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大圣归来?AMD携Zen架构芯片挑战英特尔

2016-08-27

大圣归来?AMD携Zen架构芯片挑战英特尔。四年前,AMD 重头开始新型处理器芯片架构的研发。在新任首席执行官莉萨苏(Lisa Su)的大力支持下,芯片研发工程师致力于在降低功耗的同时提高处理速度

四年前,AMD 重头开始新型处理器芯片架构的研发。在新任首席执行官莉萨苏(Lisa Su)的大力支持下,芯片研发工程师致力于在降低功耗的同时提高处理速度。这就是 AMD 最新的 Zen 处理器芯片,是十年来最有市场竞争力的系列芯片计划。目前该系列芯片还未上市,AMD 的竞争对手、全球最大的芯片制造商英特尔称 AMD 在事情未成功之前,不要过早地打如意算盘。但分析师指出,当 AMD 在 2016 年底或 2017 年初真正发布 Zen 芯片时,其将成为公司最具竞争力的产品。

AMD 公司负责 Zen 项目的高级研究员和设计工程师迈克尔·克拉克(Michael Clark)在周二举办的加州 Hot Chips conference 会议上介绍了关于 Zen 芯片的更多细节。如果 AMD 能够真正实现 Zen 芯片的设计性能,那么无疑其将打入英特尔微处理器业务的核心地带,该业务市值高达数十亿美元。

市场研究机构 Moor Insights & Strategy 分析师帕特里克·摩尔海德(Patrick Moorhead)指出,“所有这一切听起来都是难以置信的积极。我认为 AMD 将借 Zen 芯片在处理器市场处于更有利的地位。从这个角度看,Zen 芯片是 AMD 十年来我所见过的最有影响力的事情。”

上周,苏以及 AMD 首席技术官马克派普马斯特(Mark Papermaster)指出目前 Zen 架构的“突破性性能”可以匹敌英特尔速度最快的 10 纳米 Broadwell-E 处理器。在其性能测试中,基于 Zen 架构的芯片性能可以与 Broadwell 并驾齐驱。此外 AMD 称,随着时间推移,该系列芯片将应用于新型超薄笔记本电脑、高端游戏电脑以及数据中心。Zen 是数百位 AMD 工程师共同研发的成果。也是 AMD 调整方向专注于正确产品的表现。

据悉,基于 Zen 架构的芯片分为 8 核(16 线程)的 Summit Ridge 台式机处理器芯片以及 32 核(64 线程)的 Naples 服务器处理器芯片。其中 Summit Ridge 台式机处理器芯片预计在今年第四季度上市,而后者将于明年上半年亮相。而笔记本电脑处理器芯片将于 2017 年下半年上市。但 Gartner 的分析师马丁雷诺兹指出,这给了英特尔大量的追赶时间。其对 AMD 最新产品仍持谨慎态度。

上周雷诺兹在接受采访时指出,“他们真的需要产品化。很显然,我们不得不等待最终产品的出现。他们需要解决的是对现有架构的不断完善。目前还没有足够信息得知 AMD 可以战胜英特尔。”

而英特尔将于明年发布其第七代 Core 处理器。同时也大力研发新型 Xeon Phi 系列芯片,其也将在 2017 年上市。由于英特尔在新型制造工艺方面有自己的生产线,远远优于 AMD,因此其在处理器业务方面具有天生优势。但 AMD 依旧相当乐观。

克拉克指出,“我们知道我们将于英特尔竞争。”

AMD 将与芯片厂商 GlobalFoundries 合作生产该系列芯片。GlobalFoundries 采用的是 14 纳米的 FinFET 制造工艺,其芯片制造功效以及性能都有大幅改进。这种 FinFET 制造技术使得 AMD 有机会与英特尔直接竞争。

克拉克同时指出,AMD 成功地使得 Zen 处理器的核心每时钟周期指令性能提升高达 40%。这意味着 3GHZ 的 Zen 芯片处理速度要比同样频率的处理器芯片快 1.4 倍。佩珀马斯特称这对处理器性能的改进是具有“里程碑式的意义”。他指出 Zen 架构设计清晰,在研发中很大一部分精力用在如何有效降低功耗上。

佩珀马斯特指出,“我们的团队从一开始就将提高能效作为重点。细到针对每个运算周期都要有低能耗。”

而克拉克也表示,“从研发芯片架构的第一天,我们就创建了一个能效团队。将每运算周期的性能提升 40%,同时保持一定能耗,这需要大量的工作。”

其具体设计改进包括新的缓存层次结构、分支预测改进以及多线程。这些改进使得 AMD 的芯片能够更快获取数据,并预测哪种数据将被使用,同时在同一时间处理多个指令。此外 AMD 自有技术可以让不参与运算的芯片单元关闭能耗。

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克拉克指出,“在设计过程中,我们可以通过跟踪工具监控芯片能耗。我们可以平衡性能发挥与能耗大小。在研发中,你可以清楚看到出现错误的为之,以及相关架构失去平衡。我们拥有一批有效趁手的工具。”

长期以来,能耗是困扰英特尔 X86 芯片架构的突出问题。X86 架构包含可变长度指令,因此处理器很难同时处理多个指令,这导致处理序列相当长,从而增加了能耗。克拉克指出,相比之下,AMD 的芯片架构可以通过分支预测技术预测将要处理的数据和指令。当然,当前大多数处理器芯片都可以进行分支预测,但 AMD 在保持处理器高速以及高效运行方面注入了双倍的精力。

其中的微指令缓存使得处理器能够记忆之前指令,这意味着 AMD 芯片在下一个时间周期内更快处理。而高速缓存意味着处理单元在等待数据获取的时间不会保持空闲状态。AMD 的 Zen 架构芯片每个周期可以分为 6 个微指令。

此外,克拉克补充称,Zen 并不是新型架构研发的终点,有更多的新产品正在研发当中。

克拉克指出,“Zen 是研发路上的第一站,而我们将继续发展 X86 芯片性能。AMD 又回来了。”

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