AMD Ryzen Mobile 4000 Tech Day:U、H、HS 系列產品釋出詳細架構資訊,運算、繪圖持續領先

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Renoir 行動平台架構

如果讀者覺得 Renoir 只不過是 Zen 2 微架構處理器和 Vega 架構繪圖處理器的結合,加上 TSMC 的 7nm 製程,那麼你可能要再三思一下。行動平台與桌上型平台最大的不同,就是電力供應方式,桌上型電腦能夠依靠市電插座提供源源不絕的能量,筆記型電腦則需考慮電池供電情況,追求較佳的能源使用效率。

Ryzen Mobile 4000 系列代號 Renoir,採用單一晶片 SoC 化設計(Intel 採用處理器與晶片組一同封裝),Zen 2 微架構相較前一世代多出 15% IPC,3D 繪圖單一 CU 效能增進 59%,U 系列更為極薄型筆電帶來實體八核心。

Zen 2 微架構已於去年「AMD Next Horizon Gaming Tech Day:揚眉吐氣 Zen 2 微架構深度解析」一文說明,這裡不再贅述,但須留意的是,代號 Matisse 的桌上型版本,單一 CCX 4 個處理器核心共享 8MB L3 快取,代號 Renoir 行動版為單一 CCX 4 個處理器核心共享 4MB L3 快取,L3 快取容量減半,2 組 CCX 再透過 Infinity Fabric 相互溝通。

Zen 2 微架構對比 Zen 微架構,IPC 效能提升 15%,改進內容包含導入 TAGE 分支預測器、2 倍大微運算快取、第三個 AGU、2 倍寬浮點運算單元與路徑(256bit)……等。

Ryzen Mobile 4000 系列代號 Renoir,單一晶片 SoC 設計包含 2 組 CCX,1 組 CCX 包含 4 個實體核心,單一 CCX L3 快取容量調整至 4MB。

相較第二代 Ryzen 12nm 行動處理器,第三代 Ryzen Mobile 4000 系列多執行緒能源效率比值約為 2 倍,約 3 成透過 IPC 與更新設計而來,約 7 成是 TSMC 7nm 的功勞。

顯示繪圖部分是個有趣的地方,依據 AMD 官方說明,Renoir 之所以沒有導入 Navi 系列 RDNA 架構,是由於該架構並無法針對行動平台最佳化,因而繼續整合 Vega 架構,並以此為根基進行微調,使得 Renoir 內部的 7nm Vega 更符合行動平台的需求。

相關調整包含 2 倍寬資料傳輸路徑、低電源狀態轉換最佳化,並調整部分傳輸路徑,讓 CU 能夠運作於更高的時脈,相對過去提升 25%。Renoir 記憶體速度最高也來到 LPDDR4X-4266,相對過往 DDR4-2400 理論頻寬提升 77% 左右,同樣對提升繪圖效能有所幫助。

Renoir 內部整合 7nm Vega 小幅更動,維持 TDP 15W 的熱設計功耗前提之下,每個 CU 的 Time Spy 測試項目效能提升 59%,FP32 峰值效能為 1.79TFLOPS。

相較 12nm Vega,7nm Vega 每 CU 的效能約略提升 59%,這其中約 3 成來自 IPC 與更新設計,大約 7 成為 7nm 製程,與處理器比例相仿。

針對行動平台,Radeon Software 將提供 Power Saver 模式,預先開啟 Radeon Chill、Radeon Image Sharpening、Radeon FreeSync 等功能。

另一個需要加強的地方為視訊影片硬體編碼、解碼能力,AMD 把 Renoir 多媒體引擎稱之為第二代,VP9 支援 8b/10b 色彩深度解碼,效能達 1080p/240FPS 或是 4K/60FPS,H.264 支援 8bit 色深,解碼效能達 1080p/480FPS 或 4K/120FPS,編碼時效能減半。H.265 支援 8b/10b 色深,編碼、解碼效能均為 1080p/240FPS 或是 4K/60FPS,其中也支援 HDR 高動態範圍與 WCG 廣色域內容。

Renoir 內部整合的 Radeon 多媒體引擎為第二代,編碼、解碼效能略有提升,並支援 HDR 高動態範圍與 WCG 廣色域內容。

其餘 SoC 功能區塊,記憶體控制器支援 DDR4-3200 雙通道或是 LPDDR4X-4266 四通道,原生支援 USB Type-C(以 MST 方式支援 2 個 4K 螢幕訊號輸出)以及 USB 3.2 Gen 2,最高 USB 埠數量多出 2 埠。行動版本出於電源效率需求,PCIe 並沒有支援 4.0,還是停留在 3.0 版本,但通道數量再多出 4 條,可用於連接 NVMe SSD、Wi-Fi 6 無線網路卡等。

Infinity Fabric 同樣針對行動平台最佳化。

記憶體控制器支援 DDR4-3200 雙通道或是 LPDDR4X-4266 四通道。

Renoir 行動版本 PCIe 版本僅支援至 3.0,但相較前一代多出 4 條通道,USB 連接埠則是多出 2 埠,詳細對外連接通道資訊應該於之後 reviews’ guide 手冊當中提供。

透過 MST 和 DSC 技術,Renoir 可以透過 USB Type-C 連接埠輸出 2 組 4K 螢幕訊號。

Renoir 內建音訊處理控制器能夠以低功耗方式運作,並支援語音指令喚醒功能。

代號 Renoir 處理器功能方塊圖。

能源效率、電力管理

這次 AMD Ryzen Mobile Tech Day,除了向全世界媒體預告 Ryzen Mobile 4000 系列行動處理器的功能規格演進與效能提升,能源效率與電力管理幾乎佔去簡報時間的一大半,表示 AMD 確實理解自家產品於行動市場的缺點,並且要在這次的 Ryzen Mobile 4000 系列行動處理器徹底解決。

說到能源效率,TSMC 7nm 製程已經可以提供與 Intel 14nm/10nm 製程同級的電晶體性能表現,但光是這些還不夠。Renoir SoC 功能區塊針對行動應用最佳化,包含更為積極的 L3 快取時脈與處理器 Power Gating 策略、降低 I/O 區塊的電力消耗、最佳化 SoC 電源、CPUOFF 進入延遲時間降低 5 倍、提升儲存與復原頻寬,以便降低進入或離開低電源狀態的延遲、電源管理韌體反應速度提升 33%……等。

TSMC 7nm 製程提供行動版處理器不錯的省電根基,但仍需其它設計與管理的配合,如更為積極的時脈調整策略、進入或離開低電源狀態延遲更短……等。

Renoir ACPI 電源管理採用 6.3 版電源狀態定義,從前一世代 Picasso 僅向作業系統提供單一 1 種電源狀態,變更為 Cstate1~Cstate3,讓作業系統可以根據目前的電源狀態與偏好設定(如市電、電池供電,注重效能或是注重續航力),決定可以進入的最深層電源狀態。

Renoir ACPI 電源狀態支援 Cstate1~Cstate3,分別表示能夠進入電源狀態的深度,以便提供多樣化的效能、續航力選擇性。

若是嫌 Ryzen Mobile 4000 系列行動版處理器內建 Radeon Graphics 效能不足,想要搭配 Navi 世代獨立顯示晶片,此時能夠藉由 SmartShift,提升 CPU 或是 GPU 效能表現。SmartShift 是個智慧型 TDP 分配機制,當 CPU 運算工作繁重時,可將 GPU 的 TDP 餘裕分給 CPU,藉此獲得較好的效能表現,反之亦然。

AMD 所提供的數據顯示,相較於關閉 SmartShift,Cinebench R20 多執行緒分數高出 12%,Tom Clancy's The Division 2「湯姆克蘭西:全境封鎖2」遊戲畫面張數表現提升 10%。比較可惜的是,Renoir 內建 Radeon Graphics 與自家獨立顯示晶片目前無法將效能結合起來,需要應用程式、遊戲透過 DirectX 12 或是 Vulkan API 自行調用。

當運算工作偏重於 CPU 或是 GPU,SmartShift 能夠將 TDP 餘裕自由分配,以便於散熱限制之下保有 CPU 或是 GPU 的效能。

使用 SmartShift 技術,偏向 CPU 運算工作的 Cinebench R20 多執行緒分數高出 12%,而偏向 GPU 運算的 Tom Clancy's The Division 2「湯姆克蘭西:全境封鎖 2」遊戲,畫面張數表現能夠提升 10%。

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R.F.
作者

誤入叢林的小白兔,每天爬樓梯到七樓的白癡,幻想自己很瘦的豬,一放假就睡死的bed potato。

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