Обзор архитектуры AMD Zen 4. В преддверии шторма

Платформа AM4 стала наверно самой удачной за всю историю компании AMD.

Пять лет пользователи могли не менять материнскую плату и все время оставаться в строю, наслаждаясь ежегодным обновлением архитектуры Zen.

Нет, это не просто три буквы, это поколения процессорных архитектур, которые в буквальном смысле заставили «шевелиться» весь кремниевый рынок.

Архитектура Zen первая покоряла новые технологические нормы производства, и первая поразила мир количеством ядер для настольного сегмента.

Мы увидели наконец-то достойную конкуренцию продуктам синего гиганта и серьезный рост IPC.

Теперь мы свидетели новой эпохи, которая скрывается под кодовым словом AM5.

Именно она призвана продолжить путь архитектуры Zen и в ближайшем будущем опять удивить пользователей не только количеством ядер, а и преодолением психологического рубежа в 5 ГГц для многопоточных задач.

Согласитесь, интригует.

Платформа AM5.

Нередко с выходом новых платформ у пользователей возникает вопрос «а для чего менять сокет или чипсет?», если, казалось бы, мы и так имеем уже довольно мощные подсистемы питания, качественную трассировку сигнальных линий и достаточный объём памяти для UEFI.

Давайте разбираться по порядку на примере AM5.

В 2022 гонка технологий энергоэффективности достигла своего апогея, целью которой является достижение максимальной производительности и адаптивность относительно типа нагрузки.

За ширмой этих красивых слов находятся более простое понятие как умное изменение частоты относительно напряжения и нагрузки.

Помимо процессора львиную долю ответственности за это несет и материнская плата, которая должна обеспечивать запрашиваемое питание с должным откликом.

Кроме отклика важным элементом является точность данных, получаемых с различных датчиков, которые контролируют состояние «здоровья» процессора и предоставляют ему более точную информацию относительно текущих возможностей различных регуляторов VRM.

AM5 получила новый высокоскоростной стандарт AMD Serial Voltage 3 (SVI3), ранее представленный в серии мобильных процессоров Ryzen 6000.

SVI3 обеспечивает более точное управление питанием, улучшенный контроль телеметрии и значительно более быструю реакцию на изменение напряжения.

В частности, для настольных решений SVI3 также поддерживает большее количество фаз питания, что будет особенно полезно для high-end материнских плат X670E.

Следующим важным новшеством является стандарт PCI Express 5.0.

Одним из основных различий между каждым поколением PCIe является скорость и пропускная способность.

Говоря на языке цифр, PCIe Gen 5.0 в конфигурации x16 имеет скорость передачи до 32 ГТ/с и пропускную способность до 128 ГБ/с, что ровно в два раза больше, чем у стандарта PCIe 4.0.

Ещё одна проблема, которую призван решить PCIe 5.0 — нехватка питания видеокарте.

Правильно, PCIe 5.0 сможет обеспечить достаточную мощность для видеокарт класса high-end.

PCI-SIG же утверждает, что каждый контакт в основном блоке может поддерживать до 9,2 А.

В сумме это составляет 55,2 А для всего разъема с максимальной поддерживаемой мощностью 662,4 Вт.

С учетом допусков вы получите 600 Вт (300Вт для PCIe 4.0), чего вполне достаточно даже для самой прожорливой видеокарты, но с одним условием — видеокарта тоже должна поддерживать стандарт PCIe 5.0.

Прибавку производительности получат и M.2 NVMe.

Уже сейчас довольно много анонсированных продуктов, которые способны будут преодолеть психологическую отметку скорости чтения в 10 ГБ/с.

Количество процессорных линий PCIe возросло с 24 до 28, для нужд видеокарт выделяется все так же 16, а для NVMe — 8.

Дополнительные 4 линии предназначены для периферии и новых высокоскоростных 20 и 10 Гбит/с USB-портов.

Ключевые отличия между чипсетами с суффиксом E и без заключаются в наличии обязательной поддержки процессорных линий PCI Express 5.0 для «экстремального» чипсета.

Любопытно, но судя по вышеприведённой иллюстрации компания AMD решила не говорить об этом.

Тем не менее наличие поддержки будут определять вендоры материнских плат.

Чипсет B650(E) придётся по душе пользователям, которым не требуется столь большое количество портов и интерфейсов, что в свою очередь позволит существенно сэкономить деньги.

Так же хочу отметить, что теперь платформой AM5 поддерживается вывод изображения через порты USB стандарта Type-C, количество которых равно 3(!).

Присутствует и поддержка WiFI-E6 с DBS/Bluetooth Low Energy 5.2.

Завершает список уникальных нововведений поддержка высокосортной памяти DDR5.

Разница между оперативной памятью DDR5 и ее предшественницей выражается в удвоенной скорости передачи данных.

Новые модули памяти предполагают вдвое большее количество групп банков (8 против 4), при этом число банков в группе остается прежним, равным четырем.

В итоге более быстрая шина данных будет заполнена быстрее, попутно увеличивая эффективность транзакций, так как рост числа групп банков позволяет оставлять одновременно открытым большее количество страниц и тем самым увеличить вероятность доступа к данным.

Увеличение частоты интерфейса памяти обеспечивается удвоением длины пакетов.

Если в DDR4 в один пакет входило восемь последовательных пересылок по шине данных, то в DDR5 их стало 16.

Ширина шины в обоих вариантах оперативной памяти одинакова, 64 бит, DDR5 может похвастаться улучшенной архитектурой каналов.

Каждая планка оперативной памяти содержит два канала, а не один, как у DDR4.

Выигрыш от подобного нововведения позволяет выполнять две разных операции одновременно с одного модуля.

Также каждый суб-канал получил свою 8-битную шину ECC.

Эта функция автоматического исправления ошибок позволяет системам, использующим память DDR5, иметь более высокую стабильность и отсутствие прерываний из-за ошибок.

Рост производительности DDR5 относительно DDR4 также обусловлен тем, что новинка научилась «регенерировать» информацию в ячейках побанково, ранее же эта операция проводилась для всех банков сразу.

Сохранность данных в ячейках требует регенерации заряда через определённые промежутки времени.

В DDR4 этот процесс требовал остановку любых других операций, что по факту периодически блокировало любые полезные операции.

В новой памяти регенерацию для разных банков в группах возможно выполнять поочерёдно, при этом остальные банки остаются доступны для обращений.

Данный подход увеличивает производительность DDR5 на дополнительные 6–9 %.

Также в DDR5 управление питанием перемещается с материнской платы на сам модуль (DIMM).

Модули оснащены 12-вольтовыми ИС управления питанием (PMIC), что позволит лучше контролировать энергопотребление системы.

Также PMIC обеспечивает улучшенную целостность сигнала и более низкий уровень шума.

Последнее изменение — это то, что вы уже наверняка знаете, DDR5 имеют большую емкость и модуль объемом 16 Гбайт становится рекомендуемой стартовой отметкой для любой системы.

Подведя итог данной главы хочется отметить, что новая архитектура процессора просто не могла быть реализована на старой платформе, новшеств не просто много, а очень много.

Платформа AM5 в очередной раз должна стать долгожителем, поддержка планируется как минимум до 2025 года.

Приятным бонусом является поддержка систем охлаждения с креплением AM4.

Единственным, пожалуй, недостатком среди всего перечисленного будет цена.