ASUS ROG Zephyrus G14 - Test notebooka z AMD Ryzen 9 4900HS

AMD Ryzen 9 4900HS - charakterystyka mikroarchitektury Zen 2 w laptopach

AMD Renoir to już trzecia generacja mobilnych APU, które wykorzystują architekturę Zen - dwa lata temu zaprezentowano pierwszą generację Raven Ridge, którą produkowano w 14 nm procesie technologicznym. Rok później doczekaliśmy się drugiej generacji APU Picasso, gdzie doszły pewne usprawnienia w architekturze Zen+ oraz wykorzystano nowszy, 12 nm proces technologiczny. Obie generacje odznaczały się również wyjątkowo mocnymi zintegrowanymi układami graficznymi, które zostawiały iGPU Intela daleko w tyle. Na początku 2020 roku AMD pokazało trzecią generację - Renoir - która z racji wykorzystania architektury Zen 2 przynosi o wiele więcej zmian. Jest znacznie wydajniej, ale również wzrasta energooszczędność dzięki 7 nm procesowi technologicznemu. Cel jest prosty - ma być znacznie wydajniej, ale nie kosztem obniżenia czasu pracy na baterii. Wręcz przeciwnie - dzięki licznym usprawnieniom oraz modyfikacjom pod tym względem ma być lepiej niż w poprzednich generacjach.

Wykorzystanie 7 nm procesu technologicznego istotnie wpłynęło w nowych jednostkach APU Renoir na zagęszczenie tranzystorów oraz samą wielkość chipów. Dla przykładu 4-rdzeniowy i 8-wątkowy AMD Ryzen 7 3700U posiada chip wielkości 209,78 mm² oraz 4,94 miliarda tranzystorów. Nowe APU AMD Ryzen 9 4900HS, która posiada dwukrotnie więcej rdzeni oraz wątków (8C/16T) ma chip wielkości 156 mm² oraz 9,8 miliarda tranzystorów, co jest ilością niemal dwukrotnie większą. Nowy proces technologiczny od TSMC pozwolił na podwojenie ilości rdzeni oraz tranzystorów, przy jednoczesnej redukcji powierzchni samych chipów - mniejsze wymiary to w rzeczywistości mniejsza ilość wydzielanego ciepła. Sam producent deklaruje tutaj dwukrotnie większy współczynnik perf/watt, a do tego do 20% niższy pobór energii układu SoC.

Procesory APU AMD Ryzen serii 4000 występujące pod nazwą kodową Renoir, zostały zbudowane według założeń architektury Zen 2, będącej pierwszą konkretną ewolucją blisko 2,5-rocznejj architektury Zen, wykonaną w litografii 7 nm FinFET w fabrykach TSMC. Przejście na niższy proces technologiczny zaowocowało wymiernymi korzyściami m.in. niższym poborem energii, zwiększoną ilością tranzystorów (o czym wspomniałem wyżej) i wyższym maksymalnym taktowaniem sięgającym 4400 MHz w przypadku najwyższego w hierarchii układu Ryzen 9 4900H. Zmiany w budowie chipów okazują się być zauważalne - poprawiono m.in. sekcję obliczeń stałoprzecinkowych oraz zmiennoprzecinkowych. Modernizacji doczekała się także fizyczna struktura krzemowych jąder - wcześniejsze układy Raven Ridge oraz Picasso miały tylko jeden klaster CCX z czterema rdzeniami oraz 4 MB pamięci podręcznej cache L3. W układach Renoir znajdują się dwa klastry CCX z maksymalnie 8 rdzeniami oraz 8 MB pamięci cache L3 (po 4 MB na każdy klaster CCX).

Zmodernizowano także sam układ SoC, by był bardziej energooszczędny. Pobór energii układu SoC zredukowano w APU Renoir o 20%, głównie dzięki wykorzystaniu niższej litografii 7 nm. Zredukowano poziom zasilania przy układzie wejścia/wyjścia, zredukowano poziom zasilania dla wbudowanych wyświetlaczy oraz interfejsu PCIe PHY, a także zoptymalizowano moc pod kątem zegarów układu SoC. Nie zabrakło także optymalizacji w celu zmniejszenia opóźnień, gdy procesor znajduje się w stanie zatrzymania. Tutaj przede wszystkim usunięto histerezę, powodującą niepotrzebne straty energii w trybie CPUOff; dwukrotnie zapisano i przywrócono szerokość magistrali w celu zmniejszenia redukcji wejścia-wyjścia, a także przyspieszono firmware oprogramowania Power Management o 33%. Poprawiono także efektywność przejścia mocy w układach Renoir. Dla przykładu w procesorach AMD z serii Picasso występował tylko pojedynczy stan zasilania uaktywniony w interfejsie zarządzania konfiguracją i energią. W nowych APU Renoir występują trzy różne stany zasilania znajdujące się w interfejsie AHCI. Uwzględniono także minimalny czas trwania poszczególnych stanów w systemie operacyjnym w celu optymalnego doboru stanu C służącego do optymalizacji, a także zmniejszenia zużycia energii w trybie bezczynności. Zredukowano także histerezę pomiędzy poszczególnymi stanami energetycznymi poprzez wykorzystanie wskazówek systemu operacyjnego.

Mikroarchitektura Zen 2 dla laptopów przynosi garść różnych usprawnień i nowości, podobnie jak to było w przypadku układów desktopowych. Zastosowano tutaj m.in. nowy układ do przewidywania skoków o nazwie TAGE - Tagged Geometric History Length Branch Predictor. Układ TAGE wykorzystuje kilka różnych tabel, z czego każda kolejna odznacza się coraz większą historią wykonywanych wcześniej skoków, dzięki czemu większość pamięci układu przewidywania może skupić się na przechowywaniu wyłącznie krótkich historii. Nie zabraknie również perceptronowego układu służącego do przewidywania czy skok nastąpi np. w krótkich pętlach. Układy AMD Renoir wykorzystują maksymalnie 32 bajty (pobrane z pamięci cache L1) w jednym cyklu zegara i dekoduje maksymalnie 4 instrukcje w jednym cyklu. Z kolei front-end procesorów Renoir w jednym cyklu zegara może przekazać do wykonania maksymalnie 6 mikrooperacji do części stałoprzecinkowej oraz 4 mikrooperacje do części zmiennoprzecinkowej (wektorowej), co oznacza maksymalnie 10 mikrooperacji na każdy cykl. Nowe układy APU Renoir doczekały się również zmian w sektorze odpowiedzialnym za operacje zmiennoprzecinkowe - oprócz czterech jednostek ALU (jednostki arytmetyczno-logiczne bazujące na liczbach całkowitych) dodano teraz jeszcze trzy jednostki AGU, służące do generowania adresów.

System podsystemu pamięci w mobilnych procesorach opartych o architekturę Zen 2 jest w dużej mierze zbliżony do tego co oferują nam desktopowe procesory AMD "Matiese". Każdy rdzeń ma rozdzieloną pamięć L1 - L1I przechowuje kod natomiast L1D przechowuje dane. Podobnie jak w przypadku desktopowych układów, także tutaj rozmiar zarówno L1I jak również L1D wynosi 32 kB, a także zwiększono pamięć zdekodowanych makrooperacji i przebudowano pamięć L1I oraz L1D jako 8-drożną (8-way), co docelowo ma m.in. ulepszyć efektywność pamięci podręcznej. W przypadku pamięci cache L2 otrzymujemy do dyspozycji 512 kB, która także jest osobna dla każdego rdzenia. W przypadku cache L3 ze względu na rozmiar został zredukowany w APU (Renoir w przeciwieństwie do procesorów desktopowych Ryzen nie ma budowy chipletowej) do maksymalnie 8 MB, a ściślej mówiąc do 4 MB na każdy klaster CCX, który współdzieli tą pamięć.

Usprawnień doczekał się również zintegrowany układ graficzny, w dalszym ciągu bazujący na architekturze Vega, jednak produkowany w 7 nm procesie technologicznym. Pod względem usprawnień, nowych iGPU bliżej do Radeona VII niż do wcześniejszych odsłon Vegi. W przeciwieństwie do poprzednich dwóch generacji APU, układy Renoir otrzymają iGPU z maksymalnie 8 blokami CU. Redukcja powierzchni ma usprawnić efektywność energetyczną, ale i jednocześnie zwiększyć wydajność każdego jednego bloku CU w porównaniu do Picasso - w tym wypadku producent deklaruje do 59% wyższą wydajność. Dla zwiększenia transferu danych, dwukrotnie powiększono interfejs Data Fabric. Dodatkowo z racji przejścia na niższy proces technologiczny, taktowanie rdzenia zwiększyło się do 25% - w przypadku iGPU z 8 blokami CU (Ryzen 7 4800U, Ryzen 9 4900H, Ryzen 9 4900HS) taktowanie wynosi 1750 MHz. Z kolei dodanie kontrolera pamięci DDR4-3200 oraz LPDDR4X-4266 pozwoliło na zwiększenie przepustowości pamięci nawet o 77%. Producent deklaruje iż w przypadku Radeona Graphics z 8 blokami CU, moc obliczeniowa wynosi 1,79 TFLOPS w odniesieniu do obliczeń pojedynczej precyzji (FP32). Współczynnik TDP pozostał na takim samym poziomie i wynosi 15W (dla serii U) oraz 45W (dla serii H oraz 35W dla HS).

Jakie dodatkowe usprawnienia przyniosły zmodyfikowane układy graficzne Radeon Graphics? Kodowanie treści wideo przyspieszono o 31%, dodano pełne wsparcie dla kodeka HEVC wraz z obsługą technologii HDR oraz szerokiej palety barw. Radeon Multimedia Engine obsługuje teraz następujące kodeki: VP9 w przypadku YouTube, co pozwala na płynne odtwarzanie treści 4K w maksymalnie 60 klatkach na sekundę. Dzięki wsparciu dla kodeków H.264 (MPEG-4, 8-bit), procesory AMD Renoir umożliwiają dekodowanie treści wideo w rozdzielczości 4K przy 120 FPS lub kodowanie także w Ultra HD i przy klatkażu dochodzącym do 60 FPS. W przypadku kodeka HEVC (H.265) wsparcie dotyczy zarówno 8-bitowych treści (SDR) jak również 10-bitowych (tutaj ze wsparciem dla HDR oraz WCG) - w obu przypadkach zarówno kodowanie jak również dekodowanie odbywa się w rozdzielczości maksymalnie 4K przy 60 klatkach na sekundę. Pod tym względem układy Renoir będą więc bardziej kompletne i przyszłościowe w porównaniu do starszych jednostek Raven Ridge oraz Picasso.

Nowe układy AMD Renior przynoszą także poprawki pod względem kontrolerów pamięci DDR4, a także rozszerzają porty wejścia-wyjścia. Warto wspomnieć o tym, że procesory AMD Renoir bazujące na mikroarchitekturze Zen 2 posiadają dodatkowe cztery linie PCIe. Celem jest nie tylko natywne wsparcie dla dysków SSD PCIe NVMe na złączach M.2, ale także obsługa bezprzewodowej sieci WiFi 6 oraz opcjonalnie modułów 5G. Dochodzą także dodatkowe porty USB typu C w celu podłączenia większej ilości monitorów o rozdzielczości do 4K włącznie. W przypadku kontrolera pamięci to układy Renoir obsługują w zasadzie dwa różne kontrolery. Pierwszy to DDR4-3200 o przepustowości do 51,2 GB/s. Drugi z kolei to LPDDR4-4266 o maksymalnej przepustowości rzędu 68,3 GB/s.

• « pierwsza
• ‹ poprzednia
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• …
• następna ›
• ostatnia »