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Bca3e7564df919310d47595c0b8859d0 終於到了 7 月 7 日 AMD 第三代 Ryzen 桌上型處理器系列的解禁時間,這次不僅透過 chiplet 設計將主流市場核心數量上推至十二核心,單執行緒 IPC 效能追上 Intel Coffee Lake,配套 X570 晶片組更連帶升級至 PCIe 4.0,頻寬翻倍!

chiplet 彈性調配

AMD Zen/Zen+ 世代主流市場處理器採用 SoC 設計,到了這一代 Zen 2 改採 chiplet 設計,主流市場產品採用 1 個主要負責輸入/輸出以及包含記憶體控制器的 IOD(I/O Die),搭配 1 個或是 2 個 CCD(Core Chiplet Die),IOD 已確定採用 GlobalFoundries 12nm 製程,CCD 則是選擇 TSMC 7nm。

1 個 CCD 內部包含 2 個 CCX 和 die-to-die Infinity Fabric,1 個 CCX 為實體四核心八執行緒設計,單一 CCD L3 快取共有 32MB。根據 AMD 釋出的資料,IOD 晶粒面積約為 125mm2,內含 20 億 9 千萬個電晶體;CCD 晶粒面積約為 74mm2,內含 39 億個電晶體。

▲ AMD 第三代 Ryzen 桌上型處理器系列,AM4 腳位封裝內部各晶粒的功能方塊圖。

製程進化到 7nm,處理器微架構也進化到 Zen 2。簡而言之,Zen 2 前端分支預測變更為 TAGE 設計、µOp 微運算快取增至 4096 個條目、2 組浮點運算 Mul 和 Add 單元寬度翻倍至 256bit……等,造就更高 IPC 性能。若是讀者對 Zen 2 微架構有著濃厚的興趣,想了解與 Zen/Zen+ 的異同,可以參考電腦王先前的專題報導

▲ Zen 2 微架構較高層次的功能方塊圖。

另外一個重點,就是每個 CCD 最高可以擁有 32MB L3 快取,縱使此代依舊是 victim 架構,從 L2 排除的指令或是資料才進入 L3 快取,但能夠有效解決 chiplet 設計和 Infinity Fabric 記憶體存取延遲。AMD 表示此類大型快取設計將以「Game Cache」進行市場行銷,遊戲效能提升程度甚至比記憶體頻率來得有效。


▲AMD GameCache 宣傳影片。

▲ 第三代 Ryzen 桌上型處理器系列 Ryzen 7 以下採用與過去相同的包裝形式,Ryzen 9 則有新版包裝。

▲ Ryzen 9 3900X 採用硬質紙盒,內容物沒有變動,包含 1 顆處理器、Ryzen 貼紙、說明書,以及 1 個 Wraith Prism 散熱器。

▲ Wraith Prism 散熱器側邊仍舊保留 L 低轉速與 H 高轉速指撥開關,亦可透過 +12V、G、R、B 或是 USB 連接方式同步控制發光效果;散熱器採用 4 根 6mm 熱導管直觸設計,並預先塗上散熱膏。

多種功能強化

自動頻率調節部分,第三代 Ryzen 桌上型處理器系列繼承 Precision Boost 2 和 XFR 2 特色,Precision Boost 2 可根據目前執行緒數量以及運算吃重程度,自動調整各核心的運作頻率,讓單執行緒、雙執行緒、3 執行緒~多執行緒運作狀況均可擁有最佳的效能表現。XFR 2 則是型號尾綴 X 的專屬功能,若是玩家採用較強的散熱器,則能夠自動超頻至比原廠規格更高的時脈(以 25MHz 為最小調整單位)。(註:第三代 Ryzen 桌上型處理器系列無 tCtl 溫度偏移值設定。)

Precision Boost Overdrive 則以主機板處理器供電轉換輸出能力有關,主機板可回報供電轉換區最大輸出功率,若是供電轉換可提供更多的電流,處理器核心同樣也可以自動超頻至更高的運作時脈(最高 +200MHz)。AMD 最新資訊指出,第三代 Ryzen 桌上型處理器(Ryzen 5 以上)Precision Boost Overdrive 不僅止於 X570 晶片組,先前已發售 300 系列或是 400 系列晶片組主機板,只要完成 UEFI BIOS 更新能夠安裝新款處理器,自然擁有 Precision Boost Overdrive 功能。


▲AMD 資深技術行銷經理 Robert Hallock 說明第三代 Ryzen 桌上型處理器系列 Precision Boost Overdrive 與主機板 VRM 供電能力關係式。

第二代 Ryzen 與 Ryzen Threadripper 處理器,官方記憶體支援性提升至 DDR4-2933,倘若是玩家自行挑戰更高的記憶體時脈,則因處理器 Infinity Fabric fclk 時脈與 DDR4 memclk 等效時脈相互掛勾,造成 DDR4 記憶體超頻性不佳。

第三代 Ryzen 桌上型系列處理器官方支援記憶體頻率,一舉提升至 JEDEC DDR4-3200 規格,在 4 條 DIMM 均插滿記憶體的情況下,single rank 模組可達 DDR4-2933、dual rank 模組可達 DDR4-2667。ECC 類型記憶體模組仍然在處理器支援列表當中,但交由主機板製造商決定是否加入。

▲ 第三代 Ryzen 桌上型系列處理器記憶體頻率對照表。

為了增加 DDR4 記憶體時脈超頻支援性,當記憶體等效時脈調整成超過 DDR4-3733、DDR4-3866 以上時,Infinity Fabric fclk 時脈與 DDR4 等效時脈自動改採 1:2 除頻比例。第三代 Ryzen 桌上型系列處理器可藉由 1:2 獲得更好的 DDR4 時脈支援性,但此時 Infinity Fabric 運作時脈下降,不見得可以擁有更好的記憶體讀寫效能。

▲ 當 DDR4 記憶體等效時脈達 DDR4-3866 以上,Infinity Fabric 運作時脈將只有記憶體等效時脈一半,雖然因此獲得更高的記憶體頻率,但整體效能不見得線性成長。

與此同時,已知 Micron 和 Samsung 開始大量出貨原生 JEDEC DDR4-3200 記憶體顆粒,由於 Samsung 原廠記憶體模組並未在台販售,因此使用者可以期待接下來幾個月,Micron/Crucial 與其它記憶體模組廠陸續推出原生 JEDEC DDR4-3200 記憶體模組。

AMD 同時趁此機會,將第三代 Ryzen 桌上型處理器系列 PCIe 規格升級為 4.0,傳輸介面採用 16GT/s 速率,單通道單向頻寬約為 1969MB/s,為前一代 PCIe 3.0 的 2 倍。只是顯示卡採用 PCIe 3.0 x16 相較 PCIe 2.0 x16 效能進步幅度不大,PCIe 4.0 x16 預計也不會有所變化。

▲ GIGABYTE AORUS NVMe Gen4 SSD 2TB 在 PCIe 4.0 和 PCIe 3.0 規格的速度差異。

▲ 首批支援 PCIe 4.0 x4 的 SSD 均採用 Phison PS5016-E16 控制器,GIGABYTE AORUS NVMe Gen4 SSD 額外附加 1 組純銅散熱器。

話雖如此,升級至 PCIe 4.0,可使用一半通道數量達成與 PCIe 3.0 相同的介面頻寬,因此對於 PCIe 通道數量較少的介面卡、SSD 而言,PCIe 4.0 依舊有其意義。另一層級的考量,第三代 Ryzen 桌上型處理器系列能夠將預計予顯示卡使用的 PCIe 4.0 x16 通道,往下拆分成 4 組 PCIe 4.0 x4 分給 SSD 使用,藉此達成原先只能在 HEDT 平台出現的高速儲存應用。

▲ 在 GIGABYTE X570 Master 的 UEFI 介面當中,可將處理器 PCIe 4.0 x16 通道拆分成 4 組 PCIe 4.0 x4。

AM4 平台預計使用至 2020 年,AMD 也信守承諾維持此平台相容性,過去 300 系列晶片組(A320 除外)、400 系列晶片組可以安裝第三代 Ryzen 桌上型處理器系列,但僅提供 PCIe 3.0 規格。X570 晶片組主機板也能夠相容至第二代 Ryzen 桌上型系列處理器,但因處理器與 X570 之間採用 PCIe 3.0 連結,即便 X570 晶片組仍舊可以透過 PCIe 4.0 連結週邊裝置或是 SSD,但頻寬會被侷限於 PCIe 3.0 x4。

▲ AMD Ryzen 桌上型處理器系列與 300 系列、400 系列、X570 晶片組的相容性列表。

Ryzen Master 進化

第三代 Ryzen 桌上型處理器系列 AM4 內部分成 1 個 IOD 晶粒與 1 個或是 2 個 CCD 晶粒,以及些許的功能變動,在 Windows 作業系統負責超頻工作的 Ryzen Master 軟體也隨之改版。

處理器核心超頻部分,Ryzen Master 依照 CCD>CCX>實體核心方式排列,使用者亦可自由選擇各核心、各 CCX、各 CCD 超頻時是否連動。若是內含 2 個 CCD 的處理器型號,同樣有著 Creator Mode 核心數量全開,或者 Game Mode 僅開啟單一 CCD 享有全部 TDP 餘裕。

▲ 主機板 UEFI BIOS 可調整超頻選項,Ryzen Master 幾乎全部包下,並隨著第三代 Ryzen 桌上型處理器系列略為修改畫面排版。

▲ Ryzen Master Control Mode 分為 Default、Precision Boost Overdrive、Auto Overclocking、Manual 等 4 種。

▲ 最具超頻淺力的核心依舊採用金星、銀星方式標註,玩家亦可選擇核心、CCX、CCD 超頻頻率是否連動調整。

▲ Memory Control 提供連動開關選項,Coupled Mode:ON 表示 Infinity Fabric 時脈跟隨記憶體等效時脈,Coupled Mode:OFF 表示採用 1:2 比例。

更貼心的軟體變化,在於第三代 Ryzen 桌上型處理器系列上市之前,AMD 即與 Microsoft 合作,Windows 10 May 2019 1903 版本能夠針對處理器的核心拓樸結構,調整工作排程器的行為。UEFI 導入的 CPPC2 ACPI 電源管理介面,能夠讓處理器自行依據工作負載量選擇運作時脈,相對於透過作業系統 pState 選擇方式,將調整延遲從約 30ms 下降至  1ms~2ms。

 

(下一頁:X570 晶片組主機板設計)

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R.F.
1.  R.F. (發表於 2019年7月08日 02:19)
To 藍如水:
真的耶,感謝指正,筆者腦袋這幾天也縮缸了......

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