强势崛起！AMD全新RYZEN处理器技术与性能预览

　　AMD，这个给玩家带来太多兴奋和希望的品牌，在2016年底终于为玩家带来了期待已久的“重磅炸弹”一2016年12月13日，AMD在美国德克萨斯州奥斯丁市公布了全新名为AMD RYZEN的处理器，这款全新的处理器相比之前的产品有了天翻地覆的进步，即使面对英特尔的同级产品也不落下风。那么，RYZEN处理器迄今为止都有哪些消息，性能又会处在那个级别呢？

　　AMD在2011年推出的“Bulldozer”架构，从思想理念上来说的确有其先进性。当时多核处理器才问世不久，无论是硬件还是软件领域，都追求并行化计算，因此处理器的发展重点就是加强处理器的多线程性能。所以AMD设计了CMT也就是集群多线程，希望在一个模块中实现物理的双线程处理，而不是虚拟的多线程，并用它来替代传统的SMT。除此之外，AMD还在一个模块中设计了共享的浮点单元和分开独立的整数单元，这是因为AMD认为未来的处理器应该更偏重于整数计算，在融合计算的大背景下，浮点交给更为擅长的GPU就可以了。不过从近年来的软件发展情况来看，CMT的设计思想固然超前，但目前的桌面应用还是需要强悍的单线程性能，在这一点上，SMT表现要更为灵活一些。因此AMD最终转变了方向，2015年在Zen架构的发布会上，AMD宣称将转向SMT架构，大幅度提升单核心的IPC，实现处理器性能的进一步飞跃。

　　Zen架构，AMD的杀手锏

　　根据AMD之前的资料，Zen架构带来了如下重要特性：

　　1.SMT的系统架构，更重视单核心性能，Zen的每个物理核心允许执行2个线程。

　　2.核心IPC相比“Bulldozer”提升高达40%，甚至更高。

　　3.放弃之前的浮点运算单元由两颗物理核心共享的设计，为每个物理核心设计单独的浮点单元和整数单元，并且可以合并组成256bit×2=512bit浮点单元。

　　4.解码端扩展至4发射，相比目前的3发射，解码端能力提升33%，且每个核心在每周期允许6个int操作和4个fp操作微指令，相比之前的能力大幅度提升。

　　5.L1一级缓存从write-through改成write-back模式，拥有更低的延迟和更高的带宽。

　　6.改进的缓存体系，L1和L2总带宽提升一倍，L3总带宽提高至之前的五倍。

　　7.改进的分支预测系统，使用了最新的神经网络技术。

　　8.支持高性能硬件随机数发生器。

　　9.支持时钟门控等技术。

　　10.采用格罗方德14nm FinFET工艺。

　　总的来说，Zen架构带来了AMD自K7、“Bulldozer”以来第三次彻底重新设计的架构，其目的明确、技术先进，非常值得期待。最终，我们看到在2016年12月，AMD终于拿出了名为RYZEN的处理器。

　　RYZEN，AMD崛起的希望

　　AMD的处理器最早就叫K5、K6等；直到K7时代才换用了品牌名Athlon；随后的K8、K10时代，又增加了Phenom、FX。现在，AMD的Zen架构加持后，RYZEN则成为AMD产品品牌名的最新一员。RYZEN的读音和英文中的“rise”或者“rising”有点接近，而这两个单词都有着升起、向上、增强之意。显然AMD起名的时候也充分考虑了谐音问题，一个朗朗上口又有积极含义的名称对企业也有莫大的帮助。

　　虽然之前Zen架构发布时，AMD还是给出了不少信息，但是架构毕竟是架构，具体到产品上来看的话，本次AMD展示的RYZEN的信息确实不是太多。在展示会现场，AMD给出的是一款ES版本的RYZEN处理器，采用8核心、16线程设计，主频为3.4GHz，L2和L3缓存共计20MB，支持双通道DDR4，TDP功耗为95W。对此我们解读如下：

　　1.8核心16线程配置 迎战顶级市场

　　目前桌面处理器主流依旧是四核心，不过A M D显然做了充足的准备，一上来就对准了英特尔的顶级市场。以AMD这次对标的英特尔Core i7 6900K为例，这颗处理器同样是8核心16线程，处理器频率为3.2GHz（Boost 3.7GHz），缓存也是20MB。如果两者性能相当的话，AMD此次胜算还是颇大的。

　　缓存配置方面，AMD之前的缓存都是非包含式设计，英特尔则使用的包含式设计。相比之下，非包含式由于各级缓存内数据互不相同，因此数据容量会大一些。但如果配合非常好的预测算法和缓存数据匹配算法的话，包含式则更出色。本次AM D的RYZEN改用了包含式设计，L1缓存配置是64KB容量的4路指令缓存+32KB容量的8路数据缓存，L2缓存每核心配备了8路512KB，L3缓存是所有核心共享，平均每个核心从数学上简单计算来看能够分配到2MB。

　　2.功耗更低 仅95W TDP

　　从规格来看，AMD的RYZEN和英特尔产品非常接近，但是功耗方面却低了不少（英特尔的8核心Broadwell-E处理器为140W TDP）。考虑到两者生产工艺基本处于一个世代，处理器的缓存容量、频率等也基本相同（处理器中缓存占用的晶体管数量和面积最多），虽然AM D没有公布处理器的具体晶体管数量，但还是有理由相信AMD在节能上做出了一定改进，大幅度改善了处理器的每瓦特性能，否则在TDP功耗上不会有这么大的优势。

　　3.更高的同频性能

　　AM D目前发售的处理器频率甚至有高达4GHz的产品，在新的RYZEN上，频率反而略有降低，且根据现场消息称，展示的ES版本RYZEN处理器被锁定在3.4GHz上，没有开启动态频率调整功能。而对标的英特尔处理器则可以睿频至最高3.7GHz，从这一点来看，AMD处理器的每频率性能即同频性能的确得到了很大提升。

　　4.双通道DDR4内存配置

　　AMD展示的RYZEN平台支持双通道DDR4，相比之下，英特尔的产品支持的是四通道DDR4。虽然听起来四通道比双通道在频率相当的情况下带宽会整整高出一倍，但实际上很多测试都表明，处理器使用双通道已经基本能够满足计算需求了。三通道甚至四通道并不会带来太多性能增益，反而会造成主板布线、C PU、内存控制器设计方面的难度，并增大功耗。因此在综合考虑后，RYZEN仍采用双通道设计。

　　5 . 四款主板芯片组助阵RYZEN

　　除了处理器外，AMD还公布了与之搭配的主板的部分信息。虽然从设计角度来看，RYZEN更像是一颗SoC芯片，整合了诸如PCIe 3.0、内存控制器、SATA Express、NVMe、USB 3.1 Gen 2（10Gbps）等在处理器中，但是网络、音频以及扩展接口等还需要一颗主板芯片组来补充。AMD对主板芯片组的规格和型号都没有具体解释，包括可用的PCIe通道数量、NVMe带宽情况、SATA接口数量等。另外，有消息称RYZEN搭配的主板可以用之前已经发布的B350、A320和X/B/A300系列，也可以搭配X370这样的高端新品，但所有信息还需要后续进一步确认。

　　6.预测可能有四款首发产品

　　有关处理器规格方面，目前流传出来的消息显示，AMD首次会推出四款RYZEN产品，分别是一款SR7黑盒版、一款SR7、一款SR5和一款SR3，从四核心、六核心，到八核心，覆盖主流、中端、高端市场。这也再次表明，对于以前由Core i7一直占据的高端市场，AMD RYZEN处理器也将与对手展开激烈竞争。

　　五大绝技加持，进一步提高处理器效能

　　除了上述硬件规格外，在展示会上，AMD还介绍了不少RYZEN处理器所采用的新技术，首先是Pure Power（纯能控技术），这项技术主要是用来监控处理器的温度、频率和电压，并配合infinity Fabric架构对处理器进行循环式、自适应的管理。AMD宣称，Pure Power能够控制并管理处理器中各个单元的运作，起到在不影响性能的情况下降低功耗的作用。

　　其次是Precision Boost（精确提频），这项功能的作用和英特尔的睿频有点类似，也是通过监控处理器的电压、功耗和频率以及工作状态，实现短期内提升处理器频率和性能的作用。这项技术需要和之前的PurePower配合使用，全面监控处理器的运行，实现25MHz级别精确的功耗控制—传统的自动动态超频技术都只能以处理器倍频作为频率控制的基准，处理器频率的最小调节幅度至少都在x1倍频即100M Hz左右，而这有可能造成功耗偏高。如果将最小频率调节幅度缩小在25MHz级别，我们则能更精准地控制处理器频率，在功耗不增加的情况下尽可能地提升频率与性能。

　　第三是Extended Frequency Range（额外频率提升），这是一个更强力的自动频率控制功能，它允许处理器在某些条件下进一步提升频率上限，超越之前Precision Boost的控制范围，达成更高的频率。值得一提的是，这项功能是完全自主运行的，不需要用户控制，无论用户是使用水冷、风冷还是液氮等散热系统，都可以自动运行。

　　第四点则有点智能的味道了：Neural Net Prediction（神经网络预测）。这项功能可以根据软件的代码来预测下一步所需要的数据，进而预先载入部分数据，加速处理器读取数据的速度。不仅如此，神经网络预测还可以自动为软件、指令选择处理器内最合适的路径，将效率和执行最大化。第五点则是Smart Prefetch（智能预取技术）。这项技术和神经网络功能有些类似，都是自动预测数据执行情况，提前载入需要的数据。不过智能预取计算还加入了一些学习算法，可以让机器学会常用软件的应用和访问模式，将重要的数据提前读取到内存甚至缓存中，大大降低了数据查找的时间。

　　展示性能小胜Core i7，对RYZEN充满期待

　　除了大量的规格、技术介绍外，AMD在本次展示中还拿出了一些实际的测试。其中包括游戏、渲染、应用等。游戏测试包括在4K分辨率下运行《战地1》，AMD RYZEN搭配Vega GPU实现了流畅和平滑的应用体验。此外AMD还通过统一搭配TITAN X SLI显卡，对比Core i7 6900K和RYZEN，最终RYZEN在平均帧数上小胜Core i7。而在渲染与转码测试中，RYZEN处理器也有不错的表现。AMD RYZEN ES版本在锁定3.4GHz下运行Handbrake视频转码测试时，仅耗时54s，英特尔的Core i7 6900K则消耗了59s，性能差别约10%。同样在Blender渲染性能测试中，AMDRYZEN ES的表现也要更好一点，在相同任务量的环境下其用时为35.57s，英特尔Core i7 6900K为36.01s。随后AMD面对质疑声，也彻底公开了测试中使用的Blender and Handbrake based的素材和代码，并号召大家一起对比RYZEN ES的性能。

　　总的来说，AMD本次的展示基本达到了目的，RYZEN在采用了全新的Zen架构后，相比之前的产品整体性能得到了非常明显的提升，甚至能够比拼英特尔顶级产品而不落下风，尤其是RYZEN还在功耗上略胜一筹。现在，AMD又可以拿出RYZEN、Vega和X370组成全新的3A平台，并凭借出色的性价比抢占市场。万事俱备，只欠东风。一切就等待2017年第一季度，RYZEN正式上市时再见分晓。

　　文/魔法师