MSI RTX 2080 Serie

AMD Zen 2: Modular statt monolithisch

reported by doelf, Donnerstag der 08.11.2018, 19:50:12 Uhr

AMD hat seine "Next Horizon"-Veranstaltung in San Francisco nicht nur dazu genutzt, um die neuen 7-nm-Beschleunigungskarten Radeon Instinct MI60 und MI50 anzukündigen, sondern hat auch weitere Details über die kommende CPU-Architektur "Zen 2" gelüftet. Auch diese Prozessoren werden mit Strukturgrößen von 7 nm gefertigt - oder besser gesagt: Teilweise.

Der Baukasten-Prozessor
AMD setzt beim "Zen 2" nämlich auf ein modulares Design: Der Prozessor besteht aus mehreren Silizium-Stücken, den Chiplets, welche über xGMI-Anbindungen, die AMD auch als "Infinity Fabric Interconnect" bezeichnet, miteinander verbunden sind. Zur Fertigung der CPU-Kerne kommt dabei der 7-nm-Prozess von TSMC zum Einsatz, denn die Rechenkerne und ihre Cache-Speicher profitieren stark von den feineren Strukturen, welche den Strombedarf senken und zugleich höhere Taktraten ermöglichen. Die I/O-Funktionen, also die Anbindungen für Arbeitsspeicher und PCI-Express, belässt AMD vorerst bei 14 nm. Im Vergleich zu monolithischen CPU-Designs spart dieser Ansatz Entwicklungszeit und Fertigungskosten.

Lisa Su mit AMD Epyc Rome

Doppelte Kernzahl, doppelte Leistung, doppelte PCIe-Bandbreite
Für die kommenden Server-CPUs der EPYC-Familie, welche den Codenamen "Rome" tragen, bedeute das modulare Design in erster Linie mehr Kerne bei unverändertem Stromverbrauch. Statt mit 32 Kernen und 64 Threads werden die größten Rome-Prozessoren mit 64 Kernen und 128 Threads ausgestattet sein. Neben der Verdopplung der Rechenwerke verspricht AMD zudem die Verarbeitung von mehr Befehlen pro Durchgang (4,53 statt 3,50 bei kombinierter Gleitkomma-/Ganzzahlenlast), was in der Summe zu einer Verdopplung der Rechenleistung im Vergleich zur ersten EPYC-Generation (Naples) führt. Statt PCI-Express 3.0 gibt es Lanes der vierten Generation, die 2 GB/s in jede Richtung schaufeln können. Das ist eine Verdopplung der theoretischen Bandbreite.

Cache-Optimierungen, doppelte AVX-Breite, Spectre-Schutz
Dass Zen 2 pro Takt mehr schafft, liegt an diversen Optimierungen. Beispielsweise gibt es eine verbesserte Ausführungs-Pipeline, welche die Recheneinheiten effizienter einsetzt. Auch die Sprungvorhersage und das Prefetching von Befehlen hat AMD überarbeitet, dabei wurde auch der Befehls-Cache neu organisiert und der Mikro-Op-Cache vergrößert. Die Gleitkommaeinheit hat AMD für Vektorbefehle (AVX) auf 256 Bit verbreitert, so dass 256-Bit-Aufgaben nun in einem Durchgang verarbeitet werden. Die erste Zen-Generation muss solche Aufgaben noch in zwei 128 Bit große Micro-Ops aufteilen. AMD hat auch neue Sicherheitsmaßnahmen integriert, welche vor CPU-Angriffen wie Spectre schützen sollen. Zudem verspricht der Hersteller mehr Flexibilität bei der Speicherverschlüsselung.

Ein Ausblick und EPYC bei Amazon
Zen 2 liegt laut AMD im Fahrplan, so dass man auf "Next Horizon" lauffähige Muster sehen konnte. Auch die Nachfolgearchitekturen Zen 3 und 4 sind schon in Arbeit und sollen gute Fortschritte machen. Doch ein gutes Produkt ist nur die eine Seite der Medaille, auf der anderen müssen auch gute Verkaufszahlen stehen. Hier kann AMD zumindest einen neuen Großkunden ins Feld führen: Amazon bietet ab sofort EPYC-Prozessoren für die Nutzer seiner "Elastic Compute Cloud" (EC2) ein.

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