AMD Ryzen: подробности об архитектуре и публичная демонстрация

Ключевой разработкой корпорации Advanced Micro Devices последних лет является процессорная микроархитектура Zen. Компания AMD возлагает большие надежды на новые CPU и рассчитывает на то, что они помогут ей вернуть утраченные позиции на рынке персональных компьютеров и серверов, увеличить выручку и норму прибыли. В последние несколько месяцев AMD начала раскрывать подробности о новой микроархитектуре и особенностях новых платформ для ПК и серверов. Одной из важных вех на пути новых CPU на рынок стал анонс коммерческого названия новых процессоров, а также демонстрация их работы на этой неделе. Ниже мы попытаемся кратко подытожить то, что мы уже знаем о микроархитектуре Zen, а также о процессорах Ryzen на её базе.
Микроархитектура Zen является первой полностью новой микроархитектурой AMD с конца 2011 года, когда компания представила Bulldozer. Приоритеты при создании последней отдавались возможностям быстрого роста тактовых частот, количества ядер (в том числе за счёт использования двухъядерных кластеров), а также постепенному усовершенствованию последних. Физическое воплощение Bulldozer первого и второго поколения продемонстрировало, что данная микроархитектура не может обеспечить сравнимую с основным конкурентом производительность при схожем энергопотреблении, а потому в 2012 году было принято решение отказаться от серьёзной доработки Bulldozer и сосредоточить инженерные ресурсы компании на разработке принципиально новой микроархитектуры, получившей название Zen.
AMD Zen коренным образом отличается от Bulldozer в том, что касается приоритетов. Джим Келлер (Jim Keller), главный архитектор Zen, поставил перед разработчиками ядра задачу максимально увеличить количество одновременно исполняемых инструкций (instructions per clock, IPC) без увеличения потребляемой мощности. Подобный подход исповедуется довольно широко, а его преимущества отлично иллюстрируются процессорами Apple, когда микросхемы с двумя ядрами оставляют позади конкурентов с четырьмя в многопоточных приложениях. Разумеется, «широкие» ядра имеют свои ограничения (размеры, тактовые частоты и т. д.), но их преимущества перевешивают возможные недостатки.
Принимая во внимание всё вышесказанное, неудивительно, что ядро AMD Zen существенно отличается от предшественников. С точки зрения исполнительных устройств ядро Zen имеет четыре блока целочисленных операций (ALU) и один модуль операций с плавающей запятой (FPU) с двумя блоками сложения (ADD) и двумя блоками умножения (MUL). Внимательный читатель может отметить, что количество исполнительных устройств в ядре Zen полностью соответствует количеству исполнительных устройств в «двухъядерном» модуле Bulldozer. Работая в парах, указанные блоки могут исполнять либо две операции совмещённого умножения-сложения (fused multiply-accumulate, FMAC) за такт, либо одну 256-разрядную инструкцию AVX.