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AMD Zen架构细节全公开:详解40%提升是怎么来的?(一)

2020.10.26
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

  AMD日前专门召开技术会议,首次披露了Zen CPU的架构设计,并公开展示同频8核心16线程下可以战平Intel Core i7-6900K。

AMD Zen架构细节全公开:详解40%提升是怎么来

  不过,当时关于架构只讲了一些大概的情况,而今在Hot Chips 2016大会上,AMD又首次公布了Zen架构的诸多细节,详细解释了40%的提升是怎么来的。

AMD Zen架构细节全公开:详解40%提升是怎么来

AMD Zen架构细节全公开:详解40%提升是怎么来

  首先,所谓40%提升指的并非实际性能,而是每时钟周期指令数(IPC)这一理论指标的变化,对比对象是当前的Excavator挖掘机架构。

AMD Zen架构细节全公开:详解40%提升是怎么来

  这就是Zen架构在性能、能耗方面的一些具体改进,其中核心引擎改进包括:每核心支持两个逻辑线程、分支误预测改进、更好的分支预测、更大的操作缓存、更宽的微指令分派、更大的整数/浮点指令调度器、更大的回退、更大的回退/载入/存储序列。

  缓存系统有一级缓存写回、更快的二级/三级缓存、更快的浮点单元载入、更好的一级/二级数据预取器、一级/二级缓存带宽提升接近1倍、三级缓存总带宽提升最多4倍。

  为了降低功耗,Zen架构也是做了大量工作,全程采用低功耗设计理念,包括多层级时钟门控、一级缓存写回、更大操作缓存、堆栈引擎等等。

AMD Zen架构细节全公开:详解40%提升是怎么来

  核心微架构细节:拾取四个x86指令、操作缓存指令、四个整数单元、两个存储/载入单元(支持72个乱序载入)、两个浮点单元(128-bit FMAC)、4-way 64KB一级指令缓存、8-way 32KB一级数据缓存、8-way 512KB二级缓存、8MB共享三级缓存。

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  指令拾取部分

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  解码部分

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