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第二代锐龙7 CPU首发评测:一年磨剑 今朝惊喜

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。

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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。

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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。

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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

第二代锐龙7 CPU首发评测:一年磨剑 今朝惊喜

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。

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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。

第二代锐龙7 CPU首发评测:一年磨剑 今朝惊喜

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。

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