

در حالی که این کار عملکرد AVX-512 را چندان بهبود نمی بخشد، اما برای برنامه هایی که برای استفاده از آن به روز نشده اند، هسته اکنون می تواند دو برابر بارهای بیشتری را انجام دهد، که باید توان عملیاتی را برای برنامه های قدیمی بهبود بخشد. این باید مفید باشد، به ویژه در رایانه های شخصی، که در آن عدم پشتیبانی کامل اینتل از AVX-512، AVX2 را به کمترین مخرج مشترک برای بسیاری از نرم افزارها تبدیل کرده است.

این بدان معنا نیست که AVX-512 در این نسل مورد علاقه قرار نگرفت. برای کسانی که بارهای کاری هوش مصنوعی را روی CPU ها اجرا می کنند، Zen 6 اکنون به طور بومی از انواع داده های FP16 پشتیبانی می کند. قبلا FP16 پشتیبانی می‌شد، اما نیاز به اضافه کردن داده‌ها به FP32 داشت، که به این معنی بود که دقت پایین‌تر از نظر کارایی زیاد خرید نمی‌کند. این دیگر در Zen 6 وجود ندارد.

و در حالی که ما در مورد شتاب هوش مصنوعی هستیم، کلارک خاطرنشان می‌کند که Zen 6 لوله‌های VNNI-INT8 را از دو به چهار دوبرابر کرده است و به طور موثری برای بارهای کاری که از آن پشتیبانی می‌کنند، توان عملیاتی را دو برابر می‌کند.

غذا دادن به جانور

اگرچه پردازنده‌های Zen 6 AMD به طور دقیق بخشی از هسته نیستند، یکی از بزرگترین عدم تقارن‌های مرتبط با هسته‌های بهینه‌شده فرکانس و چگالی آن را نیز برطرف می‌کنند.

اگر به برگامو برگردیم، انتخاب یک Epyc با تراکم بهینه‌سازی شده فقط به قیمت ساعت‌ها انجام نمی‌شود، بلکه حافظه پنهان نیز تمام می‌شود. هر چیپلت Zen 4c یا Zen 5c دارای دو برابر تعداد هسته بود، اما همان مقدار حافظه نهان L3.

با Zen 6 و Zen 6c، ممکن است برخی از ساعت‌ها را رها کنید، اما حافظه نهان برای هر هسته اکنون 4 مگابایت ثابت است. همانطور که در ماه سپتامبر در یک غواصی عمیق در Venice بحث کردیم، هر یک از هشت دای CPU این پردازنده به ترتیب دارای 12 یا 32 هسته و 48 و 128 مگابایت است.

مزیت در اینجا این است که کاربران هنگام بهینه سازی پشته های نرم افزاری خود در برابر پردازنده های Epyc AMD نیازی به نگرانی در مورد ISA های مختلف یا سلسله مراتب کش ندارند. این را نمی توان در مورد پردازنده های Xeon اینتل گفت.

همانطور که قبلا اشاره کردیم، هسته‌های عملکرد و کارایی Chipzilla از ریزمعماری‌های مختلف، ISA، سلسله مراتب کش، ساعت‌ها و حتی هسته‌های خود به‌صورت متفاوتی استفاده می‌کنند. اگر حجم کاری دارید که از رجیسترهای بردار چربی مانند AVX-512 یا شتاب دهنده‌هایی مانند AMX استفاده می‌کند که روی هسته‌های P اینتل به خوبی کار می‌کنند، اما حتی روی هسته‌های E آن‌ها اجرا نمی‌شوند، این می‌تواند باعث سردرد واقعی شود.

این، همراه با پشتیبانی از SMT (Hyperthreading)، که اینتل در حال حاضر آن را حذف کرده است، می تواند به خانه ذن کمک کند تا سهم بیشتری از بازار را نسبت به رقیب دیرینه خود کسب کند. ®