Zen 3

Zen 3
Центральный процессор
Производство	5 ноября 2020; 4 года назад (2020-11-05)
Разработчик	AMD
Производитель	TSMC
Технология производства	7 нм
Наборы инструкций	x86-64
Разъём	AM4
Ядра
Zen 2 Zen 4

Zen 3 — кодовое имя микроархитектуры процессоров фирмы AMD, анонс которой состоялся 8 октября 2020 года^[1][2]. В продажу настольные процессоры Ryzen 5000 на базе микроархитектуры Zen 3 поступили в ноябре 2020 г. Zen 3 — преемник микроархитектуры Zen 2, на технологическом процессе 7 нанометров с использованием FinFET-структур^[3]. На основе микроархитектуры Zen 3 выпускается серия процессоров Ryzen 5000 для настольных компьютеров (кодовое имя Vermeer)^[4] и серверные включают процессоры EPYC, серия 7xx3 (кодовое имя Milan)^[5]. Согласно дорожной карте компании AMD микроархитектура Zen 3 Vermeer станет последней, поддерживающей процессорный разъём Socket AM4 и память DDR4. Начиная с Zen 4 планируется переход на память DDR5 и новый разъём для настольных процессоров AM5^[1].

Ключевые особенности архитектуры

Zen 3 значительно улучшен по сравнению с предшественниками: IPC увеличился на 19%, а тактовая частота стала выше.

Как и Zen 2, Zen 3 состоит из двух комплексных матриц ядра (CCD) и отдельной матрицы ввода-вывода, содержащей компоненты ввода-вывода. Zen 3 CCD состоит из одного комплекса ядер (CCX), содержащего 8 ядер CPU и 32 МБ общей кэш-памяти L3, в отличие от Zen 2, где каждый CCD состоит из двух CCX, каждый из которых содержит 4 ядра, а также 16 МБ кэш-памяти L3. Новая конфигурация позволяет всем 8 ядрам CCX напрямую взаимодействовать друг с другом и с кэшем L3 вместо того, чтобы использовать матрицу ввода-вывода через Infinity Fabric.

В Zen 3 (наряду с графическими процессорами AMD RDNA2 ) также реализована технология Resizable BAR, дополнительная функция, появившаяся в PCIe 2.0 и получившая название Smart Access Memory (SAM). Эта технология позволяет процессору напрямую обращаться ко всей VRAM совместимой видеокарты. С тех пор Intel и Nvidia также реализовали эту функцию.

• 
  Ryzen 5 5600X без крышки. Присутствует только один 6-ядерный CCD. Видны контакты для второго CCD.
• 
  CCD кристалл снятый крупным планом в инфракрасном свете. Эта матрица была повреждена в процессе снятия крышки.
• 
  Фото крупным планом платы ввода/вывода

В Zen 3 единый пул кэша L3 объемом 32 МБ разделяется между всеми 8 ядрами в чиплете, в то время как в Zen 2 два пула по 16 МБ разделялись между 4 ядрами в комплексе ядер, которых было по два на чиплет. Такое новое расположение улучшает показатель попадания в кэш, а также производительность в ситуациях, требующих обмена данными между ядрами, но увеличивает задержку кэша с 39 тактов в Zen 2 до 46 тактов и вдвое снижает пропускную способность кэша на каждое ядро, хотя обе проблемы частично смягчаются более высокой тактовой частотой. Общая пропускная способность кэша на всех 8 ядрах, вместе взятых, остается неизменной из-за проблем с энергопотреблением. Объем кэша L2 и задержка остаются прежними - 512 КБ и 12 циклов. Все операции чтения и записи в кэш выполняются со скоростью 32 байта за цикл.

20 апреля 2022 года AMD выпустила R7 5800X3D. Впервые для настольных ПК в ней применен вертикальный 3D-кэш L3. Дополнительные 64 МБ к обычным 32 МБ увеличивают общий объем до 96 МБ и обеспечивают значительный прирост производительности в играх, конкурируя с современными потребительскими процессорами высокого класса, но при этом являясь гораздо более энергоэффективными. За ним последовали модели 5600X3D и 5700X3D для более низких сегментов рынка, а на смену им пришло семейство процессоров Zen 4 7000X3D.

Улучшения

Сравнение схем CCD Zen 2 и Zen 3

Zen 3 получил следующие улучшения по сравнению с Zen 2:

• Увеличение на 19% количества инструкций за такт
• Базовый чиплет ядра имеет один восьмиядерный комплекс (вместо двух четырёхъядерных комплексов в Zen 2)
• Единый пул кэша L3 объемом 32 МБ (для мобильных процессоров его объём составляет - 16 МБ), одинаково доступный всем 8 ядрам в чиплете по сравнению с двумя пулами по 16 МБ в Zen 2, каждый из которых используется четырьмя ядрами в комплексе ядер.
• Единый 8-ядерный CCX (от 2x 4-ядерных CCX на каждый CCD).
• Увеличенная пропускная способность модуля предсказания переходов. Размер целевого буфера L1 увеличен до 1024 записей (против 512 в Zen 2)
• Новые инструкции
  • VAES - 256-битные инструкции векторного AES
  • INVLPGB - широковещательная очистка TLB
  • CET_SS - технология контроля потока / теневой стек
• Улучшенные целочисленные единицы
  • Планировщик целых чисел на 96 записей (вместо с 92)
  • Физический регистровый файл на 192 записи (вместо 180)
  • 10 операций за цикл (по сравнению с 7)
  • Буфер переупорядочения на 256 записей (вместо 224)
  • меньшее количество циклов для операций DIV/IDIV (10...20 с 16...46)
• Улучшенные единицы измерения с плавающей запятой
  • Ширина диспетчеризации 6 мкОп (по сравнению с 4)
  • Задержка FMA уменьшена на 1 цикл (с 5 до 4)
• Дополнительный вертикально расположенный 3D-кеш L3 на 64 МБ (в Ryzen 7 5800X3D)

Техпроцесс 7 нм+

Изначально на презентациях AMD заявляла о планах выпуска процессоров Ryzen 5000 на новом техпроцессе 7 нм+^[6], ключевой особенностью которого является EUV-литография. Однако, спустя некоторое время TSMC запретила использовать в описании процессоров знак "+" ^[7], вследствие чего AMD не могла заявить об использовании нового техпроцесса (как это было с Zen+)^[8].

Процессоры

Настольные процессоры

Ядра (потоки)	Серия и модель		Частота ЦП (ГГц)		Кэш L3	Сокет	TDP	Цена
			Базовая	Макс.
16 (32)	Ryzen 9	5950X	3,4	4,9	64 Мб	AM4	105 Вт	$799
12 (24)		5900X	3,7	4,8				$549
8 (16)	Ryzen 7	5800X3D	3,4	4,5	96 Мб			$449
8 (16)	Ryzen 7	5800X	3,8	4,7	32 Мб			$449
8 (16)	Ryzen 7	5700X	3,4	4,6			65 Вт	$299
6 (12)	Ryzen 5	5600X3D	3,3	4,4	96 Мб		105 Вт	$299
6 (12)	Ryzen 5	5600X	3,7	4,6	32 Мб		65 Вт	$229
6 (12)	Ryzen 5	5600	3,5	4,4	32 Мб		65 Вт	$199
6 (12)	Ryzen 5	5500	3,6	4,2	16 Мб		65 Вт	$159

Настольные гибридные процессоры

Ядра (потоки)	Серия и модель		Частота ЦП ГГц		Кэш L3 МБ	ГПУ		Сокет	TDP Вт	Цена
			Базовая	Макс.		Ядра	Част. МГц
8 (16)	Ryzen 7	PRO 5750G	3,8	4,6	16	8	2000	AM4	65
		5700G								$359
		PRO 5750GE	3,2	4,6					35
		5700GE
6 (12)	Ryzen 5	PRO 5650G	3,9	4,4		7	1900		65
		5600G								$259
		PRO 5650GE	3,4	4,4					35
		5600GE
4 (8)	Ryzen 3	PRO 5350G	4,0	4,2	8	6	1700		65
		5300G								OEM
		PRO 5350GE	3,6	4,2					35
		5300GE

Мобильные процессоры

Ядра (потоки)	Серия и модель		Частота ЦП ГГц		Кэш L3 МБ	ГПУ		Сокет	TDP Вт
			Базовая	Макс.		Ядра	Част. МГц
8 (16)	Ryzen 9	5980HX	3,3	4,8	16	8	2100	BGA1140 (FP6)	45
		5980HS	3,0						35
		5900HX	3,3	4,6					45
		5900HS	3,0						35
	Ryzen 7	5800H	3,2	4,4			2000		45
		5800HS	2,8						35
		PRO 5850U	1,9						15
		5800U
6 (12)	Ryzen 5	5600Н	3,3	4,2		7	1700		45
		5600НS	3,0						35
		PRO 5650U	2,3						15
		5600U
4 (8)	Ryzen 3	PRO 5450U	2,6	4,0	8	6	1600
		5400U

Серверные процессоры

Ядра (потоки)	Серия и модель		Частота ЦП ГГц		Кэш L3		Сокет	TDP Вт	Цена
			Базовая	Макс.	Конфиг.	МБ
64 (128)	EPYC	7763	2,45	3,50	8x 32 MБ	256	SP3	280	$7890
		7713	2,0	3,675				225	$7060
		7713P							$5010
56 (112)		7663		3,50				240	$6366
48 (96)		7643	2,30	3,60				225	$4995
32 (64)		75F3	2,95	4,0				280	$4860
		7543	2,8	3,7				225	$3761
		7543P							$2730
		7513	2,6	3,65	8x 16 MБ	128		200	$2840
28 (56)		7453	2,75	3,45	4x 16 MБ	64		225	$1570
24 (48)		74F3	3,2	4,0	8x 32 MБ	256		240	$2900
		7443	2,85	4,0	4x 32 MБ	128		200	$2010
		7443P							$1337
		7413	2,65	3,6				180	$1825
16 (32)		73F3	3,5	4,0	8x 32 MБ	256		240	$3521
		7343	3,2	3,9	4x 32 MБ	128		190	$1565
		7313	3,0	3,7				155	$1083
		7313P							$913
8 (16)		72F3	3,7	4,1	8x 32 MБ	256		180	$2468

Ссылки

• Процессоры AMD Ryzen 5000 (рус.)
• Сколько фаз питания нужно Ryzen (рус.)

Примечания

1. Joel Hruska. AMD’s Lisa Su Confirms Zen 3 Coming in 2020, Talks Challenges in Notebooks (англ.). ExtremeTech (10 января 2020). Дата обращения: 11 августа 2020. Архивировано 18 августа 2020 года.
2. AMD Says Zen 3 Consumer CPUs Will Launch This Year (англ.). Tom’s Hardware (21 июля 2020).
3. Алексей Сычёв. AMD не видит разницы между версиями техпроцесса для Zen 2 и Zen 3  (рус.). overclockers.ru (9 октября 2020). Дата обращения: 9 октября 2020. Архивировано 12 октября 2020 года.
4. Mark Knapp. AMD Zen 3 release date, specs and price: everything we know about AMD Ryzen 4000 (англ.). TechRadar (6 января 2020). Дата обращения: 11 августа 2020. Архивировано 9 декабря 2021 года.
5. Paul Alcorn. AMD dishes on Zen 3 and Zen 4 architecture, Milan and Genoa roadmap (англ.). Tom's Hardware (5 октября 2019).
6. RDNA 2 и Zen 3 с техпроцессом 7 нм+ выйдут в 2020 году  (неопр.). Дата обращения: 9 апреля 2021. Архивировано 24 мая 2020 года.
7. [rossaprimavera.ru/news/628ec970 Zen 3 не будут маркироваться знаком «+» из-за требований компании TSMC]  (неопр.).
8. Сегодня AMD пояснила: это не означает, что используются нормы TSMC N7+ для этих решений.  (неопр.) Дата обращения: 9 апреля 2021. Архивировано 20 апреля 2020 года.