Estas son las claves de la arquitectura AMD Zen 4 en los Ryzen 7000
Con el nombre de Zen 4, AMD ha lanzado su cuarta generación de procesadores Ryzen, EPYC y Threadripper. Los primeros en utilizar el socket AM5 y tener soporte para tecnologías como DDR5 y PCI Express 5.0. Sin embargo, pese a todos estos cambios, se trata de una arquitectura de contrastes, con elementos que apenas han cambiado respecto a generaciones anteriores. Es por ello que hemos decidido darle un repaso a esta arquitectura Zen 4 de una forma que todos podáis entender.
Si existe una palabra con la que podríamos definir a la arquitectura Zen 4 de AMD, esta sería transición. Se trata de la primera familia de chips pensada para usarse en el nuevo socket AM5 que trae una serie de cambios importantes, pero al mismo tiempo se trata de la generación Zen más conservadora de todas, con cambios mucho menores que en generaciones anteriores. Pese al excelente rendimiento de los Ryzen 7000. Por lo que serán necesarios cambios muchos más profundos en las siguientes iteraciones de sus CPU.
¿Qué es Zen 4?
- Diseñado por AMD y construido bajo el nodo de 5 nm de TSMC, versiones posteriores lo harán bajo el de 4 nm.
- Hasta 5.7 GHz de velocidad de reloj en Boost
como velocidad máxima, esto son 0.8 GHz más respecto a la
generación anterior. Aunque las consecuencias de ello es un aumento
del consumo del chip.
- En el caso de la versión para portátil pueden alcanzar los 5.4 GHz en Boost.
- Es un 13% de media más rápida por ciclo de reloj que su antecesora.
- 8 núcleos interconectados entre sí en una estructura en anillo con una caché L3 de 32 MB, la cual se reduce en 16 MB si hablamos de los Ryzen 7x40 para portátiles.
- El tamaño de la caché L2 de cada núcleo ha aumentado, de 0.5 MB a 1 MB respecto a la iteración anterior.
¿Cuáles son las variantes de Zen 4 que existen?
- La versión estándar, la cual recibe el nombre de Zen 4 a secas.
- Zen 4C, una versión optimizada en el área y
pensada para los servidores de computación en la nube. Desconocemos
por el momento los detalles oficiales de la misma, solo que los
núcleos ocupan menos espacio y funcionará a una velocidad de reloj
algo menor.
- Por el momento conocemos dos futuras CPU que usaran el núcleo Zen 4C. La primera de ellas es un AMD EPYC con el nombre clave Bergamo con 128 núcleos en total. Por el otro, un futuro chip para portátiles con el nombre en clave Phoenix 2, que combina 4 núcleos Zen 4 estándar y otros 4 Zen 4C.
- Zen 4 con V-Cache, el cual ya hemos visto en los Ryzen 7000 X3D y se trata de un chip integrado en 3D basado en un chip Zen 4 estándar con un chip de memoria SRAM encima del mismo que sirve para aumentar el tamaño de la caché L3 para un mayor rendimiento, pero a cambio de bajar la velocidad de reloj.
Así es la arquitectura Zen 4
Cómo su nombre bien indica, nos encontramos ante una mejora incremental de una arquitectura ya existente. Por lo que Zen 4 se construye sobre los cimientos de Zen 3 para mejorar una serie de puntos en concreto, pero dejando a otros intactos a la espera de una futura mejora u optimización que veremos en la más que confirmada arquitectura Zen 5, aunque para ello deberemos esperar a 2024 como mínimo.
Para entender mejor los cambios vamos a dividir la explicación en dos partes diferenciadas. En la primera de ellas nos centraremos solo en lo que es la CPU desde el punto más estricto. Es decir, los núcleos y la caché. Luego ya nos centraremos en lo que es el controlador de memoria integrado, donde ha habido cambios importantes respecto a generaciones de procesadores de AMD anteriores a este.
Núcleos, caché y latencia
FrontEnd en procesadores con arquitectura Zen 4
Unidades de ejecución en Zen 4
Aquí nos encontramos con una mejora incremental respecto a Zen 3, sin embargo, no en el número de unidades, pero sí en el búfer de reordenamiento y en los registros de los diferentes planificadores. Es decir, ahora puede gestionar una mayor cantidad de instrucciones al mismo tiempo y mantener una lista más larga de estas en espera. Sin embargo, los cambios son menores y eso explicaría el motivo por el cual el aumento de la media de instrucciones por ciclo haya sido peor que en generaciones anteriores.
Es más, Zen 4 conserva las mismas unidades de ejecución que Zen 3, pero añadiendo soporte para instrucciones AVX-512 en el proceso como su mejora principal. Sin embargo, no nos debemos dejar engañar. El aumentar la velocidad de reloj media de un procesador no se limita a darle más consumo energético y a subir los voltajes, sino que también tiene que ver con ello el aumento del número de etapas necesarias por instrucción, con el objetivo de cada una de ellas dure menos tiempo.
Dicho de otra forma, pese a todo lo que os hemos explicado, no es un simple Zen 3 con una serie de mejoras leves, sin embargo, AMD ya se ha encontrado con un muro importante a la hora de aumentar el IPC respecto a generaciones anteriores, pero no por incapacidad de las unidades de ejecución de Zen 4, sino más bien por las etapas anteriores y a un FrontEnd o Unidad de Control sin cambios de ningún tipo.
Soporte para memoria DDR5
El hecho qué AMD haya decidido adoptar la memoria DDR5 para los procesadores basados en Zen 4 cambia por completo la naturaleza del controlador de memoria integrado, ya que la forma de funcionar de dicha RAM es totalmente distinta a la DDR4. Por cierto, al contrario que ocurre con los últimos Intel Core, en AMD han decidido suprimir por completo el soporte para la DDR de cuarta generación.
Hasta el momento el IMC funcionaba a la velocidad de reloj del controlador de la memoria a la que estaba conectado, la cual es la mitad de su velocidad de transferencia al ser del tipo DDR. Por ejemplo, si nuestra memoria era DDR4-3200, entonces la velocidad de reloj del controlador de memoria era de 1600 MHz, con un bus de 256 bits, de ahí a que podemos conectar dos módulos DIMM o SO-DIMM que tienen cada uno un bus DDR de 64 bits.
El cambio de la DDR4 a la DDR5 no es solo el hecho de un aumento en el ancho de banda y una mayor cantidad de ciclos de latencia, como suele ocurrir en estos casos. Si no el hecho de que ahora cada chip de memoria DDR5 tiene un segundo puerto de acceso, lo que se traduce en que dos componentes del procesador pueden acceder al mismo recurso, reduciendo los atascos que provocaban aumentos de la latencia.
GPU integrada en los Ryzen 7000 de escritorio
Hasta el momento, uno de los elementos que diferenciaban las APU Ryzen para portátiles de los procesadores por chiplets para los PC de escritorio no era solo el hecho que los primeros fueran monolíticos, sino también la inclusión de una GPU integrada. Pues bien, en los Ryzen 7000 de escritorio lo que tenemos es una RDNA 2 de muy baja potencia, apenas 2 Compute Units, por lo que no nos sirve ni para los juegos menos exigentes, pero cumplen de sobras como tarjeta gráfica básica.