هرآنچه درباره معماری AMD Zen 3 و پردازنده‌های رایزن 4000 می‌دانیم

معماری جدید AMD به‌نام Zen 3 امسال به بازار معرفی می‌شود. رونمایی معماری جدید به‌معنای آماده‌شدن برای عرضه‌‌ی پردازنده‌هایی قدرتمندتر خواهد بود که از بهترین طراحی و معماری تیم قرمز تا امروز بهره می‌برند. معماری Zen 3 در کل خانواده‌ی نسل بعدی محصولات AMD استفاده می‌شود. از میان محصولات مهم آتی می‌توان پردازنده‌های رومیزی Ryzen 4000 Vermeer را نام برد که قطعا در زمان معرفی و عرضه، رقابتی داغ را برای قرارگرفتن در صدر بهترین پردازنده‌ها در رسانه‌های سخت‌افزاری شروع می‌کنند. پردازنده‌های لپ ‌تاپ رایزن ۵۰۰۰ نیز از همین معماری برخوردار هستند. از پردازنده‌های قدرتمند مبتنی‌بر Zen 3 نیز می‌توان به پردازنده‌های دیتاسنتر EPYC Milan اشاره کرد.

اولین نسخه از معماری Zen رویکردی جدید را در طراحی پردازنده به بازار تراشه‌های رومیزی معرفی کرد. همین معماری باعث شد تا تیم قرمز هم از ورشکستگی فرار کند. تراشه‌هایی که ابتدا به‌نام Naples و بر اساس معماری جدید تولید شدند، زمینه را برای طراحی مبتنی‌بر چیپلت فراهم کردند که امروزه به‌عنوان استانداردی در صنعت شناخته می‌شود. همین پردازنده‌ها باعث شدند تا ترکیب تعداد هسته و قیمت پردازنده وارد سطح جدیدی شود و بازار از نوآوری‌های نه‌چندان مهم بازار تک‌قطبی رهایی یابد.

موفقیت AMD با معماری جدید Zen مثال‌زدنی بود و مسیری چندساله را برای پیشرفت سریع و قدرت‌نمایی چندساله‌ی آن‌ها فراهم کرد. نسل بعدی که به‌نام Zen 2 معرفی شد، با روش تولید هفت‌نانومتری در تراشه‌های Mattise به بازار آمد و به‌نوعی به تثبیت موقعیت AMD در قیمت و بهبود عملکرد و بازدهی پردازنده‌ها منجر شد. درمقابل، اینتل هنوز درگیر توسعه‌ی روش تولید دَه‌نانومتری بود. نسل دوم باعث شد تا تیم قرمز با سرعت زیادی مسیر موفقیت را طی و سهم بازار تیم آبی را تصاحب کند؛ تصاحبی که هنوزهم ادامه دارد و به رکوردشکنی AMD در ارزش سهام نیز منجر شد.

اکنون زمان عرضه‌ی نسل سوم معماری Zen به بازار فرارسیده است. درمقابل، اینتل هنوز در معرفی روش تولید هفت‌نانومتری به بازار مشکلاتی دربرابر خود می‌بیند. AMD می‌گوید Zen 3 با طراحی کاملا جدیدی در سطح معماری همراه خواهد بود. باتوجه‌به ادعاهای این شرکت و پیشرفت آن‌ها در بهبود جریان IPC و اولین نشانه‌ها از توانایی تقویت پردازنده تا ۴/۹ گیگاهرتز، می‌توان پیش‌بینی کرد که AMD با Zen 3 ضربه‌ی محکم دیگری به اینتل وارد کند؛ ضربه‌ای که شاید به برتری چندین‌ساله‌ی تیم آبی و قرارگرفتن در صدر بنچمارک‌های بازی و گرافیک آسیب بزند.

تاکنون، AMD اطلاعات جزئی زیادی درباره‌ی Zen 3 منتشر نکرده است. چندی پیش، تنها یک ویدئو به‌صورت تصادفی در یوتیوب منتشر شد. البته آن‌ها اطلاعات زیادی درباره‌ی زمان معرفی و عرضه به بازار دراختیار رسانه‌ها قرار داده‌اند و افشاگری‌های متعدد رسانه‌ای هم تا حدودی وضعیت نهایی پردازنده‌های مبتنی‌بر معماری Zen 3 را روشن کرده‌اند. به‌هرحال، درحال‌حاضر به‌قطع می‌گوییم که معماری Zen تمامی تصور ما از تراشه‌های رومیزی بازار را تغییر داد و بازهم منتظر نوآوری‌ها و اخبار شوکه‌کننده‌ی بیشترِ AMD هستیم که با Zen 3 به حقیقت می‌پیوندند. درادامه‌ی این مطلب زومیت، تمامی اطلاعات موجود از Zen 3 و پردازنده‌های وابسته را جمع‌آوری کرده‌ایم.

تاکنون، اطلاعات زیر درباره‌ی پردازنده‌های جدید تیم قرمز تا حدودی تأیید شده‌اند:

• استفاده از روش تولید N7P یا +N7 شرکت TSMC
• بیش از ۳۲ مگابایت حافظه‌ی یکپارچه‌ی کش L3
• طراحی ماژول چندتراشه‌ای (MCM)
• تا ۶۴ هسته در هر پردازنده برای پردازنده‌های دیتاسنتر
• اولین پردازنده‌های مصرف‌کننده (دسکتاپ یا لپ ‌تاپ) تا پایان سال ۲۰۲۰ به بازار عرضه می‌شوند
• پردازنده‌های اپیک میلان دیتاسنتر تا پایان ۲۰۲۰ به بازار عرضه می‌شوند
• کل خانواده‌ی دسکتاپ و لپ‌تاپ و سرور Zen 3 تا پایان ۲۰۲۱ در بازار موجود خواهند شد
• هیچ اطلاعات مستندی از قیمت در دست نیست؛ اما AMD در محصولات اخیرش، روند افزایش قیمت را شروع کرده است

یکی از تصمیم‌های عجیب AMD این است که پردازنده‌های لپ‌تاپ خانواده‌ی Renoir APU مبتنی‌بر معماری Zen 2 را به‌نام رایزن ۴۰۰۰ به بازار عرضه کرده ‌است. در این مطلب، روی پردازنده‌های Zen 3 متمرکز هستیم که پردازنده‌های مبتنی‌بر آن معماری برای خانواده‌ی دسکتاپ نیز با همین نام رایزن ۴۰۰۰ عرضه خواهند شد. پردازنده‌های لپ‌تاپ مبتنی‌بر Zen 3 نیز برند رایزن ۵۰۰۰ دارند.

تیم قرمز در مراسم اخیر، گزارش مالی سال ۲۰۲۰ نقشه‌ی راه خود شامل معماری‌ها و روش‌های تولید جدید را به‌اشتراک گذاشت. نقشه‌ی راه شرکت نشان می‌دهد که آن‌ها برنامه‌های کاملا تثبیت‌شده برای معرفی و عرضه‌ی هر روش تولید یا نسل جدید دارند و مسیری کاملا بهتر از رقیب را در پیش گرفته‌اند. فراموش نکنید که اینتل تاکنون چندین‌بار با رسیدن به نقشه‌ی راه خود و عرضه‌ی پردازنده‌های مبتنی‌بر روش تولید دَه‌نانومتری با تأخیر روبه‌رو شده است.

نقشه‌ی راه AMD برای معماری Zen تا پایان سال ۲۰۲۱ ادامه دارد که در آن زمان، باید منتظر عرضه‌ی تمامی محصولات مبتنی‌بر نسل سوم معماری در همه‌ی بازارهای هدف باشیم. درنتیجه تا پایان سال آینده، پردازنده‌های رومیزی Ryzen 4000 Vermeer و پردازنده‌های لپ‌تاپ Ryzen 5000 و پردازنده‌های دیتاسنتر EPYC Milan به بازار عرضه می‌شوند.

AMD در تولید پردازنده‌های یادشده که همگی از معماری مقیاس‌دهی‌پذیر Zen 3 بهره می‌برند، از روش تولید بهینه‌ی هفت‌نانومتری TSMC استفاده می‌کند؛ اما هنوز اطلاعاتی از نام و نسخه‌ی دقیق روش تولید در دست نیست. آن‌ها می‌توانند از N7P برای تولید تراشه‌ها استفاده کنند که هنوز برمبنای روش سنتی DUV انجام می‌شود؛ اما ۷ درصد سریع‌تر خواهد بود و ۱۰ درصد بازدهی بهتری از روش هفت‌نانومتری کنونی تراشه‌های رایزن خواهد داشت. همچنین، تیم قرمز می‌توان از روش +N7 استفاده کند که مزیت‌هایی حتی بهتر از N7P دارد (بهبود عملکرد ۱۵ درصدی و ۱۰ درصد بهبود بازدهی مصرف توان) و از روش تولید نوین EUV بهره می‌برد. درهرصورت، پردازنده‌های مبتنی‌بر Zen 3 قطعا با بهبود چشمگیری در بخش سرعت و توان و بازدهی مصرف همراه خواهند بود.

از اطلاعات تأییدشده درباره‌ی پردازنده‌های آتی AMD می‌توان به تکذیب هرگونه احتمال تأخیر در معرفی و عرضه‌ی محصولات اشاره کرد. همچنین، این شرکت تأیید کرده است که از روش تولید پنج‌نانومتری TSMC در تولید پردازنده‌های جدید استفاده نمی‌کند.

در بخش دیتاسنتر، اکنون پردازنده‌های EPYC Rome از شرکت AMD به‌شدت با پردازنده‌های Cascade Lake Refresh اینتل رقابت می‌کنند. تیم قرمز تا پایان سال جاری خانواده‌ی اپیک میلان را معرفی می‌کند که بازهم تهدیدی جدی برای اینتل خواهد بود. البته اینتل هم تا آن زمان احتمالا پردازنده‌های سرور آیس‌لیک خود را برای عرضه به بازار آماده می‌کند که رقابت را داغ‌تر خواهد کرد.

نقشه‌ی راه AMD نشان می‌دهد که پردازنده‌های EPYC Genoa را تا پایان سال ۲۰۲۲ به بازار عرضه خواهد کرد. این پردازنده‌ها از معماری Zen 4 و روش تولید پنج‌نانومتری بهره می‌برند. باتوجه‌به همین نقشه‌ی راه، می‌توان پیش‌بینی کرد که در دوره‌ی زمانی مشابه، پردازنده‌های Zen 4 پنج‌نانومتری برای بازار مصرف‌کننده هم عرضه شوند.

AMD با پردازنده‌های جدید مبتنی‌بر معماری Zen 3 گزینه‌های زیادی برای شدیدترکردن رقابت در بخش عملکرد و قدرت دارد. این شرکت با افزایش فرکانس کلاک، افزایش IPC، تغییر سلسله‌مراتب کش یا افزایش تعداد هسته‌ها، می‌تواند عملکرد محصولات جدید را وارد سطح جدیدی کند. AMD گزینه‌های بسیار زیادی دارد؛ اما موارد گفته‌شده، محتمل‌تر از بقیه به‌نظر می‌رسند.

اطلاعاتی که قبلا از تیم قرمز منتشر شده بود، نشان می‌دهد که آن‌ها حداکثر ۶۴ هسته را در پردازنده‌های میلان خود در نظر گرفته‌اند؛ درنتیجه، قدرتمندترین پردازنده‌ای که در دسته‌ی دیتاسنتر و دسکتاپ فوق‌حرفه‌ای (HEDT) از AMD به بازار عرضه خواهد شد، حداکثر ۶۴ هسته خواهد داشت. پردازنده‌های Threadripper 4000 محصولاتی هستند که تیم قرمز برای بازار HEDT در نظر دارد.

حداکثر تعداد هسته در بازار دیتاسنتر و HEDT اطلاعاتی از پردازنده‌های مرسوم دسکتاپ AMD دراختیار ما قرار نمی‌دهد. درحال‌حاضر، پردازنده‌ی پرچم‌دار شرکت در بازار دسکتاپ، یعنی Ryzen 9 3950X، با ۱۶ هسته و ۳۲ رشته‌ی پردازشی فرمانروایی می‌کند. البته مارک پیپرمستر، از مدیران اجرایی ارشد AMD، قبلا گفته بود که آن‌ها هیج سقفی برای تعداد هسته‌ی پردازنده در بازار نمی‌بینند. این اظهارنظرها کاربران حرفه‌ای بازار را خوشحال می‌‌کند؛ اما به‌هیچ‌وجه به‌معنای افزایش تعداد هسته‌ها در پردازنده‌های مصرف‌کننده‌ی دسکتاپ نیست. AMD پردازنده‌های Zen 3 را با سوکت AM4 عرضه می‌کند که تا حدودی اجازه‌ی جانمایی هسته‌های بیشتر در فضای کنونی را به آن‌ها خواهد داد.

حداکثر ۶۴ هسته در پردازنده‌های AMD ضعفی برای این شرکت در رقابت با اینتل محسوب نمی‌شود. در وضعیت کنونی، این پردازنده‌ها فرمانروای تعداد هسته در بازار هستند؛ اما تیم آبی هنوز در عملکرد تک‌هسته‌ای قدرت بیشتری نشان می‌دهد. AMD با افزایش فرکانس پردازنده و APC می‌تواند ضعف خود در عملکرد تک‌هسته‌ای را برطرف کند. اطلاعات تأییدنشده‌ای که تاکنون از دو پردازنده‌ی آتی AMD منتشر شده‌اند، تا حدی تلاش آن‌ها برای بهبود همه‌جانبه‌ی پردازش تک‌هسته‌ای را در محصولات آتی نشان می‌دهند. پردازنده‌های مذکور ۱۶ هسته دارند و با سرعت کلاک پایه و تقویت‌شده‌ی ۳/۷ و ۴/۹ گیگاهرتزی، بهبود ۵/۷ و ۴/۳ درصدی را در هر دو بخش درمقایسه‌با نسل قبلی نشان می‌دهند.

تمامی نشانه‌های کنونی از محصولات آتی AMD تأیید می‌کنند که شرکت از پیکربندی هماهنگ با PCIe 4.0 و DDR4 در پردازنده‌های خود استفاده می‌کند. تاکنون کد نام برخی از پردازنده‌های اپیک میلان هم منتشر شده است که نه‌تنها در دیتاسنترها، بلکه در برخی از ابرکامپیوترها هم استفاده می‌شوند. این پردازنده‌های ۳۲ و ۱۶ هسته‌ای سرعت کلاک تقویت‌شده‌ی ۳ گیگاهرتز دارند. البته باتوجه‌به سرعت کلاک حداکثری ۳/۹ گیگاهرتز در پردازنده‌های کنونی Rome، می‌توان پیش‌بینی کرد که محصولاتی سریع‌تر در خانواده‌ی میلان را شاهد باشیم.

فارست نوراد، از مدیران AMD، قبلا گفته بود که Zen 3 معماری کاملا جدیدی به‌شمار می‌رود. البته قطعا این معماری ویژگی‌های زیادی را از نسل‌های قبلی به ارث خواهد برد. تیم قرمز اطلاعات زیادی درباره‌ی معماری جدید منتشر نکرده است؛ اما ویدئویی که سال گذشته به‌طور اتفاقی از معرفی NDA در یوتیوب منتشر شد، اطلاعاتی کلی از معماری دراختیار رسانه‌ها قرار داد. AMD از NDA در پردازنده‌های دسکتاپ و اپیک میلان و ژنو استفاده می‌کند.

نکته‌ی مهم در ویدئو فاش‌شده این بود که AMD در نسل جدید معماری،‌ ساختار کش و جانمایی آن را تغییر می‌دهد؛ درنتیجه، بهبود IPC را شاهد خواهیم بود که درمجموع، به کاهش تأخیر در اجرای دستورها و تکامل معماری می‌انجامد. تیم قرمز اکنون چیپلت‌های خود را به دو مجموعه‌ی چهارهسته‌ای Compute Complex تقسیم می‌کند که هرکدام ۱۶ مگابایت حافظه‌ی کش L3 دارند. در میلان، این ساختار به هشت هسته تغییر می‌کند که به حافظه‌ی کش L3 یکپارچه متصل می‌شوند و درواقع با حذف یک لایه، تأخیر را به‌میزان درخور‌توجهی کاهش می‌دهند. AMD در محتوای رسانه‌ای‌اش از عبارت +32MB استفاده می‌کند؛ درنتیجه، شاید استفاده از حافظه‌های کش L3 بزرگ‌تر در پردازنده‌ها را هم شاهد باشیم.

پردازنده‌های اپیک میلان با حداکثر ۶۴ هسته مانند نسل کنونی اپیک رم، از سوکت SP3 پشتیبانی می‌کنند و می‌توان آن‌ها را در پلتفرم‌های کنونی نیز نصب کرد. این پردازنده‌ها با پشتیبانی از هشت کانال DDR4 و PCIe 4.0 با توان طراحی گرمایی ۱۲۰ تا ۲۲۵ وات تولید خواهند شد. البته احتمالا محصولاتی با TDP بیشتر هم در برنامه‌ی تولید حضور دارند. همچنین، پردازنده‌های آتی از دو رشته در هر هسته بهره می‌برند که شایعه‌های گذشته‌ی چهار رشته در هر هسته را تکذیب می‌کند.

تراشه‌های نسل بعدی اپیک میلان از پیکربندی مشابه با مدل رو به‌صورت nine-die یا ۹ لایه بهره می‌برند که هشت لایه برای پردازش و یک لایه مسئولیت ورودی/خروجی را برعهده می‌گیرد. همچنین، هر چیپلت پردازشی هشت هسته خواهد داشت. برخی شایعه‌ها بهبود ۱۵ درصدی در فشار کاری integer و ۲۰ درصدی در پردازش تک‌هسته‌ای را برای میلان ادعا کرده بودند که نمی‌توان آن‌ها را تأیید یا رد کرد.

پردازنده‌های نسل بعدی AMD در خانواده‌ی دیتاسنتر به‌نام ژنو با معماری Zen 4 سال ۲۰۲۱ یا ۲۰۲۲ معرفی می‌شوند و اکنون در مراحل طراحی و تأیید هستند. این پردازنده‌ها از سوکت SP5 پشتیبانی می‌کنند و طبق ادعاها، مدل حافظه‌ی جدیدی برای آن‌ها در نظر گرفته شده است (احتمالا DDR5 و PCIe 5.0).

طراحی جدید BIOS در مادربردهای سری ۴۰۰ امکان بهره‌مندی از تمامی قابلیت‌ها و مزیت‌های Zen 3 را برای کاربر به‌ارمغان می‌آورد. البته فراموش نکنید که مادربردهای B450 و X470 از PCIe 4.0 پشتیبانی نمی‌کنند. همچنین، AMD می‌گوید به‌روزرسانی فرمر مادربرد برای پشتیبانی از رایزن ۴۰۰ بازگشت‌پذیر نیست و به‌محض آماده‌کردن مادربرد برای معماری جدید، دیگر امکان استفاده از پردازنده‌های قدیمی را روی آن نخواهید داشت.

اطلاعات بیشتری از محصولات AMD در دست نیست و نمی‌توان قیمت آن‌ها را هم مشخص کرد. باوجوداین، پیش‌بینی می‌کنیم AMD بازهم قیمت به‌ازای هر هسته را درمقایسه‌با محصولات اینتل در سطح ارزان‌تری نگه دارد.

AMD در محصولات Zen 2 مسیر افزایش قیمت را شروع کرد؛ تصمیمی که آن‌ها را تا حدی از چهره‌ی همیشگی عرضه‌‌کننده‌ی محصولات مقرون‌به‌صرفه دور کرده بود. درنهایت، هنوزهم محصولات AMD درمقایسه‌با ارزش و عملکردی که ارائه می‌کنند، قیمت مناسب‌تری دارند. قیمت محصولات مبتنی‌بر معماری Zen 3 وابستگی زیادی نیز به بهره‌وری و قدرت آن‌ها در‌مقایسه‌با محصولات اینتل خواهد داشت. درپایان باید اشاره کنیم که تنها زمان پاسخ پیش‌بینی‌ها و گمانه‌زنی‌ها را مشخص می‌کند.

مشخصات فنی کامل، بهترین قیمت پردازنده AMD در فروشگاه‌های اینترنتی و مقایسه‌ی محصولات این شرکت با یکدیگر و CPU اینتل را در بخش محصولات زومیت مشاهده کنید. پردازنده‌های متنوعی از سری‌‌ رایزن ۳، رایزن ۵، رایزن ۷ و رایزن ۹ درکنار دیگر محصولات AMD در این بخش برای خرید و مقایسه دراختیار کاربران قرار گرفته است.