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Front- und Backend erklärt

Mit der Bulldozer-Technik und den darauf basierenden Derivaten namens Piledriver, Steamroller sowie Excavator hatte sich AMD für einen als CMT (Core Multithreading) bezeichnetes Design entschieden: Statt klassischer CPU-Kerne gibt es Module, in denen zwei Integer-Cluster und eine Floating-Point-Einheit sitzen. Erstere sind mit je zwei ALUs und zwei AGLUs gut aufgestellt, letztere mit den beiden 128-Bit-FMACs dagegen nicht. Weitere ursprüngliche Schwächen waren ein geteiltes Frontend sowie ein gemeinsamer L2-Speicher für alle Ausführungseinheiten, ein kleiner L1-Daten-Cache und generell ein langsamer Speichercontroller sowie L3-Puffer.

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Bei der Zen-Architektur findet sich zwar die ein oder andere Idee aus den Jaguar-Kernen und den Bulldozer-Modulen, die Parallelen zu Intels Designs seit Sandy Bridge sind aber größer. Ungeachtet dessen unterscheidet sich Zen von der Konkurrenz in vielen Punkten: Ein Summit Ridge, so der Codename für die Ryzen-Prozessoren, basiert auf einem Zeppelin genannten Chip, verkauft wird das B1-Stepping. Die CPUs werden im 14LPP-Verfahren bei Globalfoundries gefertigt und damit in einem einigermaßen mit Intels 14FF(+) vergleichbarem Prozess. Das Die misst 213 mm², was AMD aber nicht bestätigen wollte. Interessant ist, dass die CPUs trotz höherer Packdichte aus satten 4,8 Milliarden Transistoren bestehen - Intel schafft es, 15 Kerne und vier statt zwei Speicherkanäle in 4,7 Milliarden Transistoren unterzubringen (MCC-Die der BDW-EP).

  • Ryzen 7 1800X (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Unsere Testplattform mit MSIs X370 Xpower Gaming Titanium und Noctua NH-U14S (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ryzen unterstützt DDR4-2667 im Dualchannel. (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein M.2-Slot mit 4x PCIe Gen3 ist beim Sockel AM4 quasi Standard. (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Auch USB 3.1 Gen2, hier mit Type C, gehört bei vielen Boards dazu. (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Das X steht für einen höheren XFR-Takt. (Bild: AMD)
  • Modellbezeichnung aufgeschlüsselt (Bild: AMD)
  • Überblick zu den Chipsätzen (Bild: AMD)
  • DDR4-2667 gibt's offiziell nur mit Single-Rank-Speicher. (Bild: AMD)
  • Drei neue CPU-Kühler für die Ryzen-Serie (Bild: AMD)
  • Ryzen besteht aus zwei CCX. (Bild: AMD)
  • Die-Shot von Zeppelin (Bild: AMD)
  • Blockdiagramm eines Zen-Kerns (Bild: AMD)
  • Die-Shot eines Zen-Kerns (Bild: AMD)
  • Überblick zu technischen Details (Bild: AMD)
  • Der L3-Cache läuft endlich mit Kerntakt. (Bild: AMD)
  • XFR ist ein erweiterter Singlecore-Boost. (Bild: AMD)
  • Dank SMT kann Ryzen zwei Threads pro Kern abarbeiten. (Bild: AMD)
  • AMD packt dichter als Intel. (Bild: AMD)
  • Viele Sensoren helfen, Takt und Leistungsaufnahme zu steuern. (Bild: AMD)
  • 2x 8 oder 4x 2 GByte DDR3-1866/DDR4-2400/26667, Geforce GTX 1080 FE; Win10 x64
  • 2x 8 oder 4x 2 GByte DDR3-1866/DDR4-2400/26667, Geforce GTX 1080 FE; Win10 x64
  • 2x 8 oder 4x 2 GByte DDR3-1866/DDR4-2400/26667, Geforce GTX 1080 FE; Win10 x64
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Ryzen besteht aus zwei CCX. (Bild: AMD)

Ein Zeppelin umfasst keine vier Module, sondern zwei CCX (Core Complex) mit jeweils vier Kernen und 8 MByte L3-Cache, die per Data Fabric alias Infinity Fabric miteinander verbunden sind. Einen Teil der technischen Neuerungen der Zen-Technik hatte AMD bereits auf der Hot Chips erläutert, auf der ISSCC und dem Tech Day gab es weitere Informationen: Im Frontend etwa findet sich eine Perceptron-basierte Sprungvorhersage, ein 64 KByte großer L1-Daten-Cache mit sparsamerem Write-Through-Design sowie ein 2.048 Instruktionen fassender Macro-Op-Cache. Generell sind die allermeisten Puffer schneller und tiefer als bei Bulldozer, verglichen mit Intel bewegen sich OoO-Window und Co. zwischen Haswell und Skylake.

Auch beim L1-Instruktionen-Cache (32 KByte) und dem 2 MByte großen, inklusiven L2-Cache pro CCX hat AMD die Geschwindigkeit sowie Latenzen verbessert, was hilft, die dahinterliegenden Rechenwerke mit Daten zu versorgen. Die müssen aber zuvor mithilfe der Lade-/Speichereinheiten durch die Decoder-Stufe, pro Takt sind 2x Load oder 1x Load/Store möglich: Aus dem L1D-Cache heraus kann Zen nur vier statt fünf (Intel) Instruktionen pro Takt decodieren, bei einem Treffer im Op-Cache (kein µOP!) aber sechs an den Dispatcher weiterleiten. Der wiederum schickt bis zu vier Micro-Ops an die Integer- oder bis zu sechs an die Gleitkomma-Pipelines.

  • Ryzen 7 1800X (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Unsere Testplattform mit MSIs X370 Xpower Gaming Titanium und Noctua NH-U14S (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ryzen unterstützt DDR4-2667 im Dualchannel. (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein M.2-Slot mit 4x PCIe Gen3 ist beim Sockel AM4 quasi Standard. (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Auch USB 3.1 Gen2, hier mit Type C, gehört bei vielen Boards dazu. (Foto: Martin Wolf/Golem.de)
  • Das X steht für einen höheren XFR-Takt. (Bild: AMD)
  • Modellbezeichnung aufgeschlüsselt (Bild: AMD)
  • Überblick zu den Chipsätzen (Bild: AMD)
  • DDR4-2667 gibt's offiziell nur mit Single-Rank-Speicher. (Bild: AMD)
  • Drei neue CPU-Kühler für die Ryzen-Serie (Bild: AMD)
  • Ryzen besteht aus zwei CCX. (Bild: AMD)
  • Die-Shot von Zeppelin (Bild: AMD)
  • Blockdiagramm eines Zen-Kerns (Bild: AMD)
  • Die-Shot eines Zen-Kerns (Bild: AMD)
  • Überblick zu technischen Details (Bild: AMD)
  • Der L3-Cache läuft endlich mit Kerntakt. (Bild: AMD)
  • XFR ist ein erweiterter Singlecore-Boost. (Bild: AMD)
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Blockdiagramm eines Zen-Kerns (Bild: AMD)

Der Integer-Teil ist mit vier Rechenwerken (ALU) und zwei Adresseinheiten (AGU) sehr breit aufgestellt, zwei Branch-Befehle pro Takt wie bei Intel dürften bei SMT zudem hilfreich sein. Die Fließkomma-Einheit besteht aus zwei Multiplikations- (FMUL) und zwei Additions-Pipelines (FADD), die alle relevanten Befehlssatzerweiterungen wie beschleunigtes AES und AVX2 (256 Bit) ohne Zusammenschalten von 128-Bit-FADD-Pipes sowie neuerdings auch SHA1 unterstützen. Das ist für Desktops weniger relevant, dafür umso wichtiger für Server-Systeme.

Gerade für Consumer nicht unerheblich - das Stichwort lautet Spiele - sind der Speichercontroller und die Kommunikation der beiden CCX. An dieser Stelle wird AMD mit Zen 2 vermutlich nachbessern wollen, denn die aktuelle Zen-Ausbaustufe schwächelt hier etwas. Eine Scheduler-Anpassung unter Windows 10 halten wir nicht für nötig, da Threads bereits innerhalb eines CCX gehalten werden.

 Probleme mit dem UEFISchneller L3-Cache, langsamer IMC 
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Demon80 06. Mai 2017

Das pci Express Problem haben aber alle Intel CPU's die es gibt- AMD hat dieses dumme...

Demon80 06. Mai 2017

Nein das lag an den mainboard's wo AMD nichts dagegen machen konnte.

Braineh 11. Mär 2017

Hier wurden schon die ersten RAM-Tests gefahren: http://www.legitreviews.com/ddr4-memory...

Der Held vom... 10. Mär 2017

Oder diplomatischer: Er hat es offenbar anders genutzt als du - oder als ich, was das...

plutoniumsulfat 07. Mär 2017

Einer groben Einteilung genügt das.


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