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吹起反击的号角！锐龙9 7900X与锐龙7 7700X处理器评测

2022-9-26 21:33| 发布者: 橙黄鼠标| 查看: 14660| 评论: 10|原作者: 橙黄鼠标

摘要：前言 8月30日，AMD正式发布Zen 4架构的锐龙7000系列处理器以及与其配套的X670E、X670、B650E与B650芯片组。新一代锐龙7000处理器有几个亮点值得我们关注。 1. 处理器核心部分采用最新的台积电5纳米工艺制造，SOC- ...

前言

前言
8月30日，AMD正式发布Zen 4架构的锐龙7000系列处理器以及与其配套的X670E、X670、B650E与B650芯片组。新一代锐龙7000处理器有几个亮点值得我们关注。
1. 处理器核心部分采用最新的台积电5纳米工艺制造，SOC-IOD也从12nm升级至6nm。这让锐龙7000处理器的核心频率和内存控制器频率有了大幅度提升。
2. 处理器采用全新的AM5接口、LGA1718设计，插槽最大供电能力230W。从2016年使用至今，服役五年的AM4接口终于功成身退了，AMD同时还承诺AM5接口会至少使用到2025年。
3. 处理器支持最新的PCIe 5.0接口和DDR5内存以及EXPO内存超频技术，最高频率可支持至DDR5-6400MHz，内存延迟最低可降至63ns。
4. AMD表示Zen 4架构的IPC性能相较上代提升13%，单核性能提升了29%。以锐龙9 7950X为例，最大加速频率可达5.7GHz，与上代5950X对比，游戏性能最高可提升35%，生产力性能最高可提升48%。

Zen 4架构的13% IPC提升大部分来源于全新的前端架构，其次是加载储存单元以及分支预测单元和执行单元，还有就是L2缓存容量翻倍。

这是Zen 4架构的概览图。和Zen 3的架构概览图对比，Zen 4架构的主要改进在于分支预测和存取单元的改良以及操作缓存、指令回退队列以及执行单元寄存器条目的优化，以上几点占据了Zen 4架构13%IPC提升的重要比例。除此之外，Zen 4架构的L2（二级缓存）也由上一代的每核心512KB翻倍至每核心1MB。以锐龙9 7950X为例，L2+L3缓存为16MB+64MB，而上代的5950X只有8MB+64MB。

先来看看前端部分，分支预测器结构和上代相同，但细节上有所改良，继续提高分支预测的指令流水线效率。分支预测器有两条分派通道，一条是之前使用过的指令通道，直接进入微操缓存，微操缓存页目由原来的4K条目增加到6.75K条目，容量提升了68%，每个时钟周期9个微操指令，相较上代增加一个操作；一条是未使用过的指令，进入32KB的一级指令缓存，经过解码后下发到微操队列。L1 BTB（一级缓存分支目标缓冲区）也由原来的1024个条目指令，增加到1536个条目指令；L2 BTB同样有所增加，从原来的6.5K提升到7K条目指令。

指令分派完毕后就来到了执行单元部分，下发的微操队列会经过INT/FP Rename（重命名寄存器）和Reorder Buffer（ROB重排序缓冲区）进行指令流水线的重排序和重命名，Reorder Buffer（ROB重排序缓冲区）从原来的256个条目指令增加到320个条目指令，排序好的指令进入调度器然后进入通用寄存器，寄存器可接受的指令数同样有所提升，整数单元寄存器由原来的192个条目增加到224个条目，浮点单元寄存器由原来的160个条目数增加到192个条目数，最后进入执行单元进行运算。

运算完毕后，指令会进入存取队列，存取队列可容纳的条目数也提高了22%，然后进入8路关联的32KB D-Cache进行分流，有用的地址和指令进入1MB的L2缓存，没用的回退到上一级的执行单元寄存器。用于储存虚拟地址/物理地址转换和寻址的D-TLB页目数也提高了50%，从原来的2K提升到3K。更大的存取队列和更大的D-TLB页目数一定程度上降低了缓存Miss的概率。

Zen 4架构一系列改良包括翻倍L2缓存容量、提高各流水线缓冲区、寄存器页目数就是为了降低处理器缓存各层级的Miss概率。

Zen 4架构还新增了AVX-512指令的支持，但Zen 4架构的AVX-512指令集，并非完整的512位SIMD单元，而是2 x 256 位SIMD单元在两个时钟周期执行运算，这样的好处是能节省额外的晶体管同时功耗及发热量不会暴增，但同时也失去了512位SMID单元的翻倍吞吐量优势。Zen 4具体支持AVX-512中的什么指令集不用过多关注，只需要关注其中的AVX512_VNNI和AVX512_BF16指令集，前者是向量神经网络的乘积运算指令，可以大幅度提高INT8的乘积运算。后者是神经网络低精度高吞吐量的浮点运算格式。换句话说，Zen 4架构的AVX512指令集支持，是为了深度学习而生的。

锐龙7000系列处理器还首次内置了RDNA 2架构的核显，这也是AMD首次在锐龙系列处理器中采用核显设计。值得一提的是，锐龙7000的核显并非集成在处理器核心中，而经过IF总线集成在SOC-IODie中。

锐龙7000的核显采用2组RDNA 2 CUs单元设计，128个流处理器，支持H264、H265编码/解码器，可直出HDMI 2.1以及DP 2.0视频信号。

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