Поиск, машинное обучение, анализ данных, создание и доставка контента, дополненная и виртуальная реальность, компьютерные игры — список ресурсоёмких задач для компьютерных систем с каждым днём только расширяется.
Когда мы говорим о технологической стороне вопроса, мы обсуждаем две темы.
Во-первых, это постоянно растущая потребность в повышении производительности вычислений.
Что бы ни предлагала полупроводниковая промышленность, конечные пользователи быстро адаптируются и снова просят большего.
Второе – это, конечно, рыночные изменения.
Я работаю в этой сфере более 30 лет, и за это время произошло огромное количество изменений.
Давайте рассмотрим только один пример: появление Всемирной паутины и графического пользовательского интерфейса превратило ПК из инструмента обработки текста в настоящий портал во весь мир, радикально изменив жизнь людей.
В результате у нас есть возможность находить и обмениваться информацией с легкостью, которая раньше казалась недоступной.
Затем устройства стали портативными и получили постоянное подключение к сети — сначала это были ноутбуки, а затем смартфоны и планшеты.
Вскоре произошел взрыв популярности приложений, а огромные объемы данных, которые нужно было хранить, обрабатывать и анализировать, требовали еще больших вычислительных мощностей.
Четыре года назад AMD начала заново изобретать свою высокопроизводительную архитектуру ядра x86, чтобы удовлетворить эти растущие потребности.
Наше предыдущее семейство процессоров продемонстрировало значительный прогресс в энергоэффективности, но эти чипы не были готовы обеспечить необходимый уровень для поддержки ресурсоемких приложений.
Основываясь на этой задаче, мы создали базовый дизайн под кодовым названием «Дзен» буквально с нуля.
При разработке Zen мы хотели разработать новое и современное во всех отношениях ядро.
Архитектура была оптимизирована для повышения производительности, пропускной способности и энергоэффективности, поэтому процессоры могут обрабатывать самые требовательные приложения.
Полученный в результате Zen представляет собой гораздо более мощное решение, ознаменовывающее возвращение AMD на рынок высокопроизводительных устройств, выполняющее на 40 % больше инструкций за такт без увеличения энергопотребления.
1 .
Мы достигли этой амбициозной цели благодаря сосредоточению внимания на производительности и энергопотреблении.
Новая микроархитектура включает значительные изменения в обработку инструкций, структуру выполнения и подсистемы кэширования для более быстрого выполнения задач и параллельного выполнения.
Как мы показали на конференции, проходившей в Стэнфордском университете Горячие фишки 2016 Zen имеет улучшенное предсказание ветвей, выбор правильных инструкций и работает с кэшем микроопераций для лучшего выполнения этих инструкций.
Новая архитектура также поддерживает на 75% большую глубину планирования, увеличивая количество инструкций, а также выполняет больше инструкций параллельно благодаря увеличению ширины инструкций на 50% по сравнению с ядрами предыдущего поколения.
Эта комбинация обеспечивает огромный прирост вычислительной мощности за такт. Но если у вас мощный двигатель, его необходимо заправить топливом.
Мы условно называем этот процесс «кормлением зверя».
А в нашем случае топливом являются данные и инструкции, полученные из памяти.
Мы изменили иерархию кэша, чтобы предоставить чипу 8 МБ кэша L3, общий кэш L2 для инструкций и данных, а также отдельные размеры кэша с низкой задержкой для инструкций и данных.
Одно ядро теперь может обрабатывать кэш в пять раз быстрее, чем предыдущая архитектура.
Блок предварительной выборки ядра Zen имеет решающее значение для пропускной способности и воплощает в себе один из самых сложных алгоритмов, созданных для процессоров.
Устройство предварительной выборки угадывает и определяет, какая инструкция понадобится в следующем такте, основываясь на данных о текущей задаче.
Насколько хорошо вы выполняете задания и насколько быстро вы можете исправлять ошибки — это вопрос не только науки, но и искусства, и с помощью Zen мы добились впечатляющих результатов в этом аспекте.
Значительный прирост пропускной способности Zen по сравнению с процессорами предыдущего поколения обусловлен переходом на архитектуру параллельной многопоточности (SMT).
Такой подход позволяет ядру отслеживать задачи внутри программы, и когда задача приостанавливается в ожидании завершения другой команды или поступления данных, для обработки принимается другая задача, не находящаяся в режиме ожидания.
Таким образом, с программной точки зрения мы получаем дополнительные ресурсы процессора при включении режима SMT. Наконец, о повышении энергоэффективности.
Процессор Zen был разработан для использования в различных устройствах, от ноутбуков с вентиляторным охлаждением до суперкомпьютеров, каждое из которых требует высокой энергоэффективности.
В мире, где прирост производительности на 10 % считается значительным, наша цель — увеличить производительность на 40 % без дополнительного источника питания на первый взгляд казалась невыполнимой.
Однако инженеры AMD сосредоточились на поставленной задаче и нашли новые способы снижения энергопотребления и оптимизации микроархитектуры, а также применения более совершенной схемы управления тактовой частотой.
Приверженность энергоэффективности была заложена в продукт с самого начала: при создании новой конструкции инженеры постарались сэкономить каждый микроватт, а каждая схема была оптимизирована с точки зрения мощности.
В результате даже небольшая часть процессора активно не участвует в работе, она полностью отключается во избежание ненужного энергопотребления, но при разгоне тактовой частоты и увеличении нагрузки процессор демонстрирует очень высокую производительность на ватт. Кроме того, Zen производится с использованием нового 14-нм техпроцесса FinFET. Транзисторы FinFET меньше, экономичнее и эффективнее аналогов предыдущего поколения.
Это выигрышное решение от нашего промышленного партнера позволило нам добиться максимального эффекта при внедрении новой микроархитектуры вычислительных ядер.
А возможности модификаций FinFET-транзисторов позволяют создавать широкий спектр решений: от маломощных с малым потреблением до микросхем для больших нагрузок с более высокими частотами и производительностью.
Какие результаты в конечном итоге принесут все эти нововведения, станет ясно в следующем году, когда на рынке появятся первые продукты с процессорами на базе ядер Zen, но уже сегодня можно сказать, что лабораторные испытания нас впечатляют. Недавно мы продемонстрировали 8-ядерный/16-поточный процессор Summit Ridge для настольных ПК и 32-ядерный/64-поточный серверный процессор Naples. Оба этих процессора ядра Zen вселяют в нас большой оптимизм относительно будущего.
Также важно понимать, что Zen — это всего лишь ступенька на пути к будущему высокопроизводительных вычислений AMD x86. Наша дорожная карта развития включает в себя будущие поколения чипов с дополнительными улучшениями, и наши команды уже сегодня работают над новыми разработками, поскольку постоянные изменения и тенденции производительности продолжают задавать темп для отрасли.
Марк Пейпермастер, старший вице-президент и главный технический директор AMD 
На основе внутренних оценок производительности ядер x86 Zen по сравнению с ядрами x86 «Excavator».
Теги: #Компьютерное оборудование #Процессоры #AMD #Zen #x86
-
Почему Не Нужен Специалист По Юзабилити?
19 Oct, 24 -
Немного О Профессиональной Деформации.
19 Oct, 24 -
Wwdc15. Первый День. Основной Доклад
19 Oct, 24
