AMD Zen 5 架構(gòu)深入研究
2024-07-16 11:56:36 EETOP原文：
AMD 在 Zen 5 技術(shù)日上詳細(xì)介紹了其 Zen 5 Ryzen 9000 "Granite Ridge" 和 Ryzen AI 300 系列 "Strix Point" 芯片，深入探討了公司下一代芯片。
AMD 一直在緩慢地公布 Zen 5 處理器的細(xì)節(jié)，但今天我們可以分享更多關(guān)于桌面和移動 Ryzen 處理器與競爭對手 Intel、Apple 和 Qualcomm 處理器的詳細(xì) AMD 基準(zhǔn)測試。
AMD 還推出了一系列新主板，并深入介紹了 Zen 5 CPU、RDNA 3.5 GPU 和 XDNA 2 NPU 微架構(gòu)。
AMD 的 Zen 5 芯片采用全新的微架構(gòu)，不斷改進，每周期指令 （IPC） 吞吐量平均提高 16%。正如您在上面的路線圖中看到的，Zen 5 架構(gòu)將在其生命周期內(nèi)跨越 4nm （N4P） 和 3nm 工藝節(jié)點。這意味著，就像該公司的其他幾代微架構(gòu)一樣，我們可以期待具有更高性能的第二代模型在更小的工藝節(jié)點上出現(xiàn)。
AMD Zen 5 Ryzen 9000 "Granite Ridge" 基準(zhǔn)測試和規(guī)格
我們已經(jīng)涵蓋了 Ryzen 9000 系列的產(chǎn)品堆棧，如下所示。需要提醒的是，除旗艦型號外，所有型號的 TDP 都低于其前代產(chǎn)品，但仍提供令人印象深刻的代際性能提升。AMD 仍未公布價格，但我們被告知將在 Ryzen 9000 的 7 月 31 日發(fā)布之前宣布價格。
所有 Ryzen 9000 型號都可以插入現(xiàn)有的 AM5 平臺，并支持即將推出的 800 系列芯片組系列。因此，這些芯片支持許多與之前相同的功能，包括 PCIe 5.0 和 DDR5-5600 內(nèi)存。與所有供應(yīng)商提供的基準(zhǔn)測試一樣，對這些測試結(jié)果應(yīng)持保留態(tài)度。
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AMD Zen 5 Ryzen 9000 系列性能
AMD 之前分享了其旗艦 16 核 32 線程 Ryzen 9 9950X 相對于 Intel Core 9-14900K 的基準(zhǔn)測試，生產(chǎn)力性能平均提升 21%，游戲性能提升 11%。值得注意的是，生產(chǎn)力提升的一部分來自 Ryzen 9000 在 AVX-512 工作負(fù)載中的性能翻倍，但在其他類型的工作負(fù)載中的提升也同樣令人印象深刻。
AMD 的 12 核 24 線程 Ryzen 9 9900X 在與 14900K 的比較中同樣令人印象深刻，在一系列生產(chǎn)力應(yīng)用中領(lǐng)先 2% 到 41%。在一系列游戲中，它也領(lǐng)先 4% 到 22%?？偟膩碚f，這些數(shù)字平均表現(xiàn)出對 Intel 旗艦產(chǎn)品在生產(chǎn)力和游戲方面的約 10% 的領(lǐng)先優(yōu)勢。
Ryzen 9 9900X 的勝利尤為值得注意，因為這款 120/162W 的芯片（比前代峰值降低 68W）面對的是一款 125/253W 的 Intel 芯片，后者在移除功率限制后通常達到 350W。當(dāng)然，Intel 的 Arrow Lake 芯片將于今年晚些時候推出，以挑戰(zhàn)這一功率/性能領(lǐng)先地位。
八核 16 線程的 Ryzen 7 9700X 在基準(zhǔn)測試中與 Core i7-14700K 競爭。盡管 AMD 的 65/88W 低功耗芯片面對的是 125/253W 的 Intel 模型，AMD 在生產(chǎn)力工作中的優(yōu)勢變得更加顯著?？傮w而言，AMD 聲稱在生產(chǎn)力應(yīng)用中領(lǐng)先約 13%，在游戲中領(lǐng)先 10%。
六核 12 線程的 Ryzen 5 9600X 與 Core i5-14600K（分別為 88W 對 181W 的峰值功耗）競爭，在生產(chǎn)力性能方面領(lǐng)先 22%（除去 HandBrake 異常值則為 15%），在游戲中領(lǐng)先 11%。這代表了 Zen 5 CPU 堆棧底部的強勁性能提升。
AMD 還包括了 AI 基準(zhǔn)測試，突出了其對 VNNI（AI 優(yōu)化指令集）的支持在 Zen 5 處理器上運行 Llama 和 Mistral 大型語言模型（LLM）的優(yōu)勢。正如你所見，Ryzen 9 9900X 輕松擊敗了 14900K，但我們認(rèn)為這不是一個非常相關(guān)的比較——大多數(shù)人會直接在 GPU 上運行這些模型。AMD 還展示了其相對于 Intel 當(dāng)前芯片的 PCIe 通道優(yōu)勢，這在運行多個 GPU 的 AI 模型時表現(xiàn)出更高的性能，同時保持附加 SSD 的完整 PCIe 5.0 速度。AMD 在這些 AI 工作負(fù)載中獲勝，但我們認(rèn)為這些對大多數(shù)桌面 PC 用戶來說不是相關(guān)的工作負(fù)載。
AMD Ryzen 9000 系列游戲性能
AMD 強調(diào)了 Zen 5 在游戲性能上的飛躍，比較了 9700X 和最快的 Zen 3 游戲芯片 Ryzen 7 5800X3D。在發(fā)布 AM4 平臺之后很久，Zen 3 驅(qū)動的 5800X3D 仍在 AMD 的較新標(biāo)準(zhǔn) Zen 4 處理器中保持顯著的領(lǐng)先地位——到目前為止，它比最快的標(biāo)準(zhǔn) Zen 4 芯片高出約 8%。現(xiàn)在，你需要升級到更昂貴的 Zen 5 X3D 型號才能在游戲中超過 5800X3D，但 AMD 聲稱 Zen 5 Ryzen 7 9700X 在 1080p 游戲中比 5800X3D 快約 12%，盡管其功耗低 40W。
值得注意的是，AMD 避免了將其新芯片與其前一代 Zen 4 模型進行比較，但表示 9700X 將比目前市場上最好的游戲 CPU Ryzen 7 7800X3D 高出 "幾個百分點"。這些結(jié)果表明 Ryzen 7 9700X 比前一代 Ryzen 7 7700X 的游戲性能提高了約 20%。
個別游戲結(jié)果仍然值得一看。在 AMD 的測試中，9700X 未能在某些游戲中擊敗 5800X3D，更不用說較新的 7800X3D 了。對于那些非常喜歡大 L3 緩存的游戲，IPC 和其他改進仍然無法彌補差距，我們需要等待不可避免的 Zen 5 X3D 部件在今年晚些時候到來。
TSMC N4P 節(jié)點和 Zen 5 IPC
AMD 的工程師證實了我們對 Zen 5 處理器使用 TSMC N4P 節(jié)點的懷疑，這比 Zen 4 的 5nm 節(jié)點有了顯著的改進。這很重要，因為 TSMC 的標(biāo)準(zhǔn) 4nm 節(jié)點（N4）比 5nm 改進不大，而 N4P 在 4nm 系列中提供了最佳的代際改進（TSMC 的 4nm 節(jié)點正式屬于其 5nm 系列）。
TSMC 表示，N4P 節(jié)點比 N5（5nm）節(jié)點性能提升 11%，功效提升 22%，晶體管密度提高 6%（光學(xué)縮?。４送?，TSMC 表示，由于 EUV 層數(shù)的增加，該工藝的生產(chǎn)使用的掩膜數(shù)量減少了 6%，這意味著它更具成本效益。AMD 還為 TSMC 3nm 節(jié)點設(shè)計了 Zen 5 工藝，但該公司尚未提供該節(jié)點的詳細(xì)信息或這些芯片的發(fā)布日期。
N4P 工藝節(jié)點顯然有助于提供更快且更高效的處理器性能。加上 16% 的 IPC 提升，AMD 的 Zen 5 前景非常光明。我們將在 Zen 5 架構(gòu)頁面深入探討 IPC 增益。首先，讓我們來看一下功效、超頻、主板和 Ryzen AI 300。
Zen 5 Ryzen 9000 的功效與熱量表現(xiàn)
AMD 表示，Ryzen 9000 系列運行溫度顯著低于其前代產(chǎn)品，從而幫助保持頻率駐留在高位（更好的有效頻率和更長的加速時長）。這是由于熱阻提高了 15%，使得芯片在相同 TDP 下運行溫度比 Zen 4 芯片低 7 攝氏度。
正如上面的第二張幻燈片所示，Ryzen 9000 改進的熱性能使得三款新桌面芯片的 TDP 得以降低，同時在重度多線程工作負(fù)載中提供了顯著的性能提升，這些工作負(fù)載將芯片推向了功率極限。AMD 使用 Blender 基準(zhǔn)測試來突出重負(fù)載下的性能改進。
部分功效改進無疑是由于從 5nm 節(jié)點轉(zhuǎn)移到 N4P，但 AMD 還進行了其他有針對性的優(yōu)化以提高性能。AMD 的工程師表示，Zen 4 設(shè)計中的熱點是一個挑戰(zhàn)，因此他們減少了熱點數(shù)量，并更好地分散了計算芯片上的剩余熱點。工程師們還修復(fù)了 Zen 4 在整個芯片上分布的溫度傳感器的“次優(yōu)”布局。與更智能的固件控制算法配對，溫度傳感器的更好布局使得對可用溫度余量的控制更加精確。
AMD 表示，結(jié)果是顯著減少了功耗，使系統(tǒng)比上一代型號以及 Intel 的競品 Raptor Lake Refresh 運行得更冷、更安靜。
新的 800 系列芯片組和超頻
AMD 的原始 AM4 平臺以其長壽命著稱，自 2017 年推出以來支持了所有版本的 Ryzen（甚至包括之前的 Bristol Ridge 系列）?，F(xiàn)在，它涵蓋了 145 個 CPU 和 APU 型號，并且這個列表還在不斷增長。
AMD 表示，我們可以期待 AM5 持續(xù)到 2027 年以后，因為它也是為長遠考慮而設(shè)計的。AMD 已經(jīng)在 2024 年 Computex 展會上推出了其頂級的 X870 和 X870E 芯片組，最顯著的新增功能是強制加入 USB4 和 PCIe 5.0 支持，無論是用于圖形還是存儲。
現(xiàn)在，AMD 正在宣布面向性價比導(dǎo)向的 B 系列芯片組，除了我們預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn) B850，還新增了一個新的層級。新的 B840 主板介于廉價的 A 系列主板和標(biāo)準(zhǔn)完全支持超頻的 B850 之間。兩個層級之間有幾個區(qū)別。B840 完全支持內(nèi)存超頻，但不像高端型號那樣支持 CPU 超頻。B840 主板還只有一個 PCIe 3.0 x16 連接——相對于 B850 主板上的 PCIe 5.0 和 4.0 連接，這是一個很大的削減。
B850 和 B840 都支持 USB 3.2，而不是 X 系列主板上的強制 USB 4。盡管 AMD 的 AM5 定價問題在很大程度上已經(jīng)緩解，但 B840 的變化創(chuàng)造了一個更便宜的 B 系列主板，特別是為 OEM 提供了更多的價格靈活性。
不幸的是，AMD 的 800 系列主板在 Ryzen 9000 處理器于月底發(fā)布時不會上市。AMD 表示，各主板供應(yīng)商將按各自的時間表發(fā)布，據(jù)我們早期的跡象顯示，第一批主板將在 9 月底到貨，比 Ryzen 9000 的發(fā)布日期晚了不少。Ryzen 9000 芯片完全兼容現(xiàn)有的 AM5 主板（需要進行必要的 BIOS 更新），因此早期采用者有選擇。然而，分階段的發(fā)布顯然不是理想的。
超頻增強和新功能
AMD 還在超頻方面進行了多項改進。新的 800 系列 AM5 主板將支持比現(xiàn)有主板更高的內(nèi)存超頻上限。AMD 表示，800 系列可以支持高達 DDR5-8000 的內(nèi)存超頻。Ryzen 9000 還增加了實時內(nèi)存超頻功能，允許你在 Ryzen Master 應(yīng)用程序中實時更改內(nèi)存速度和時序。
AMD 還有一個新的內(nèi)存優(yōu)化性能配置文件，允許在 JEDEC 和 EXPO 超頻配置文件之間手動或自動切換，以根據(jù)正在運行的應(yīng)用程序類型優(yōu)先考慮帶寬或延遲（時序）。你可以在 Ryzen Master 實用程序中在不同配置文件之間切換，或啟用自動切換。關(guān)于這一機制的細(xì)節(jié)尚不完全清楚，但我們將在芯片到貨測試時了解更多。
AMD 現(xiàn)有的 Curve Optimizer 功能允許你為整個電壓/頻率曲線設(shè)置一個負(fù)或正偏移，處理器然后在整個曲線上應(yīng)用這一偏移。新的 Curve Shaper 功能提供了更細(xì)致的控制，允許對三個溫度點和五個頻率點進行調(diào)整，為用戶提供 15 個控制點。相對于現(xiàn)有機制允許的單點控制，這是一個重大增加。
AMD 的 Ryzen Master 已經(jīng)有一個自動測試選項，可以分配 Curve Optimizer 偏移。這將繼續(xù)工作，但不會提供全 15 點的優(yōu)化——Curve Shaper 需要手動調(diào)整。然而，這兩個功能可以結(jié)合使用，用戶可以在分配單個 Curve Optimizer 值的基礎(chǔ)上增加 Curve Shaper 點（Curve Shaper 作為一種全局修改器，將調(diào)整所有分配的范圍）。
自動超頻 Precision Boost Overdrive (PBO) 也回歸了，AMD 表示，Ryzen 9000 的較低 TDP 范圍為 PBO 增益提供了更多空間。公司指出，在啟用 PBO 的情況下，Ryzen 5、7 和 9 處理器的多線程 Cinebench 性能提高了 6% 到 15%，但未在 PBO 示例中包含 Ryzen 9 9950X（可能是因為增益百分比較低）。我們將在評測中測試所有這些新的超頻旋鈕。
在接下來的內(nèi)容中，我們將繼續(xù)探討 Ryzen AI 300 基準(zhǔn)測試，然后討論 CPU、GPU 和 NPU 架構(gòu)。
AMD Zen 5 Ryzen AI 300 ‘Strix Point’ 游戲和生產(chǎn)力基準(zhǔn)測試
AMD 還在 2024 年 Computex 展會上發(fā)布了 Ryzen AI 300 ‘Strix Point’ 處理器。首批搭載這些處理器的筆記本電腦將于本月在主要零售商處上市。雖然 AMD 沒有宣布任何新的 Strix Point 芯片，但分享了新的基準(zhǔn)測試結(jié)果。
AMD 將推出 12 核、24 線程的 Ryzen AI 9 HX 370（四個 Zen 5 核心和八個密度優(yōu)化的 Zen 5c 核心）和 10 核、20 線程的 Ryzen AI 9 365（四個 Zen 5 核心和六個 Zen 5c 核心）。
公司的基準(zhǔn)測試重點比較了 Asus Zenbook S 16 上的 Ryzen AI 9 HX 370 與 Asus Vivobook S 16 上的 Intel Core Ultra 9 185H 以及 Samsung Galaxy Book 4 上的 Snapdragon X Elite X1E-84-100。
AMD 的生產(chǎn)力基準(zhǔn)測試顯示，在 PCMark 10 的應(yīng)用啟動測試中，Ryzen 處理器有 7% 的優(yōu)勢，在完整的 PCMark 10 基準(zhǔn)測試中有 13% 的領(lǐng)先，在 Procyon 辦公生產(chǎn)力套件中有 21% 的領(lǐng)先，在 Kraken 網(wǎng)頁瀏覽 JavaScript 基準(zhǔn)測試中有 30% 的優(yōu)勢。然而，這些百分比似乎是相對于 Intel Core Ultra 芯片的，而不是 Snapdragon 筆記本。缺少標(biāo)記軸使得與 X Elite 的比較變得困難。
在內(nèi)容創(chuàng)作測試中，我們看到了另一輪有些難以理解的結(jié)果，但除了單線程 Cinebench 2024 基準(zhǔn)測試外，Ryzen 處理器在所有測試中都占據(jù)了總體領(lǐng)先地位。在 Cinebench 2024 基準(zhǔn)測試中，Snapdragon X Elite 占據(jù)領(lǐng)先地位，盡管 AMD 芯片上標(biāo)有 1.2 倍的標(biāo)簽，X Elite 也在多線程 Cinebench 基準(zhǔn)測試中緊追其后。AMD 在 Blender 基準(zhǔn)測試中享有巨大的優(yōu)勢，并在 HandBrake 和 PCMark 10 中也取得了可觀的領(lǐng)先。
AMD 還在游戲中對其競爭對手進行了挑戰(zhàn)，聲稱比 Intel Core Ultra 9 處理器有 27% 到 65% 的領(lǐng)先優(yōu)勢。然而，由于圖表標(biāo)簽不清晰，X Elite 的具體優(yōu)勢仍然難以辨別。AMD 快速指出，三個游戲標(biāo)題在 X Elite 處理器上無法運行，這并不完全令人驚訝。
我們總是預(yù)期供應(yīng)商提供的基準(zhǔn)測試結(jié)果會有不一致之處，因此對這些結(jié)果應(yīng)持保留態(tài)度。測試說明（相冊末尾）還指出，Intel 處理器只有 16GB 內(nèi)存，而 Ryzen 處理器有 32GB 內(nèi)存，這引發(fā)了 Intel 系統(tǒng)是否運行在性能不佳的單通道配置中的疑問——希望不是如此，但內(nèi)存配置不一致顯然不理想。
直接對比 Apple M 系列處理器的性能
AMD 傳統(tǒng)上避免直接與 Apple M 系列處理器進行性能對比。然而，華碩在活動上展示了其搭載 AMD 處理器的新款 Zenbook S 16，并分享了一些自己的基準(zhǔn)測試，以突出 Ryzen AI 9 HX 370 在與搭載 M3 處理器的 Apple MacBook Air 15 比較時的性能。華碩在幻燈片中提供的測試配置信息很少，因此我們對這些基準(zhǔn)測試結(jié)果要持保留態(tài)度。
華碩聲稱在 Geekbench OpenCL CPU 分?jǐn)?shù)基準(zhǔn)測試中領(lǐng)先 20%，在 UL Procyon 基準(zhǔn)測試中則領(lǐng)先高達 118%。其他顯著的領(lǐng)先包括在 Cinebench（很可能是多線程基準(zhǔn)測試）中領(lǐng)先 60% 以及在 Geekbench CPU 分?jǐn)?shù)中領(lǐng)先 20%。
華碩還展示了 AMD 的 Fluid Motion Frames (AFMF) 和 54W Strix Point 的 Radeon 890M 集成顯卡的性能增益，顯示組合性能超過了一個獨立的 RTX 2050 GPU（60W GPU + 45W CPU）。正如預(yù)期的那樣，Radeon 只有在 AFMF 增加額外幀時才占據(jù)領(lǐng)先，AFMF 是一種幀生成的驅(qū)動級實現(xiàn)，并不總是如圖表所示那樣有效（我們在上面的幻燈片中有兩張同樣的幻燈片，一張是沒有 AFMF 的 Radeon 分?jǐn)?shù)，另一張是啟用 AFMF 的比較幻燈片）。
AMD Zen 5 微架構(gòu)
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Zen 架構(gòu)于 2017 年首次亮相，比 Bulldozer 提高了 52% 的 IPC，自那以來每一代都實現(xiàn)了兩位數(shù)的 IPC 增長。Zen 5 的 IPC 提高了 16%，這是通過 13 個工作負(fù)載測量的。Zen 5 顯著提高了矢量數(shù)學(xué)性能，在單核機器學(xué)習(xí)（VNNI）中比 Zen 4 提高了 32%，在單核 AES-XTS 加密工作負(fù)載（AVX-512）中提高了 35%，這些都是通過 Geekbench 子測試測量的。
Zen 5 是一個全面改進的架構(gòu)，其首席架構(gòu)師 Mike Clark 表示，這將成為未來幾代微架構(gòu)的基礎(chǔ)。它還將用于采用 TSMC 4nm 和 3nm 工藝節(jié)點的芯片，并且有并行的跨越團隊在這兩種設(shè)計上工作。
與 Zen 4 處理器一樣，核心計算晶粒（CCD）最多有八個核心和一個大的 32MB 共享 L3 中心。兩個 CCD 連接到與 Zen 4 處理器相同的 6nm I/O Die（IOD），因此該芯片提供相同的圖形支持和基本連接選項。你可以在上面的第二張圖片中看到 Ryzen 9000 的示意圖。
AMD 沒有分享任何關(guān)于緊湊型 Zen 5c 核心的新幻燈片，但我們揭示了一些細(xì)節(jié)。需要提醒的是，AMD 的 Zen 5c 核心設(shè)計比“標(biāo)準(zhǔn)” Zen 5 性能核心占用更少的晶?？臻g，同時為不太需要的任務(wù)提供足夠的性能，從而節(jié)省功耗并在每平方毫米上提供更多的計算性能（深度解析見此）。
Intel 的 E-Cores 采用類似的方法，但 AMD 的 Zen 5c 使用與標(biāo)準(zhǔn) Zen 5 核心相同的微架構(gòu)，并支持相同的功能，而其核心較小。相比之下，Intel 的設(shè)計在每種核心類型上采用不同的架構(gòu)和功能支持。較小的 Zen 5c 核心以較低的時鐘速率運行，提供的峰值性能比標(biāo)準(zhǔn)核心低，但它們也為其他元素（如更大的 GPU 和 NPU）保留了晶粒面積。
上面可以看到之前共享的顯示 Ryzen AI 300 處理器平面圖的圖像，以及隨后顯示砂磨后的晶粒圖像，揭示了封面下的架構(gòu)。這顯示了令人驚訝的細(xì)節(jié)。四個標(biāo)準(zhǔn) Zen 4 核心排列在 Zen 5 核心群的底部，八個 Zen 5C 核心排列在頂部。
這兩種核心類型都有各自的 L1 和 L2 緩存，但 16MB 的 L3 緩存被分成兩個 8MB 的切片，一個切片在 Zen 5C 核心之間共享，另一個切片在標(biāo)準(zhǔn) Zen 5 核心之間共享（這可以在框圖中看到為八個 Zen 5C 核心中間的一條線）。
因此，這兩個 L3 緩存必須通過數(shù)據(jù)織構(gòu)相互通信，就像 AMD 舊的 Zen 2 架構(gòu)中的 CCX-to-CCX 緩存一致性機制一樣。這確實會引入緩存到緩存?zhèn)鬏數(shù)母哐舆t，AMD 表示“并不比你去內(nèi)存所需的時間多”。因此，AMD 使用 Windows 調(diào)度機制試圖將工作負(fù)載限制在 Zen 5 或 5C 核心上，以減少高延遲傳輸?shù)陌l(fā)生，后臺工作負(fù)載通常分配給 5C 核心。AMD 將研究在實際應(yīng)用中在這兩種核心類型上運行的并發(fā)應(yīng)用程序的行為，從而不斷評估在未來設(shè)計中是否統(tǒng)一 L3 緩存是合理的。
該設(shè)計將三個計算引擎——CPU、NPU 和 GPU——與數(shù)據(jù)織構(gòu)連接在一起。每個 CPU 集群（Zen 5 和 5C）都有一個 32B/周期的接口，而 GPU 在數(shù)據(jù)織構(gòu)中有四個 32B/周期的接口，XDNA 引擎有一個 32B/周期的接口。
AMD 重新設(shè)計了設(shè)計前端，改進了取指、解碼和調(diào)度元素，以供給更寬的執(zhí)行引擎。它還將 L2 和 L1 緩存之間以及 L1 到浮點單元之間的數(shù)據(jù)帶寬加倍，這有助于實現(xiàn)代際游戲性能的提升。
前端采用了雙管道取指和改進的分支預(yù)測精度，從而每個周期提供更多的預(yù)測（TAGE 分支預(yù)測引擎）。這些預(yù)測被送入現(xiàn)在雙端口的指令和操作緩存，從而減少延遲。AMD 還添加了一個雙 4 寬解碼路徑，供給微操作隊列，然后是八寬調(diào)度。
Zen 執(zhí)行引擎長期以來支持每周期最多六條指令和四個算術(shù)邏輯單元（ALU）進行整數(shù)執(zhí)行。Zen 5 是 AMD 首次將 Zen 執(zhí)行引擎擴展到支持每周期調(diào)度和退休最多八條指令，從而滿足來自前端的增加的指令吞吐量。
Zen 4 為整數(shù)單元提供了四個調(diào)度器，而 Zen 5 為所有六個 ALU 單元提供了統(tǒng)一的 ALU 調(diào)度器。執(zhí)行窗口也擴大了 40%（最多 448 個未完成的操作），以更好地處理更寬調(diào)度和執(zhí)行帶來的額外未命中。
AMD RDNA 3.5
AMD 的 RDNA 3.5 引擎為 Strix Point 處理器中的 Radeon 890M 和 880M 集成顯卡提供動力，但 AMD 并未在 Ryzen 9000 處理器中使用它們——這些處理器仍然采用 RDNA 2 架構(gòu)。
AMD 的 Mark Papermaster 將公司與三星的合作（公司將其 RDNA 圖形 IP 授權(quán)用于 Galaxy 智能手機）視為了解低功耗環(huán)境的關(guān)鍵來源。這些經(jīng)驗對同樣受電池電量限制的其他移動設(shè)計（如筆記本電腦）也非常有用。
AMD 將這些經(jīng)驗融入 RDNA 3.5 中，這是對 RDNA 3 引擎的漸進改進，通過一系列優(yōu)化提高了每瓦特的性能，包括對紋理和著色引擎的有針對性的改變。該設(shè)計還通過優(yōu)化內(nèi)存子系統(tǒng)提高了每比特性能。Papermaster 表示，這些變化帶來了“單位能量消耗的雙位數(shù)性能提升”。
其他改進包括通過將紋理采樣單元數(shù)量翻倍來實現(xiàn)紋理采樣率的翻倍，以為游戲紋理引入更多并行性。AMD 還將像素插值和比較率翻倍，并添加了一個標(biāo)量算術(shù)邏輯單元來識別單次寫入操作，然后丟棄它們以提高性能和效率。Papermaster 還指出了一種全新的方法，通過創(chuàng)建更小的子批次來減少對 LPDDR5 內(nèi)存的訪問，并優(yōu)化內(nèi)存壓縮以減少數(shù)據(jù)傳輸，這兩者都節(jié)省了電能并提高了性能。
AMD XDNA 2 NPU 架構(gòu)
AMD 的 Ryzen AI 300 系列是該公司第三代內(nèi)置神經(jīng)處理單元 (NPU) 的處理器。AMD 的 Phoenix 芯片是首款帶有內(nèi)置 NPU 的 x86 處理器，通過 XDNA NPU 提供 10 TOPS 的性能，而 AMD 通過第二代 Hawk Point 模型將這一性能提升至 16 TOPS。然而，這些增益來自于時鐘速度的提升，而不是 XDNA 架構(gòu)的變化。
Strix Point 通過第二代 XDNA 2 引擎將 NPU 性能提升至 50 TOPS，這項技術(shù)源于 AMD 對 Xilinx 的收購。除了速度和供給的提升，我們還可以看到本地 AI 加速的最大合理性之一——節(jié)能。在這里，AMD 表明其 XDNA 2 引擎在運行 AI 模型時比 CPU 節(jié)能高達 35 倍，而這一能力對于長時間的后臺工作負(fù)載至關(guān)重要，這是 NPU 的最佳應(yīng)用場景。
XDNA 2 引擎是一個空間數(shù)據(jù)流架構(gòu)，具有二維計算瓦片陣列，通過一個靈活的互連網(wǎng)絡(luò)連接在一起，可以在運行時編程以創(chuàng)建自定義計算層次結(jié)構(gòu)。AMD 表示，所有其他 NPU 都有固定的層次結(jié)構(gòu)，并且沒有 XDNA 2 的互連結(jié)構(gòu)中提供的 TB 級東西向帶寬。該架構(gòu)還在陣列中放置了 SRAM 緩存。AMD 聲稱無緩存設(shè)計提供了非常確定性的延遲——這是 AI 工作負(fù)載的關(guān)鍵——可編程互連通過允許單元之間的無縫數(shù)據(jù)多播最大化帶寬，以減少對互連結(jié)構(gòu)的流量。
該設(shè)計還支持靈活的實時分區(qū)。例如，一個 AIE 計算瓦片列可以專用于輕量級工作負(fù)載，而一個四列陣列可以分配給較重的任務(wù)。這種技術(shù)旨在優(yōu)化功率、性能、帶寬和延遲，同時運行并發(fā)的 AI 模型。
架構(gòu)增強增加了每個瓦片的處理能力，但 AMD 還必須將瓦片數(shù)量從 20 增加到 32 才能達到 50 TOPS 的目標(biāo)。公司還增加了 1.6 倍的片上內(nèi)存，并將每個瓦片的 MAC（乘法累加器）數(shù)量增加了一倍。
XDNA 2 引擎的架構(gòu)變化使其計算能力提高了 5 倍，能效提高了 2 倍。XDNA 2 還支持同時運行多達 8 個 AI 模型。
NPU 性能通常通過 INT8 工作負(fù)載中的性能來衡量，這是一種不太精確的數(shù)據(jù)類型，使用較少的計算和內(nèi)存來運行模型。然而，模型必須首先量化為 INT8 格式，并且在此過程中會損失一些精度。
AMD 的 XDNA 2 NPU 支持 Block BF16，一種據(jù)稱提供與 FP16 相同精度且具有許多與 INT8 相同計算和內(nèi)存特征的新數(shù)據(jù)格式。AMD 表示 Block FP16 與其實現(xiàn)即插即用；它不需要對現(xiàn)有模型進行量化、調(diào)優(yōu)或重新訓(xùn)練。
AMD 聲稱擁有市場上唯一支持 Block FP16 的 NPU，但英特爾表示 Lunar Lake 也支持這種數(shù)學(xué)格式。AMD 的代表似乎對英特爾對這種格式的支持并不熟悉，他們承認(rèn)這會使上述基準(zhǔn)中的 Lunar Lake 性能預(yù)測失效。
觀點
Ryzen 9000 “Granite Ridge” 處理器將在 7 月 31 日發(fā)布，時機非常合適。英特爾的旗艦發(fā)燒級處理器存在廣泛的崩潰問題，這一未解決的問題以及競爭對手 Arrow Lake 處理器要到今年晚些時候才會上市，這可能會讓 AMD 在幾個月內(nèi)贏得性能桂冠。Ryzen 9000 準(zhǔn)備迎接英特爾即將推出的芯片，16% 的 IPC 提升在性能方面提升了所有領(lǐng)域，而低端型號的 TDP 減少多達 40% 則利用了 AMD 的功耗優(yōu)勢。
然而，Arrow Lake 將是一個強勁的競爭對手——它將是首款采用英特爾新 20A 工藝節(jié)點的處理器。這個節(jié)點具有英特爾首個背面供電（PowerVia）和全環(huán)柵極（GAA/RibbonFET）晶體管。芯片還據(jù)說配備了新的 Lion Cove P 核和 Skymont E 核，再次標(biāo)志著向前邁出重要一步，應(yīng)能在桌面 PC 市場保持激烈競爭。
搭載 AMD Ryzen AI 300 “Strix Point” 處理器的筆記本電腦將于本月上市，時機再好不過——高通的 Snapdragon X Elite Arm 處理器憑借成為唯一符合微軟要求以品牌為 Windows Copilot+ PC 的系統(tǒng)而出盡風(fēng)頭。
看來 AMD 的官方 Copilot+ 認(rèn)證要到今年晚些時候才會推出。不過，即便只增加了 5 個 TOPS 的 NPU 性能，能夠提供具備更高 TOPS 性能的 AI 電腦也是一個營銷勝利，將有助于 AMD 在 AI PC 升級熱潮中保持關(guān)注。AMD 還享有擊敗英特爾 Lunar Lake 上市的優(yōu)勢，暫時獲得了一些喘息空間。并且 AMD 無需擔(dān)心 x86 仿真或圖形驅(qū)動問題，這是高通仍在努力解決的問題。
Zen 5 Ryzen 9000 “Granite Ridge” 處理器將于 7 月 31 日發(fā)布，搭載 Ryzen AI 300 “Strix Point” 的筆記本電腦也將于本月底上架。
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