第二代锐龙核心技术详解

锐龙二代处理器架构改进：优化缓存内存系统，提升频率

在模块化的推土机架构失利之后，AMD就开始研发新一代X86架构，代号叫做Zen（禅），历经波折在2017年正式首发Zen架构的锐龙处理器，大家应该还记得AMD宣称他们提升了40％的IPC性能吧，CEO苏姿丰后来表示他们比预期目标做的更好，实际IPC性能提升了52％。对AMD以及Intel来说，一旦开发出一款成功的X86架构，后续还会围绕这个架构不断优化改进，Zen架构未来还会有Zen 2、Zen 3，前不久还爆出了官方开发Zen 5架构的消息，不过在下一代大更新的架构之前，AMD今年推出的是Zen＋架构，是Zen架构的优化版。

前面我们提过AMD锐龙处理器被人诟病的一个地方就是内存延迟，所以Zen＋架构上AMD优化的重点就是缓存、内存系统，L1缓存延迟减少了13％，L2缓存延迟减少了34％，L3缓存延迟减少了16％，而内存缓存延迟也减少了11％，同时提高了内存控制器支持的频率，达到了2933MHz。

除了延迟之外，Zen架构其他设计跟现在的锐龙一代就没多大差别了，同样都是CCX结构堆出来的8核16线程处理器，支持SMT多线程等等。

架构之外，AMD这一次还改进了SenseMI技术，可以对处理器内部单元进行更好的功耗、性能管理，主要包括①Pure Power：精确功耗控制、②Precision Boost：精准频率提升、③Extended Frequency Range（XFR）：自适应动态扩频、④Neural Net Prediction：神经网络预测、⑤Smart Prefetch：智能数据预读这五项。到第二代锐龙处理器时，Precision Boost、XFR技术都升级到了第二代，具体如下：

Precision Boost 2加速技术

第二代高精度加速技术

为了进一步提高频率，AMD在Ryzen 2000系列上使用了Precision Boost 2加速技术，此前在锐龙APU上已经有关应用，它使用了新的算法来提高加速频率，目前的第一代中AMD把加速频率分为双核及全核两种情况，但是现实中AMD注意到3核及以上核心的加速情况很少见（目前全部应用对多核的支持依然不太乐观），所以在第二代加速技术AMD改了策略，对加速频率使用更精细化的调整，这个过程就是由Fabric控制的。如上图所示，橙色的二代加速技术可以有更多时间呆在加速频率模式下，对消费者来说这就意味着二代锐龙高频率加速持续的时间更长，性能也会更好。

XFR2动态扩频技术

XFR简单来说就动态自适应提升CPU频率，前面的Precision Boost 2加速技术可以根据CPU的电流、温度、最高频率等参数来控制频率，XFR则比较简单，它是根据散热状态来控制频率，因为这个问题是比较好控制的，官方考虑的情况比较保守，而用户可以自行选择更高端的散热器，风冷不行还能上水冷，这时候XFR2就能给用户提供更高的提频空间。

具体能提升多少呢？这要看用户的散热情况，官方介绍的一个情况使用了猫头鹰的NH－D15S散热器，最高可以提升7％的处理器性能。对于这个问题，我们前面评测也验证过了，确实有效。

总之，在架构方面AMD这次针对一代锐龙表现出来的一些问题进行修正，Zen＋架构主要还是优化了缓存、内存延迟，提升了对高频率内存的支持，同时使用了更加先进的SenseMI管理技术，提高处理器核心动态加速频率，同时针对不同的散热环境提升XFR加速频率，用户使用越好的散热器，锐龙二代处理器的频率就越有可能提升到更高水准，进而提升性能。

锐龙二代处理器工艺改进：12nm LP助力频率提升

在优化Zen＋架构的同时，AMD还与GF合作改良制造工艺，锐龙一代使用的是后者的14nm LPP工艺，AMD的Polairs、Vega架构GPU使用的也是这种工艺，而GF的14nm LPP工艺授权自三星，其实更适合用来制造移动处理器，三星在制造高性能CPU上也缺少经验。我们从AMD Vega显卡以及锐龙一代处理器的情况来看，14nm LPP工艺在频率较低的情况下功耗还很理想，但是高频率下能效比就很差了，锐龙处理器上代就止步于4GHz，即便超频也没多少空间了，与Intel的14nm＋＋工艺能轻松制造4．5GHz以上的高频CPU不可同日而语。

现在二代锐龙使用的是12nm LP工艺，实际上也是之前宣传的14nm＋工艺的改名版，在原有14nm工艺上进一步优化，GF官方表示12nm LP工艺比16／14nm FinFET工艺提升了15％的晶体管密度，性能提升10％ ，不过在二代锐龙上，新工艺带来的主要优点如下：

一、频率提升，Ryzen 7 2700X的加速频率可达4．3GHz，比Ryzen 7 1800X的最高4．0GHz高了300MHz，这将改善处理器的IPC性能。

二、功耗降低，与14nm工艺相比，同样的运行范围内电压降低了50mV（0．05V），要知道CPU的功耗跟电压平方成正比，降低电压将有效降低功耗。

三、超频提升，AMD一代锐龙的超频性能很捉急，全核超频能上4．0GHz都是很幸运的，现在AMD表示全核超频能不低于4．2GHz，提升虽然不是很大，不过总比没有好。

简单来说，二代锐龙因为使用了12nm LP工艺，频率有提升，同时功耗也有降低，这让它在面对Intel高频率的八代酷睿处理器时更有竞争力，反正频率差距正在缩小了。

此外，二代锐龙处理器的核心面积依然是213mm2，晶体管数量48亿个，这两个指标相比一代锐龙没有变化，也就是说晶体管密度是一样的。