AMD 12. ledna během virtuálního CES představilo mobilní Ryzeny 5000 s architekturou Zen 3, čipy s kódovým označením Cezanne. Nebylo toho k nim ale řečeno mnoho, i když jsme se na druhou stranu dozvěděli, jaké vyjdou modely a jaké budou mít parametry (s výjimkou integrovaného GPU).
Minulý týden AMD tento rest dohonilo, firma udělala už techničtější odhalení toho, co je v těchto mobilních čipech vylepšené, takže se teď můžeme podívat na detaily.
Tip: AMD odhaluje Zen 3 pro notebooky: modely, frekvence a parametry
Zen 3
Ryzeny 5000 pro notebooky s jádry Zen 3 by měly mít všechny výhody desktopové verze této nové CPU architektury – tedy zejména vyšší IPC (podle AMD o 19 % proti Zenu 2), které spolu s vyšší frekvencí má dosáhnout o 23 % jednovláknový výkon.
Procesor AMD Ryzen 5000 pro notebooky (Zdroj: AMD)Spojení jader do jednoho osmijádrového bloku CCX s unifikovanou L3 cache (takže notebookové Ryzeny 5000 budou všechny monolitické) zvyšuje výslednou průměrnou latenci při práci s pamětí a programy mají celkem k dispozici 16 MB L3 cache v CCX. Zde je asi jediná slabina, kapacita L3 je poloviční proti 32MB L3 v desktopové verzi, CPU „Vermeer“.
APU Cezanne pro notebooky má kompatibilní pouzdro BGA, takže tyto procesory se dají osadit do notebooků navržených pro předchozí Ryzeny 4000 (Renoir) – od počátku bylo údajně v plánu Renoirem takto připravit půdu pro generaci Cezanne a urychlit tím její rozjezd (otázka je, zda ho teď nezazdí to, že výroba a dostupnost téměř všeho hardwaru se všude zadrhává). Proti Ryzenům 4000 má ovšem APU Cezanne samotný křemíkový čip větší, má plochu 180 mm² proti 156 mm² u Renoiru. Počet tranzistorů stoupl z 9,6 na 10,7 miliardy.
Výrobní proces je na druhou stranu zřejmě stejnou základní verzí 7nm technologie TSMC bez EUV, jakou AMD používalo u Ryzenů 3000 a 4000. Úplně identická ale charakteristika křemíku není, TSMC v rámci této stejné generace procesu postupně dělá drobnější úpravy a zlepšení, a tyto do výroby čipů Cezanne zahrnuté jsou, ačkoliv není použitý proces N7P nebo N7+.
Návrh čipů Renoir a Cezanne byl prováděn poměrně modulárně a logika pro propojení jednotlivých bloků je shodná. Díky tomu mohlo AMD v návrhu Renoiru vyměnit jenom některé části (zejména tedy jádra Zen 2 za Zen 3) a dokončit vývoj velmi rychle, tape-out měl prý být hotový jen několik měsíců poté, co AMD uvedlo Zen 2 (čímž se asi myslí srpen 2019, ne odhalení APU Renoir v lednu 2020). Každopádně díky tomu přišel Zen 3 do notebooků rychleji po desktopové premiéře, než předtím mobilní verze architektur Zen 1 a Zen 2.
Oficiální benchmarky Ryzenu 9 5900HX (45W) ve hrách s grafikou GeForce RTX 3080 (Zdroj: AMD, Via Tom's Hardware)Vylepšení paměťového řadiče, ale pořád PCIe 3.0
Na druhou stranu stinnou stránkou tohoto postupu je, že nebyla upgradována konektivita. APU Cezanne nemá PCI Express 4.0 a také stále nebude v mobilní verzi (v desktopové ano) podporovat ×16 linek pro přídavnou grafiku – pro GPU tedy bude dostupno PCIe 3.0 ×8 a pro SSD PCIe 3.0 ×4. Procesory Intel Tiger Lake zde budou mít výhodu. Zejména v možnosti využití PCIe 4.0 SSD, u grafik pořád asi není starší rozhraní tak velká limitace.
Čip je jinak opět kompletní SoC – obsahuje i řadiče USB 3.1, USB 2.0 a SATA a také řadič pro různé senzory.
APU Cezanne/Ryzen 5000 stále podporuje maximálně paměti LPDDR4X-4266 (propustnost 68 GB/s) a DDR4-3200 (propustnost 51 GB/s), v tomto zřejmě není proti Renoiru změna. Ale AMD u řadiče (respektive jeho PHY) provedlo změny pro snížení spotřeby a lepší výdrž na baterie. U Ryzenů 4000 byla PHY napájené a zapnuté vždy, když celý SoC nebyl ve standby.
V Ryzenech 5000 tato PHY mohou používat úsporný stav s redukovanou spotřebou, kdy je digitální část v úsporném stavu. Napájení PHY se sníženou energií je v tomto stavu řešeno pomocí integrovaného regulátoru LDO, za určitých okolností se PHY může i úplně odpojit. Teto režim lze ale také rychle opustit, když procesor začne paměť zase intenzivně používat. Celkově by díky tomuto měla platforma mít nižší průměrnou klidovou spotřebu, díky čemuž vydrží notebooky déle na baterie.
Separátní napětí jader CPU a GPU pro lepší efektivitu
Nižší spotřebu a vyšší efektivnost přináší další změny ve správě spotřeby. V Ryzenech 4000 měla jádra CPU společné řízení napětí – ač tedy mohlo mít každé jinou frekvenci, napětí muselo být společné – dané tím jádrem, které mělo nejvyšší takt. Napětí jader CPU také bylo svázané s napětím grafického jádra, což je možná ještě větší problém. Pokud totiž bylo GPU aktivní třeba ve hře, mělo poměrně vysoké napětí, které pak šlo i do všech jader CPU, i když třeba byla jen sporadicky aktivní.
Toto je neefektivní, u Ryzenů 5000 už se ale nově napětí nastavuje pro jednotlivá jádra zvlášť a současně už se také nastavuje separátně i pro grafiku. To by mělo dovolit při stejné celkové spotřebě čipu vyvinout o něco lepší vícevláknový výkon (ještě nad rámec zvýšení efektivity plynoucí z vyššího IPC Zenu 3). A zejména při vytížení GPU i CPU současně by také měla být dosažená lepší kombinace jejich výkonů. Protože dostupná energie se lépe využije.
Rychlejší náběh boostu, preferovaná jádra
Další novinka – tedy v mobilních Ryzenech – je rychlejší řízení frekvencí, které bude dovolovat rychlejší přepnutí na plný výkon v momentě, kdy je detekována zátěž. Jde o technologii CPPC2, kterou už měly 7nm desktopové Ryzeny 3000. Do notebookové linie procesorů se ale zdá se toto řízení frekvencí dostává až nyní.
Zatímco klasické řízení taktu umožňuje systému reagovat na zátěž zvýšením taktů až za asi 30 milisekund, s CPPC2 se prodleva může snížit až na 1–2 milisekundy. Toto by mělo zlepšovat responzivnost systému, zrychlovat otevírání aplikací (i když u těch asi tato agresivita boostu nebude významný faktor výkonu, takže zde si toho asi moc nevšimnete).
Spolu s CPPC2 také Ryzeny 5000 do notebooků přinášejí technologii preferovaných jader. Dosud zdá se APU neměla označená jádra, která má Windows používat pro běh jednojádrových aplikací, takže takové úlohy skákaly z jádra na jádro. Ryzen 5000 už toto používá, což je asi také důvod, proč má vyšší takty maximálního boostu – preferovaná jádra totiž dosáhnou větší frekvence, než ta ostatní.
Použití CPPC2 vyžaduje novější buildy Windows 10 (nebo Linuxu) a také znamená, že frekvence již neřídí samotný operační systém, ale předává volbu pracovního taktu zpátky procesoru.
GPU je stejné, ale má vyšší takty
Integrovaná grafika je nakonec stejná jako v Renoiru – jen 8 CU architektury Vega, což dává 512 shaderů (GPU má také vlastní 1MB L2 cache). Grafický výkon by se přesto mohl trošku zlepšit. U Ryzenů 4000 měla integrovaná GPU v notebookové verzi maximální takt jenom 1,75 GHz. Nyní AMD u procesorů pro notebooky nastavilo maximální takty integrované grafiky až na 2,1 GHz, tedy podobně vysoko jako u desktopových Renoirů. Teoretický výkon v FP32 je 2,15 TFLOPS.
Za podmínky, že čipy nenarazí na omezení TDP a skutečně budou schopné těchto vyšších frekvencí dosahovat, by se tedy i grafický výkon APU Cezanne mohl trošku zlepšit, i když to nebude nic velkého. Například v 3DMarku Time Spy má prý Ryzen 7 5800U dávat o 9,6 % lepší výkon než Ryzen 7 4800U. Podle AMD snížení spotřeby Infinity Fabric a jader CPU umožní dodat grafice o něco více energie, což vysvětluje tento vyšší výkon.
Zatím se nepotvrdilo, zda má APU Cezanne podporu pro hardwarové dekódování AV1. Některé úniky naznačovaly v loňském roce, že by AV1 mohlo umět paralelně chystané APU, Van Gogh. Je možné, že Cezanne bude mít beze změny multimediální engine z Renoiru, pak by AV1 muselo být dekódováno softwarově.
Bezpečnostní funkce
Jedna z nových funkcí, kterou mají APU Cezanne, je CET – Control-low Enforcement Technology. Jde o technologie chránící před některými bezpečnostními útoky, a sice exploity tzv. return-oriented programování. Procesor s CET používá stínové stacky a kontroluje, zda jsou na konci funkcí použité korektní návratové adresy. CET by také mělo monitorovat volání a nepřímá větvení a kontrolovat, zda se nějaký škodlivý kód nesnaží změnit cílovou adresu takového skoku (aby spustil vlastní škodlivý kód).
Toto ovšem není úplná novinka, CET by mělo již být aktivní v jádrech Willow Cove od Intelu, tedy v procesorech Tiger Lake.
O dvě hodiny lepší výdrž na baterie
Řada z popsaných zlepšení je orientovaná ne zlepšení energetické efektivity nebo snížení spotřeby. AMD uvádí, že spotřebu redukují ještě další změny, mělo by snad jít o vylepšení správy spotřeby pro audio, efektivitu regulátorů napětí (napájecí kaskády) notebooku, spotřebu tzv. Embedded Controlleru (čipu řídícího napájení, nabíjení, ventilátory a snad i nějaká optimalizace práce s LCD.
Tato zlepšení budou vyžadovat spolupráci s výrobci notebooku, nemusí je tedy mít každý přístroj automaticky – půjde o to, zda si výrobce dá práci.
Podle AMD tyto novinky v souhrnu vylepšují typickou výdrž na baterii o dvě hodiny v MobileMarku. Při přehrávání videa má být zisk 1,1 hodiny navíc, v nečinnosti až 3,9 hodin. V režimu spánku má výdrž být delší až o 20 hodin. Toto je ovšem příklad pro konkrétní testovací notebook, v kterém byl porovnaný Ryzen 7 4800U a Ryzen 7 5800U.
Galerie: Detaily architektury mobilních Ryzenů 5000: zlepšení spotřeby, výkonu, výdrž na baterie
První nástřel výkonu už vyšel
Notebooky s těmito procesory se teprve chystají do prodeje. První by snad mohly být už tento měsíc, ale uvidíme, zda to nezmaří démon nedostupnosti, který teď vládne ve světě počítačů.
Reálný výkon opět ukáží až nezávislé recenze, ovšem pokud chcete ochutnávku, vyšlo „preview“ recenze od webu AnandTech. Ten dostal nejvýkonnější model Cezanne v 35W variantě, tedy Ryzen 9 5980HS a otestoval výkon CPU a lehce také integrované grafiky. Proti nynějším procesorům Intel vychází Cezanne hodně dobře, ale samozřejmě bude ještě třeba vidět, jak na tom bude proti nadcházejícím Tiger Lake-H35 a osmijádrová Tiger Lake-H.
Tip: 10nm procesory Intel Tiger Lake-H s 8 jádry pro herní notebooky vyjdou prý až v červnu
Zdroje: Tom's Hardware, AnandTech
