AMD представила процессоры Ryzen 7040U с архитектурой “Zen 4 + Zen 4c”: основные особенности

Компания AMD расширила серию мобильных процессоров Ryzen 7040U, добавив в линейку модели Ryzen 5 7545U и Ryzen 3 7440U с гибридной компоновкой, которые впервые совмещают вычислительные ядра с архитектурами Zen 4 и Zen 4c.

Подобная условно гетерогенная комбинация частично напоминает подход Intel, использующий для своих процессоров производительные (P-cores) и энергоэффективные ядра (E-cores). Впрочем, несмотря на первоначальное сходство, AMD управляется другим подходом. Разработчики пытаются получить максимальную энергоэффективность, а также снизить площадь процессорного кристалла, при этом получить высокую производительность, когда нет ограничений по энергопотреблению.

Прежде всего, следует отметить габаритные достижения. В случае с Zen 4c площадь одного вычислительного ядра с кэш-памятью L2 удалось снизить примерно на 35% – с 3,84 мм² до 2,48 мм². Ничего себе “компрессия” в условиях идентичного 4-нм техпроцессу TSMC. Как подобное уменьшение влияет на характеристики? Из-за более плотной упаковки блоков несколько уменьшается максимальная частота, однако ядра могут работать с меньшим рабочим питающим напряжением.

Теперь посмотрим на архитектурные отличия Zen 4 и Zen 4c. Однако… Да, это не ошибка на слайде AMD, функциональной разницы действительно нет. И именно в этом заключается основное отличие с подходом Intel, использующим разнородные ядра P/E-cores.

Учитывая архитектурную идентичность ядер Zen 4 и Zen 4c, нетрудно оценить особенности решений на их основе, впрочем, в свои презентации AMD делает определенные акценты, сравнивая ситуацию с подходом основного оппонента. Все вычислительные ядра процессоров имеют идентичные наборы инструкций, одинаковые IPC и поддерживают мультипоточность. При этом не требуется дополнительный механизм планирования задач в зависимости от нагрузки (намек на Intel Thread Director).

Новые чипы Ryzen 5 7545U и Ryzen 3 7440U принадлежат к семейству Phoenix 2. Старшая 6-ядерная модель имеет следующую компоновку – 2 ядра Zen4 + 4 ядра Zen4c. Поскольку функциональные вычислители идентичны и поддерживают SMT, процессор может одновременно обрабатывать до 12 потоков данных. Все ядра имеют по 1 МБ кэш-памяти L2, а также L3 на 16 МБ, так что общая емкость L2+L3 составляет 22 МБ. Что касается рабочих частот, то здесь AMD идет на определенные уловки, указывая в спецификации лишь общие предельные значения 4,9/3,2 ГГц. Очевидно, это показатели для «больших» ядер Zen 4, тогда как более компактные Zen 4c имеют более скромный частотный диапазон. А вот именно эти данные пока по каким-либо причинам не раскрываются разработчиками. Чипы U-серии в целом достаточно экономичных процессоров, поэтому уровень энергопотребления конфигурируется в пределах 15–30 Вт. Процессор оснащен интегрированной графикой Radeon 740M с четырьмя кластерами, суммарно включающими 256 вычислителей.

Если обратить внимание, указанные технические характеристики идентичны таким ранее представленному представителю первой волны линейки Phoenix – Ryzen 5 7540U, имеющему 6 ядер Zen 4, такую ​​же частотную формулу и уровень TDP.

В таких условиях сразу же возникает вопрос логики маркировки процессоров и простоты интерпретации названий моделей пользователями. В этом случае увеличенный индекс может не совсем корректно сориентировать потенциального покупателя по отношению к производительности CPU. Впрочем, к этому моменту мы еще вернемся.

Младшая модель Ryzen 3 7440U была анонсирована еще весной, вместе с первыми чипами Phoenix, но, как оказалось, фактический выход процессора задержался, а сам CPU стал носителем гибридной компоновки. Итак, Ryzen 3 7440U является 4-ядерным 8-поточным процессором с 1 ядром Zen 4 и 3 ядрами Zen 4c. Такова довольно интересная асимметричная конфигурация. Чип оснащен 8 МБ L3, а общая емкость L2+L3 составляет 12 МБ. Как и старшая модель линейки Phoenix 2, чип оснащен интегрированной графикой Radeon 740M. Вопрос с названием также возникает, поскольку текущее обозначение модели не позволяет идентифицировать использование комбинации ядер Zen4+Zen4c.

Следующий слайд с оценкой производительности Ryzen 5 7540U и Ryzen 5 7545U в зависимости от уровня энергопотребления позволяет нагляднее понять нюансы работы новых CPU с комбинированной архитектурой ядер. Как видим, модель Ryzen 5 7540U, в которой используются шесть ядер Zen 4, имеет несколько большую производительность при энергопотреблении чипа более 20 Вт. В то же время, Ryzen 5 7545U с гибридной компоновкой 2 Zen4 + 4 Zen4c уже на 17,5 Вт начинает выходить вперед и при ограничении в 10 Вт имеет максимальное преимущество над Ryzen 5 7540U во время многопоточной нагрузки Cinebench. Так что чипы с Zen4c – это в первую очередь история об энергоэффективности при невысоком уровне энергопотребления.

После сегодняшнего анонса не возникает сомнений в том, что процессоры Ryzen Z1 для портативных игровых консолей используют комбинированную архитектуру с ядрами Zen 4 + Zen 4c. Более того, судя по обновленной спецификации на сайте AMD, Ryzen Z1 фактически имеет такие же характеристики, как у Ryzen 5 7545U. За исключением еще более широкого диапазона отладки TDP – 9–30 Вт.

Напомним, что старшая модель Ryzen Z1 Extreme имеет много общего с топовым чипом серии Ryzen 7040U – Ryzen 7 7840U. Для случаев, когда требуется максимальная производительность, обычно в фаворе Zen 4.

Зачем вообще Zen 4с при наличии Zen 4?

1. Уменьшение габаритов вычислительных ядер без снижения производительности на такт (IPC) позволяет наращивать общую производительность процессоров, масштабируя количество вычислителей. Это особенно важно для серверных CPU, где изначально и началось внедрение компактных ядер Zen 4c. Те же чипы EPYC семейства Bergamo уже дают до 128 ядер на одной текстолитовой подложке. Не чудо ли?
2. Компактные габариты вычислительных ядер позволяют снизить площадь кристалла процессора, тем самым снизив общую себестоимость изготовления CPU. Напомним, что для процессоров семейства Phoenix используется кремниевая пластина площадью 178 мм2, тогда как для новых Phoenix 2, где комбинируются Zen4 и Zen4c, привлечены пластинки на 137 мм2. Хотя здесь следует учитывать, что Phoenix в полной комплектации имеет 8 ядер Zen 4 и графику Radeon 780M с 12 вычислительными модулями. В то время как Phoenix 2 – 6 ядер (2+4) и Radeon 740M с 4CU. Поэтому влияние более компактных ядер Zen4c на общие габариты в этом случае более скромное, но оно также есть.
3. Возможность комбинировать ядра Zen4 с более компактными Zen 4c добавляет гибкости разработчикам, позволяя предлагать нестандартные решения с хорошей производительностью при низком энергопотреблении. Наглядный пример – появление достаточно мощных Ryzen Z1 для игровых консолей.