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Zen (microarquitetura)

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Zen é o codinome de uma família de microarquiteturas de processadores de computador da AMD, lançada pela primeira vez em fevereiro de 2017 com a primeira geração de suas CPUs Ryzen. É usado em Ryzen (desktop e mobile), Ryzen Threadripper (estação de trabalho/desktop de alto nível) e Epyc (servidor).

Comparação

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Microarquitetura Zen[1] Zen 2[2] Zen 3[3] Zen 4[4]
Variantes de microarquitetura Zen Zen+[5] Zen 3 Zen 3+ Zen 4 Zen 4c[6]
Processo de fabricação (nm) 14nm 12 nm 7nm 6nm 5nm
Cache µop 2K 4K 6.75K
L1 Dados Tamanho 32 KiB
Caminhos 4 8
Latência 4-8
Instrução Tamanho 64 KiB 32 KiB
Caminhos 8
Latência 4-8
TLB 512-entrada 1024-entrada
L2 Tamanho 512 KiB/core 1024 KiB/core
Caminhos 8
Latência 17 12 14
TLB 1536-entrada 2048-entrada 3072-entrada
L3 Tamanho 2048 KiB/core 4096 KiB/core 2048 KB/core
Caminhos 16[7]
Latência 35 40 46 50
Núcleo máximo da CPU 32 64 8 96[8] 128[9]
Multithreading simultâneo (SMT) Sim
Janela OoO (ROB) 192 224 256 320
Pipeline estágio 19
Decodificar (maneiras) 4 6[10]
Agendador Entradas
Despacho 6
Arquivo de registro Inteiro 84 92 96 224[11]
Ponto flutuante 96 160[11] 192[11]
Fila Instrução 72
Alocação 44
AGUs 2 3

História

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Zen com e sem GPU
Ryzen Epyc MCM
Ryzen Threadripper MCM

Primeira geração

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Ver artigo principal: Zen (primeira geração)

A primeira geração do Zen foi lançada com a série de CPUs Ryzen 1000 (codinome Summit Ridge) em fevereiro de 2017.[12] O primeiro sistema de visualização baseado em Zen foi demonstrado na E3 2016, e primeiro substancialmente detalhado em um evento realizado a um quarteirão de distância de o Intel Developer Forum 2016. As primeiras CPUs baseadas em Zen chegaram ao mercado no início de março de 2017, e os processadores de servidor Epyc derivados do Zen (codinome "Naples") foram lançados em junho de 2017[13] e APUs baseadas em Zen (codinome "Raven Ridge") chegou em novembro de 2017.[14] Esta primeira iteração do Zen utilizou o processo de fabricação de 14 nm da GlobalFoundries.[15] Processadores modificados baseados em Zen para o mercado chinês também foram construídos sob a joint venture AMD-China.

Atualização da primeira geração

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Ver artigo principal: Zen+

Zen+ foi lançado pela primeira vez em abril de 2018,[16] alimentando a segunda geração de processadores Ryzen, conhecidos como Ryzen 2000 (codinome "Pinnacle Ridge") para sistemas de desktop convencionais, e Threadripper 2000 (codinome "Colfax") para configurações de desktop high-end. Zen+ usou o processo de 12 nm da GlobalFoundries, uma versão aprimorada de seu nó de 14 nm.[17][18]

Segunda geração

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Ver artigo principal: Zen 2

As CPUs da série Ryzen 3000 foram lançadas em 7 de julho de 2019,[19][20] enquanto as CPUs de servidor Epyc baseadas em Zen 2 (codinome "Rome") foram lançadas em 7 de agosto de 2019.[21] Os produtos Zen 2 Matisse foram as primeiras CPUs de consumo a usar o nó de processo de 7 nm, da TSMC.[22] Zen 2 introduziu a arquitetura baseada em chips, onde CPUs de desktpo, estações de trabalho e servidores são todas produzidas como módulos multi-chip (MCMs); esses produtos Zen 2 utilizam os mesmos chips de núcleo, mas são conectados a diferentes silício uncore (diferentes matrizes IO) em uma topologia hub e spoke. Esta abordagem difere dos produtos Zen 1, onde a mesma matriz (Zeppelin) é usada em um pacote monolítico simples para produtos Summit Ridge (série Ryzen 1000) ou usada como blocos de construção interconectados em um MCM (até quatro matrizes Zeppelin) para a primeira geração. Produtos Epyc e Threadripper.[23] Para produtos Zen 2 anteriores, as funções IO e uncore são executadas dentro deste IO separado,[24] que contém os controladores de memória, a estrutura para permitir a comunicação núcleo a núcleo e a maior parte das funções uncore. A matriz de IO usada pelos processadores Matisse é um pequeno chip produzido em GF 12 nm,[25] enquanto a matriz de IO do servidor utilizada para Threadripper e Epyc é muito maior.[25] A matriz IO do servidor é capaz de servir como um hub para conectar até oito chips de 8 núcleos, enquanto a matriz IO para Matisse é capaz de conectar até dois chips de 8 núcleos. Esses chips são conectados pelo Infinity Fabric de segunda geração da própria AMD,[25] permitindo uma interconexão de baixa latência entre os núcleos e IO. Os núcleos de processamento nos chips são organizados em CCXs (Core Complexes) de quatro núcleos, interligados para formar um único CCD (Core Chiplet Die) de oito núcleos.[26]

O Zen 2 também alimenta uma linha de APUs móveis e de desktop comercializadas como Ryzen 4000, bem como consoles Xbox de quarta geração e o PlayStation 5. A microarquitetura de núcleo Zen 2 também é usada na APU Mendocino, um sistema de 6 nm em um chip voltado para dispositivos móveis convencionais e outros produtos de computação de baixo consumo com eficiência energética.[27]

Terceira geração

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Ver artigo principal: Zen 3

Zen 3 foi lançado em 5 de novembro de 2020,[28] usando um processo de fabricação de 7 nm mais maduro, alimentando CPUs e APUs da série Ryzen 5000[28] (codinome "Vermeer" (CPU) e "Cézanne" (APU)) e Epyc processadores (codinome "Milan"). O principal ganho de desempenho do Zen 3 em relação ao Zen 2 é a introdução de um CCX unificado, o que significa que cada chiplet de núcleo agora é composto por oito núcleos com acesso a 32 MB de cache L3, em vez de dois conjuntos de quatro núcleos com acesso a 16 MB de cache L3 cada.[29]

Em 1 de abril de 2022, a AMD lançou a nova série Ryzen 6000 para laptops, usando uma arquitetura Zen 3+ aprimorada, trazendo pela primeira vez gráficos RDNA 2 integrados em uma APU para o PC.[30]

Zen 3 com 3D V-Cache foi oficialmente apresentado em 31 de maio de 2021.[31] Ele difere do Zen 3 porque inclui cache L3 empilhado em 3D sobre o cache L3 normal no CCD, fornecendo um total de 96 MB. O primeiro produto que o utiliza, o Ryzen 7 5800X3D, foi lançado em 20 de abril de 2022. O cache adicionado traz um aumento de desempenho de aproximadamente 15% em aplicativos de jogos, em média.[32]

Zen 3 com 3D V-Cache para servidor, codinome Milan-X, foi anunciado no Accelerated Data Center Premiere Keynote da AMD em 8 de novembro de 2021. Ele traz um aumento de 50% em aplicativos de datacenter selecionados em relação às CPUs Milan do Zen 3, enquanto mantém a compatibilidade de soquete com eles.[33] Milan-X foi lançado em 21 de março de 2022.[34]

Quarta geração

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Ver artigo principal: Zen 4

CPUs de servidor Epyc com Zen 4, codinome Genoa, foram oficialmente reveladas no Accelerated Data Center Premiere Keynote da AMD em 8 de novembro de 2021,[35] e lançadas um ano depois, em novembro de 2022.[36] Eles têm até 96 núcleos Zen 4 e suporta PCIe 5.0 e DDR5.

Além disso, o Zen 4 Cloud (uma variante do Zen 4), abreviado para Zen 4c, também foi anunciado. O Zen 4c foi projetado para ter densidade significativamente maior do que o Zen 4 padrão, ao mesmo tempo que oferece maior eficiência energética. Isto é conseguido redesenhando o núcleo e o cache do Zen 4 para maximizar a densidade e o rendimento computacional. Ele tem 50% menos cache L3 do que o Zen 4 e não é capaz de atingir uma freqüência tão alta. Bergamo (série Epyc 9704) tem até 128 núcleos Zen 4c e é compatível com soquete com Gênova. Foi lançado em junho de 2023.[37] Outra linha de produtos de servidor que usa núcleos Zen 4c é o Siena (série Epyc 8004), que tem até 64 núcleos, usa um soquete menor diferente e é destinado a casos de uso que favorecem tamanhos menores, custo, potência e pegada térmica em vez de alto desempenho.[38]

Tanto o Zen 4 quanto o Zen 4 Cloud são fabricados no nó de 5 nm da TSMC.[37]

Além dos processadores de servidor Epyc 7004 (Genoa, Bergamo e Siena respectivamente), o Zen 4 também alimenta os processadores de desktop convencionais Ryzen 7000 (codinome "Raphael"),[39] processadores móveis de última geração (codinome "Dragon Range ") e processadores móveis finos e leves (codinome "Phoenix").[40] Ele também alimenta a série Ryzen 8000 G de APUs de desktop.[41]

Quinta geração

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Ver artigo principal: Zen 5

Zen 5 foi mostrado no roteiro Zen da AMD em maio de 2022.[42] Acredita-se que ele use os processos de 4 nm e 3 nm da TSMC.[43] Ele alimentará os principais processadores de desktop Ryzen 9000 (codinome "Granite Ridge"), processadores móveis de última geração (codinome "Strix Point") e processadores de servidor Epyc 9005 (codinome "Turin").

Zen 5c é uma variante compacta do núcleo Zen 5, voltada principalmente para clientes de servidores de computação em nuvem em hiperescala.[44]

Ver também

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Referências

  1. ↑ «Zen - Microarchitectures - AMD - WikiChip». en.wikichip.org (em inglês). Consultado em 6 de outubro de 2022 
  2. ↑ «Zen 2 - Microarchitectures - AMD - WikiChip». en.wikichip.org (em inglês). Consultado em 6 de outubro de 2022 
  3. ↑ «Zen 3 - Microarchitectures - AMD - WikiChip». en.wikichip.org (em inglês). Consultado em 6 de outubro de 2022 
  4. ↑ «Zen 4 - Microarchitectures - AMD». WikiChip (em inglês). Consultado em 11 de outubro de 2022 
  5. ↑ «Zen+ - Microarchitectures - AMD». WikiChip (em inglês). Consultado em 13 de maio de 2024 
  6. ↑ btarunr (14 junho de 2023). «AMD Zen 4c Not an E-core, 35% Smaller than Zen 4, but with Identical IPC». TechPowerUp. Consultado em 13 de maio de 2024 
  7. ↑ «AMD Ryzen 7 5800H Mobile processor - 100-000000295». www.cpu-world.com. Consultado em 6 de outubro de 2022 
  8. ↑ Bonshor, Gavin (9 de junho de 2022). «AMD Announces Genoa-X: 4th Gen EPYC with Up to 96 Zen 4 Cores and 1GB L3 V-Cache». AnandTech. Consultado em 11 de outubro de 2022 
  9. ↑ Bonshor, Gavin; Smith, Ryan (2 de novembro de 2023). «AMD Unveils Ryzen Mobile 7040U Series with Zen 4c: Smaller Cores, Bigger Efficiency». AnandTech. Consultado em 13 de maio de 2024 
  10. ↑ Frumusanu, Dr Ian Cutress, Andrei. «AMD Zen 3 Ryzen Deep Dive Review: 5950X, 5900X, 5800X and 5600X Tested». www.anandtech.com. Consultado em 6 de outubro de 2022 
  11. ↑ a b c «AMD's Zen 4 Part 1: Frontend and Execution Engine» 
  12. ↑ Anthony, Sebastian (18 de agosto de 2016). «AMD says Zen CPU will outperform Intel Broadwell-E, delays release to 2017». Ars Technica. Consultado em 6 de outubro de 2022 
  13. ↑ Cutress, Ian (20 de junho de 2017). «AMD's Future in Servers: New 7000-Series CPUs Launched and EPYC Analysis». AnandTech. Consultado em 6 de outubro de 2022 
  14. ↑ «HP ENVY x360 Convertible Laptop - 15z touch». HP Official Store 
  15. ↑ Lilly, Paul (23 de julho de 2016). «AMD Shipping Zen In Limited Quantity Q4, Volume Rollout Ramps Q1 2017». HotHardware (em inglês). Consultado em 6 de outubro de 2022. Cópia arquivada em 21 de abril de 2019 
  16. ↑ Bright, Peter (8 de janeiro de 2018). «AMD's 2018 roadmap: Desktop APUs in February, second-generation Ryzen in April». Ars Technica. Consultado em 7 de outubro de 2022 
  17. ↑ Cutress, Ian. «The AMD 2nd Gen Ryzen Deep Dive: The 2700X, 2700, 2600X, and 2600 Tested». Anandtech. Consultado em 7 de outubro de 2022 
  18. ↑ Hruska, Joel (22 de setembro de 2017). «AMD Will Use 'New' GlobalFoundries 12nm Node for Future CPUs, GPUs». ExtremeTech. Consultado em 7 de outubro de 2022 
  19. ↑ Leather, Antony. «AMD Ryzen 9 3900X and Ryzen 7 3700X Review: Old Ryzen Owners Look Away Now». Forbes (em inglês). Consultado em 7 de outubro de 2022 
  20. ↑ «AMD Ryzen 3000 CPUs launching July 7 with up to 12 cores». PCGamesN (em inglês). Consultado em 7 de outubro de 2022 
  21. ↑ «2nd Gen AMD EPYC™ Processors Set New Standard for the Modern Datacenter with Record-Breaking Performance and Significant TCO Savings». AMD. 7 de agosto de 2019. Consultado em 7 de outubro de 2022 
  22. ↑ January 2020, Bill Thomas 15. «AMD Zen 2 specs, price and release date: all about AMD's newest processor tech». TechRadar (em inglês). Consultado em 7 de outubro de 2022 
  23. ↑ «Naples Zeppelin vs. Rome Chiplet (subsection)» 
  24. ↑ «AMD Ryzen 3000 'Matisse' I/O Controller Die 12nm, Not 14nm». TechPowerUp (em inglês). 13 de junho de 2019. Consultado em 7 de outubro de 2022 
  25. ↑ a b c Cutress, Ian (10 de junho de 2019). «AMD Zen 2 Microarchitecture Analysis: Ryzen 3000 and EPYC Rome». AnandTech. Consultado em 7 de outubro de 2022 
  26. ↑ September 2019, Scharon Harding 14. «What Is an AMD CCX? A Basic Definition». Tom's Hardware (em inglês). Consultado em 7 de outubro de 2022 
  27. ↑ Hachman, Mark (20 de setembro de 2022). «AMD Ryzen 7020 'Mendocino' CPUs want low-cost laptops to last all day long». PCWorld (em inglês). Consultado em 15 de maio de 2024 
  28. ↑ a b Ridley, Jacob (8 de outubro de 2020). «AMD Ryzen 5000 – Zen 3 CPU release date, specs, pricing, and performance». PC Gamer (em inglês). Consultado em 7 de outubro de 2022 
  29. ↑ «AMD's Zen 3 Drops November 5 With Major IPC Enhancements -». ExtremeTech. Consultado em 7 de outubro de 2022 
  30. ↑ «AMD Unveils New Ryzen Mobile Processors Uniting "Zen 3+" core with AMD RDNA 2 Graphics in Powerhouse Design». AMD (em inglês). Santa Clara, CA. 4 de janeiro de 2022. Consultado em 15 de maio de 2024 
  31. ↑ AMD at Computex 2021 (em inglês), consultado em 7 de outubro de 2022 
  32. ↑ «Ryzen 7 5800X3D vs. Ryzen 7 5800X: Zen 3 Gaming Shootout». TechSpot (em inglês). Consultado em 7 de outubro de 2022 
  33. ↑ AMD Accelerated Data Center Premiere Keynote (em inglês), consultado em 7 de outubro de 2022 
  34. ↑ WhyCry. «AMD EPYC 7003 'Milan-X' launches March 21st, specs and pricing leaked». VideoCardz.com (em inglês). Consultado em 7 de outubro de 2022 
  35. ↑ Hertz, Jake (15 de novembro de 2021). «AMD Teases More Data Center Processors at 2021 Accelerated Data Center Premiere». All About Circuits. Consultado em 15 de maio de 2024 
  36. ↑ «AMD Launches 4th Gen EPYC "Genoa" Zen 4 Server Processors: 100% Performance Uplift for 50% More Cores». TechPowerUp. 11 de novembro de 2022. Consultado em 15 de maio de 2024 
  37. ↑ a b Smith, Ryan (13 de junho de 2023). «AMD Intros EPYC 97x4 "Bergamo" CPUs: 128 Zen 4c CPU Cores For Servers, Shipping Now». AnandTech. Consultado em 15 de maio de 2024 
  38. ↑ Norem, Josh (18 de setembro de 2023). «AMD Unveils Final 4th Gen Epyc CPU Code-Named Siena». ExtremeTech. Consultado em 15 de maio de 2024 
  39. ↑ Alcorn, Paul (23 de novembro de 2022). «AMD Zen 4 Ryzen 7000 Specs, Release Date, Benchmarks, Price Listings». Tom's Hardware (em inglês). Consultado em 15 de maio de 2024 
  40. ↑ Burek, John (5 de janeiro de 2023). «'Phoenix' and 'Dragon Range' Arrive! AMD Outlines Ryzen 7000 Mobile CPUs, Some With Onboard 'Ryzen AI'». PCMag Australia (em inglês). Consultado em 15 de maio de 2024 
  41. ↑ Cunningham, Andrew (29 de janeiro de 2024). «Ryzen 8000G review: An integrated GPU that can beat a graphics card, for a price». Ars Technica (em inglês). Consultado em 15 de maio de 2024 
  42. ↑ «AMD confirms Zen4 & Ryzen 7000 series lineup: Raphael in 2022, Dragon Range and Phoenix in 2023». VideoCardz.com. 3 de maio de 2022 
  43. ↑ Norem, Josh (21 de fevereiro de 2024). «Report: AMD's Zen 5 Architecture Is Starting Volume Production in Q3». ExtremeTech. Consultado em 15 de maio de 2024 
  44. ↑ Smith, Ryan (9 de junho de 2022). «AMD Zen Architecture Roadmap: Zen 5 in 2024 With All-New Microarchitecture». AnandTech (em inglês). Consultado em 15 de maio de 2024 
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