AMD Zen 6 oficjalnie! To znacznie większa przebudowa, niż myśleliśmy. AMD idzie na całość

AMD ujawniło szczegóły architektury Zen 6, która właśnie debiutuje w serwerowych procesorach EPYC 9006 „Venice”. Zmiany nie kończą się na przejściu do 2 nm i zwiększeniu liczby rdzeni do 256. Firma mocno przebudowała mechanizmy wykonywania instrukcji, zwiększyła pamięci podręczne, poprawiła przewidywanie skoków i przygotowała platformę pod znacznie szybszą pamięć DDR5.

Zen 6 występuje ponownie w dwóch odmianach. Klasyczny Zen 6 jest nastawiony na wysokie taktowanie i wydajność pojedynczego rdzenia, natomiast Zen 6C pozwala upakować znacznie więcej rdzeni w jednym procesorze. Największy EPYC Venice z Zen 6C oferuje aż 256 rdzeni i 512 wątków, podczas gdy klasyczna odmiana kończy się na 96 rdzeniach. Procesory EPYC 9006 są już dostępne w systemach serwerowych. W przypadku Zen 6 pojedynczy kompleks CCX urósł z 8 do 12 rdzeni, a współdzielona pamięć L3 zwiększyła się z 32 do 48 MB. Zen 6C idzie dużo dalej: jeden kompleks mieści 32 rdzenie i aż 128 MB L3, czyli dwukrotnie więcej rdzeni i czterokrotnie więcej pamięci L3 niż odpowiednik poprzedniej generacji. Największy 256-rdzeniowy Venice ma w efekcie 1 GB pamięci L3.

AMD mocno ruszyło też sam rdzeń. Zen 6 nadal korzysta z szerokiego, ośmiodrożnego mechanizmu dispatch, ale zwiększono praktycznie wszystkie bufory odpowiedzialne za utrzymywanie procesora zajętego pracą. Reorder Buffer urósł z 448 do 640 wpisów, fizyczny plik rejestrów z 240 do 352, kolejka odczytów z 64 do 80, a zapisów z 96 do 128 pozycji. Znacznie większe są również mechanizmy planowania instrukcji odpowiedzialne za operacje całkowitoliczbowe i zmiennoprzecinkowe. Przebudowano także front-end. Pamięć operacji urosła do 6,75 tys. wpisów i może dostarczać nawet 18 operacji w jednym cyklu zamiast wcześniejszych 12. Powiększono stos adresów, poprawiono przewidywanie rozgałęzień i skrócono karę za błędną predykcję. To właśnie takie rzeczy mają największe znaczenie dla IPC, bo pozwalają rdzeniowi wykonywać więcej użytecznej pracy bez zwiększania taktowania.

Dużo zmieniło się również w obliczeniach wektorowych. Zen 6 zachowuje 512-bitową ścieżkę AVX-512, ale dostaje pełną obsługę FP16, nowe instrukcje Bit Matrix Multiply oraz dwukrotnie więcej jednostek VNNI INT8. Procesor może teraz wykonywać dwa 512-bitowe albo cztery 256-bitowe odczyty w jednym cyklu. To zmiany wymierzone przede wszystkim w AI, HPC i inne mocno wektorowe obciążenia. AMD podaje dla Zen 6C około 20% wzrostu IPC w zadaniach enterprise/cloud oraz 31% w obciążeniach AI. WCCFTech sprowadza te wyniki do około 27% w szerszym zestawie testów, ale nie oznacza to automatycznie, że przyszły Ryzen Zen 6 będzie o 27% szybszy zegar w zegar w grach czy zwykłych aplikacjach.

Mimo tego skala zmian robi wrażenie. Serwerowy Zen 6 osiąga do 5,3 GHz, czyli o około 300 MHz więcej niż odpowiadające mu konstrukcje Zen 5. Zen 6C dochodzi do 4,1 GHz wobec 3,7 GHz poprzednika. AMD zwiększa więc jednocześnie IPC, taktowanie oraz liczbę rdzeni. Równie duży skok nastąpił poza samymi rdzeniami. Nowa platforma SP7 obsługuje 16 kanałów DDR5, standardowe moduły RDIMM do 8000 MT/s oraz MRDIMM drugiej generacji osiągające aż 12 800 MT/s. Przy pełnej konfiguracji daje to do około 1,6 TB/s przepustowości pamięci. Dochodzą do tego PCIe 6.0 oraz CXL 3.1. AMD deklaruje w wersjach Embedded nawet 2,7x większą przepustowość pamięci względem poprzedniej generacji.

Ciekawa jest także sama konstrukcja Venice. Procesory nadal są chipletowe, ale AMD stosuje nowe rozwiązania do komunikacji pomiędzy poszczególnymi elementami. Obliczeniowe CCD powstają w procesie 2 nm, a system wykorzystuje między innymi piątą generację Infinity Fabric. Firma chce zmniejszyć koszt energetyczny przesyłania danych pomiędzy układami, bo przy 256 rdzeniach właśnie komunikacja zaczyna być jednym z największych problemów.

Pierwsze niezależne testy pokazują zresztą, że nie są to wyłącznie zmiany na slajdach. Tom's Hardware przetestował między innymi EPYC 9996 z 256 rdzeniami oraz 96-rdzeniowego EPYC 9686F. Ten drugi jest szczególnie ciekawy, ponieważ AMD celuje nim w zadania wymagające wysokiej wydajności pojedynczego rdzenia zamiast maksymalnej liczby wątków.

Dla użytkowników desktopów najważniejsze jest jednak coś innego: Zen 6 nie wygląda jak kosmetyczna ewolucja Zen 5. AMD zwiększyło szerokość i pojemność kilku kluczowych struktur rdzenia, mocno powiększyło okno wykonywania instrukcji i przebudowało system pamięci. Nie można jeszcze przenosić serwerowych wyników bezpośrednio na przyszłe Ryzeny, ale sama podstawa jest wyraźnie mocniejsza.