能效與性能並重,Zen4+Zen4c混合架構來了!

2023-11-07     電腦報

原標題:能效與性能並重,Zen4+Zen4c混合架構來了!

AMD旗下採用Zen4核心的處理器產品自上市以來就以出色的性能、極高的能效比和性價比獲得了業界和用戶的廣泛認可,不管是針對工作站和伺服器的EPYC,還是針對消費級市場的銳龍7000,都可以說是戰績非凡。不過,其實在Zen4核心之外還有一款更注重高能效的Zen4c核心,AMD去年10月發布的EPYC 9754處理器就已經通過Zen4c核心在360W TDP的設定下實現了128核256線程的誇張規格。而現在,採用Zen4+Zen4c混合架構、面向移動平台的銳龍7040U處理器也正式登場了。

Zen4c核心:與Zen4 IPC相同,面積更小能效更高

相對Zen4核心來講,Zen4c的設計思路是更高的密度和更高的能效,同時也能提供與Zen4相同的IPC表現。從圖中可以看到,在同樣使用TSMC 5nm先進工藝的前提下,Zen4c核心(Core + L2)相對Zen4核心減少了35%的面積,即從3.84mm2減少到了2.48mm2。不過,Zen4c的二級緩存並沒有因此減少,依舊和Zen4一樣是每核心1MB,所以Zen4c的密度確實是大幅提升了。

可能有朋友會擔心Zen4c核心是「小核」,在規格上有所縮水以犧牲IPC來降低能耗,這樣想的話就完全錯誤了。從核心規格對比來看,AMD Zen4c和Zen4擁有完全相同的規格,支持相同的指令集,關鍵指標也是一樣,同樣支持SMT超線程,因此它們擁有相同的IPC。這一點與Intel從酷睿12代開始的E核+P核異構組合完全不同,E核不管是晶片規格還是頻率規格都與P核相差很遠,性能更是不可同日而語,而這種不對稱的「大小核」設計可能就會導致系統在核心調度方面出現問題而影響執行效率——這樣的問題已經在不少應用中表現出來了。

那麼AMD為什麼選擇在移動平台上使用Zen4c核心呢?原因主要有三方面。首先,Zen4c核心面積更小,功耗更低,卻擁有與Zen4相同的IPC,且在15W以下可以提供更強的性能,因此能效比更加優秀,特別適合追求高能效的移動平台;其次,Zen4c核心面積更小,因此在未來的晶片中更容易擴展核心數量規模,從而實現更強大的多線程性能(128核256線程的EPYC 9754就是最好的例子);再次,Zen4c提供與Zen4相同的IPC但擁有更小的核心,這也非常適合打造入門級的輕薄本產品。

率先內置Zen4c核心的銳龍7040U處理器有兩款,包括銳龍5 7545U和銳龍3 7440U。其中銳龍5 7545U擁有6核12線程,二級緩存+三級緩存總共22MB,其中包含兩個Zen4核心和四個Zen4c核心。此外,它內置Radeon 740M顯卡,基礎頻率3.2GHz、最高加速頻率4.9GHz,TDP 15W~30W可設定。可以看到,除了核心變成了2 Zen4 + 4 Zen4c的組合之外,銳龍5 7545U和銳龍5 7540U規格完全相同。這裡可能就有朋友覺得奇怪了,為什麼銳龍5 7545U加入了Zen4c核心,緩存總量卻沒有減少呢?答案就是:Zen4和Zen4c核心對應的三級緩存並不是固定的(但二級緩存是固定的,都是1個核心對應1MB二級緩存),它們只與具體的產品、CCD封裝有關。

因此,儘管銳龍5 7545U和銳龍5 7540U一樣都是6個核心各自擁有1MB二級緩存、共享16MB三級緩存,總共擁有22MB緩存,不同的只是銳龍5 7545U把其中4個Zen4核心換成了Zen4c核心。具體細節將在以後的測試中得到答案。

根據AMD官方提供的Cinebench R23多線程測試對比數據,採用Zen4核心的銳龍5 7540U與採用Zen4 + Zen4c混合架構的銳龍5 7545U在多線程性能方面各有所長。從圖中兩條曲線的交點可以看到,得益於Zen4c的高能效,在17.5W輸出功率之下,銳龍5 7545U的多線程性能強於全Zen4核心的銳龍5 7540U,而在17.5W之上,全Zen4核心的銳龍5 7540U多線程性能實現反超,輸出功率越高優勢越大。因此,AMD給出的結論是,Zen4核心針對單線程高頻率優化更好,多線程性能隨著功率增加,20W以上表現優於Zen4c;Zen4c核心對於多線程的能效優化更好,晶片尺寸也更小。

此外,遇到突發的工作負載時,系統的調度器優先將它分配給Zen4核處理,從而獲得更好的爆發性能。而兩個Zen4與四個Zen4c的核心組合則是銳龍5 7545U性能與能效的最佳解決方案。

那麼AMD這套Zen4 + Zen4c的混合架構與Intel的P核 + E核「大小核」架構有什麼不同呢?AMD專門列了一個表格來進行對比:

支持的指令集方面,Zen4與Zen4c完全相同,而Intel酷睿的P核與E核支持的指令集則不相同。

IPC方面,Zen4與Zen4c也完全相同,而Intel酷睿的E核IPC是遠低於P核的。

SMT超線程支持部分,Zen4和Zen4c都支持SMT,而Intel酷睿的E核不支持SMT。

Zen4 + Zen4c架構不需要系統之外的核心調度器來保證正確的核心調度,而Intel酷睿的P核 + E核需要專門的調度器。其實Intel的「大小核」在某些應用中因為調度問題導致效率下降已經並不稀奇了,酷睿14代甚至還專門配了一個應用優化器工具來改善這個問題。

Zen4 + Zen4c所有的核心都擁有領先業界的高能效,畢竟是5nm甚至4nm工藝,而Intel同代競品還在使用Intel 7(10nm)工藝,因此在能效方面難以抗衡。

這應該是遊戲玩家最關心的部分。Zen4 + Zen4c架構所有的核心都可以在遊戲中發揮作用,畢竟它們的IPC相同,且共享三級緩存。而Intel的P核 + E核架構只有P核可以在遊戲中發揮性能,當然,大家也不希望E核來計算遊戲應用,畢竟它的性能相對P核來講太弱了。

總結:Zen4 + Zen4c才是真全規格混合架構,能效升級性能不打折!

最後簡單總結一下。Zen4c核心在Zen4的基礎上進一步縮減了晶片面積,從而獲得了更好的能效表現。除此外,Zen4c支持的指令集、硬體規格等等與Zen4完全相同,因此具備與Zen4完全相同的IPC,相對Zen4來講Zen4c在低功率輸出時的多線程性能更加出色,而Zen4則在高頻性能方面表現更好,兩者搭配之後無疑是高性能與高能效兼備的解決方案。同時,正是因為Zen4c與Zen4規格相同的設計,這使得它們不需要作業系統之外的調度器來實現核心負載的調度,對於軟體應用的適應性優於Intel的P核+E核架構。此外,在面對遊戲應用時,Zen4 + Zen4c架構所有的核心都可以全力輸出以提升遊戲性能,而Intel的P核+E核架構只有P核能在遊戲中發揮作用,從這一點來講,也是Zen4 + Zen4c設計更加先進。

目前內置Zen4c核心的銳龍7040U系列處理器包括了銳龍5 7545U與銳龍3 7440U兩款,其中銳龍5 7545U內置兩個Zen4核心與四個Zen4c核心,其它規格與銳龍5 7540U相同。Cinebench R23多線程性能實測中,17.5W以下銳龍5 7545U提供了更強的多線程性能,17.5W以上則是全Zen4核心的銳龍5 7540U更強(不過兩者的性能差異並不大),這也表明了Zen4 + Zen4c架構更適合追求長續航、高能效的筆記本機型。總之,Zen4 + Zen4c混合架構的銳龍處理器出現,意味著AMD在移動平台上相對競品的能效優勢、續航優勢將被進一步拉大,未來用戶也會有更多高能效的AMD輕薄本可供選擇。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/2f3a8dab10296a6ce2a22210516a5ef9.html