Nárůst výkonu CPU za posledních 11 let – AMD vs. Intel | Kapitola 3
Seznam kapitol
První CPU Core, Nehalem byl uveden před jedenácti lety, Phenom II X6 od AMD před devíti. Jak se zvýšil výkon architektur u obou výrobců od roku 2008 do roku 2019, a jak by na tom jednotlivé procesory byly při stejných taktech či počtech jader, se podíváme v aktualizovaném srovnání architektur. Letos jsem přidal Zen 2 a Coffee Lake.
Architektury AMD
Deneb
Jádro Deneb bylo pro AMD požehnáním, stejně tak Phenomy II X4 na něm postavené. Základ čipu zůstal stejný, porovnáním snímků čipů s Agenou je to jasné, rozrostla se ale L3 cache. Ze 2MB u jádra Agena, zde máme 6MB, a to je velký rozdíl. Změn ale bylo mnoho. Hlavní byla změna výrobního procesoru z 65nm na 45nm. Také konečně dorazily paměti DDR3 s taktem 1333 MHz. Vylepšená byla architektura, nárůst vůči předchůdci měl být až 20 procent. Další důležitá vlastnost byly frekvence, konečně se Phenomy dostaly na takt 3 GHz a po přetaktování až nad 4 GHz. Zlepšení přišlo i se spotřebou, zkrátka a dobře Deneb se povedl, přišel ale relativně pozdě.
Thuban
V roce 2010 pak přichází i čipy s jádrem Thuban, jde docela o překvapení, původně byly určené pouze pro servery a Opterony. V desktopu byly obohaceny o Turbo. Nakonec jej ale AMD vydává do desktopu a jedná se o nejlepší krok té doby. Procesory nabízí skvělý multi-vláknový výkon, jsou levné a je o ně zájem. Po dlouhých letech se procesorová divize krapet sbírá a je celkem úspěšná. Na high-end to sice nestačí, ovšem Core i7 je také výrazně dražší. Zajímavý je i pohled na čip samotný, všimněte si, že proti křemíku u Deneb, se přidala pouze dvojice jader – vše ostatní zůstalo stejné, včetně cache. Procesory s jádrem Thuban byly ještě donedávna relativně solidními čipy.
Bulldozer (Zambezi)
Bulldozer je od začátku do konce serverová architektura. Hlavní dominantou je rozdělení jader na moduly, kdy každý z nich nese dvě jádra sdílející některé prostředky. To umožňuje vysokou efektivitu, ovšem jen na papíře – realita byla nakonec jiná. V případě Bulldozeru, se v podstatě opakovalo fiasko prvních Phenomů X4 s jádrem Agena. Jádro šlo na trh uspěchané, nedodělané, se spoustou chyb a nedoladěnou výrobou – nízkými frekvencemi. Slabému výkonu nepomohla ani řada nových instrukčních sad, rychlejší paměti a sofistikovaný návrh pamětí cache. Bolístkou byla sdílená a špatně naprogramovaná FPU jednotka a řada dalších nedodělků. Od začátku bylo jasné, že AMD na dokončení asi neměla peníze, a spousta nápadů se nerealizovala. Pozitivem budiž ale 32nm výroba a celkem solidně nastavená cena.
Piledriver (Vishera)
Když jsem říkal, že se historie opakovala u Bulldozeru, Piledriver tuto skutečnost potvrzuje. AMD to vždy vyjde až napodruhé, stejně jako Deneb zadupal do země Agenu, tak to Piledriver udělal Bulldozeru. Byť je návrh čipu stejný, došlo konečně k opravení spousty chyb, přeprogramování jednotlivých částí, zvýšily se takty a konečně i výkon se dostal, tam kam mířil hned napoprvé. Není to stále ono a na konkurenci to nestačí, jde ale už o solidní řešení za svou cenu. S novým jádrem si dokonce AMD mohlo dovolit uvést 5GHz model, čímž Intelu ukázali, že stále umí překvapit. Pro patici AM3+ je to ale poslední čip. Vše ostatní už bylo APU pro FM2+.
Steamroller, Excavator
Jádra jsou víceméně stejná s původním Bulldozerem, jsou ale zbavená největších chyb a problémů. Na obrázku vidíte čip Bristol Stoney, s jádry Excavator. Modrá plocha je GPU část, žlutá pak skrývá dva dvoujádrové moduly CPU a severní můstek. Myslím, že poslední 28nm APU s jádrem Excavator, tentokrát už do patice AM4 se nebude stavbou uvnitř mnoho lišit od FM2+ Kaveri. AMD se soustředí na Zen, a dávat nějaké větší sumy do posledního APU na bázi Excavator nemá smysl. Jde ale o test umístění PCH čipu do procesoru a vyzkoušení patice AM4.
Zen
Architektura Zen je návrat ke klasické struktuře plnohodnotných jader CPU. AMD zjistilo, že cesta sdílením prostředků v modulu nebyla správná, pro relativně nízko taktovaný čip. Moduly potřebují vysoké takty, což Bulldozer zpočátku neměl a to jej poškodilo na roky dopředu. Zen (Ryzen 1000) je na jednu stranu konzervativní čip, s frekvencemi nad 3 GHz (nejrychlejší 3,7 GHz pro všechna jádra). Ale na druhou stranu je velkou inovací, jde totiž o SOC – celý systém v jednom čipu. Nese severní můstek, SATA, USB řadič a speciální koprocesor.
Nárůst výkonu vůči předchozí architektuře je významný, v multi vlákně až o desítky procent. Také narostlo IPC a celkově došlo k vyladění všech aspektů. První a druhá generace Ryzenů pomohla AMD se vrátit do čela procesorového průmyslu, kde v segmentu stolních počítačů výrazně ohrožuje Intel.
Zen 2
Druhá generace architektury Zen, přinesla spoustu novinek. V prvé řadě 7nm výrobní proces. Také změnu strategie od monolitických čipů k čipletům. Výpočetní jádra s paměťmi cache jsou v malém, samostatném čipletu. V něm není nic dalšího. V současné generaci má čiplet k dispozici osm jader a jejich příslušenství. Jejich kombinací lze produkovat procesory s gigantickým počtem jader. Maximum je nyní 64, od Zenu 3 se ale očekává navýšení tohoto počtu.
Větší čip umístěný ve středu procesoru je pak I/O rozhraním. K němu jsou připojená výpočetní jádra v čipletech, ale i zbytek externích periferií. Nese v sobě paměťový řadič, PCIe rozhraní, SATA, USB a další logiku. Jde o univerzální čip, který lze použít opět v mnoha variacích produktů.
Výkon Zen 2 je díky velkým změnám v architektuře značný a proti první generaci architektury významný. Frekvence se sice nikam výrazně neposunuly, ale stoupl počet jader, výkon IPC i možnosti upgradu. AMD je stále věrné patici AM4+. Zákazník má široké možnosti upgradu do budoucna, což se počítá. O měření nárůstu výkonu je náš dnešní článek, tedy s hodnocením počkejme na závěr.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
