AMD Zen 3 아키텍처 개선 : 설명-Appuals.com

10 월 8 일^일,2020 AMD는 Zen 3 아키텍처를 기반으로하는 새로운 Ryzen 5000 시리즈 데스크탑 프로세서라고 발표했습니다. 이 발표는 올해 가장 기대되는 PC 하드웨어 발표 중 하나였습니다. 2017 년 원래 Zen 아키텍처를 출시 한 이래 AMD는 연간 아키텍처 개선 측면에서 가파른 상승 추세를 보이고 있습니다. AMD는 Ryzen 프로세서 역사상 가장 큰 세대 도약을 제공한다고 주장하면서 올해도 다르지 않았습니다. 이 새로운 아키텍처가 특별한 이유는 무엇입니까? Zen 3이 가져온 아키텍처 개선에 대해 자세히 살펴 보겠습니다.

AMD는 2020 년 10 월 8 일 Zen 3 아키텍처를 공개했습니다. – 이미지 : Wccftech

Zen 아키텍처의 기초

AMD의 Ryzen 프로세서는 주요 경쟁 업체 인 Intel이 데스크탑 프로세서에서 사용하는 것과는 매우 다른 독특한 디자인을 사용합니다. Ryzen 프로세서는 실제로 큰 단일 칩이 아닌 여러 개의 작은 칩렛을 기반으로합니다. 이러한 서로 다른 칩렛은 'Infinity Fabric'이라는 연결을 통해 서로 통신합니다. AMD는 Infinity 패브릭을 AMD 프로세서의 서로 다른 칩셋간에 빠른 연결을 허용하는 하이퍼 전송의 상위 집합으로 설명합니다. 이는 단일 칩이 아니라 고속 링크를 통해 서로 통신하는 여러 개의 작은 칩렛이 기판에 있음을 의미합니다.

이 디자인에는 장단점이 있습니다. 가장 큰 장점은 확장 성입니다. 칩렛 디자인은 AMD가 더 많은 코어를 더 작은 패키지에 넣을 수 있으므로 CPU 시장의 예산 부문에서도 높은 코어 수 옵션을 허용 할 수 있음을 의미합니다. 이 디자인의 주요 단점은 대기 시간입니다. 코어는 물리적으로 서로 분리되어있어 데이터가 Infinity Fabric을 통과하는 데 걸리는 시간으로 인해 대기 시간이 조금 더 길어집니다. 즉, 게임과 같이 지연 시간에 민감한 응용 프로그램의 성능은 일반적으로 Intel의 단일 칩 설계보다 낮습니다.

Zen 2 구현

Ryzen 3000 시리즈 프로세서는 주류 데스크탑 시장에서 큰 성공을 거두었습니다. 이 CPU는 TSMC의 7nm 공정을 기반으로 구축 된 Zen 2 아키텍처를 기반으로했으며, Zen 아키텍처 설계에서 매우 흥미로운 개선 사항이있었습니다. Zen 2는 CPU 코어를 각각 4 개의 코어 컴플렉스로 결합하는 동시에 32MB L3 캐시 풀을 각각 16MB 캐시의 더 작은 풀 두 개로 나눕니다. 이러한 핵심 컴플렉스 (CCX)는 Zen 2 프로세서 라인업의 기반이었습니다. 각 4 코어 컴플렉스는 대기 시간을 개선하는 데 중요한 16MB L3 캐시에 즉시 액세스 할 수있었습니다. 즉, Zen 2는 게임과 같은 지연 시간에 민감한 응용 프로그램에서 인텔과 매우 경쟁력이있는 반면 멀티 스레드 워크로드에서 인텔을 크게 능가했습니다.

다른 CCX 장치는 여전히 Infinity Fabric을 통해 상호 연결되어야했기 때문에 약간의 지연이 예상됩니다. 그럼에도 불구하고 Zen 2는 Zen +에 비해 15 % IPC (Instructions Per Clock) 향상을 제공했으며 더 높은 코어 클럭을 자랑했습니다. 이 세대는 AMD에게 중요한 역할을했습니다. AMD는 이제 인텔과의 경쟁에 뛰어 들었고 빠른 혁신과 인텔의 자만심으로 인해 개선 가능성이 매우 큽니다.

AMD Zen 2 기반 Ryzen 3000 시리즈 프로세서는 다중 CCX 디자인을 사용했습니다. – 이미지 : Hexus

Zen 3의 목표

AMD는 매우 명확한 목표를 염두에두고 Zen 3를 개발하기 시작했습니다. 이미 경쟁의 멀티 스레드 측면을 지배하고 있기 때문에 여전히 인텔보다 약간 뒤처지는 유일한 영역은 게임입니다. Zen 3만큼 훌륭했지만, 매우 빠른 클럭 속도와 낮은 대기 시간을 제공하는 블루 팀의 디자인 덕분에 인텔의 게임 왕관을 훔칠 수 없었습니다. 최고의 프레임 속도를 원하는 순수한 게이머에게 대답은 여전히 인텔이었습니다. 따라서이 세대에 대한 AMD의 목표는 분명했습니다.

코어 대 코어 지연 시간 개선
코어 클럭 속도 향상
IPC (Instructions-per-clock) 증가
효율성 향상 (와트 당 성능 향상)
단일 스레드 성능 향상

Zen 2가 이미 멀티 코어 애플리케이션에서 매우 견고한 성능을 제공했음을 고려할 때 AMD는이 세대의 CPU를위한 단일 스레드 성능에만 거의 전적으로 집중할 수있었습니다.

Zen 3 개선 사항

AMD는 10 월 8 일 'Where Gaming Begins'라이브 스트림에서 새로운 CPU와 Zen 3 아키텍처에 대해 이야기했습니다.^일. AMD는 Zen 3이 Zen 아키텍처 역사상 가장 큰 세대 도약이라고 주장합니다. 새로운 Ryzen 5000 CPU는 여전히 TSMC의 7nm 프로세스를 기반으로하지만 내부적으로 많은 아키텍처 개선 사항을 자랑합니다.

8 코어 복합 설계

아마도 새로운 아키텍처의 가장 큰 개선은 완전히 새로운 레이아웃이었습니다. AMD는 Zen 2의 다중 CCX 디자인을 없애고 대신 모든 8 코어가 전체 32MB L3 캐시에 액세스 할 수있는 단일 8 코어 컴플렉스 디자인을 사용했습니다. 이 재 설계는 게임과 같은 지연 시간에 민감한 애플리케이션에 큰 영향을 미칩니다.

재 설계된 8 코어 컴플렉스로 이제 모든 코어에서 전체 32MB L3 캐시를 사용할 수 있습니다. – 이미지 : AMD

모든 코어가 캐시 및 다른 코어와 직접 접촉 할 때 데이터가 한 쪽에서 다른쪽으로 이동할 수있는 전체 다이를 가로 지르지 않기 때문에 지연 시간이 크게 향상됩니다. 이 재 설계는 또한 칩의 효과적인 메모리 대기 시간을 개선하여 단일 스레드 작업의 성능을 향상시킵니다.

IPC 개선

핵심 단지의 개선 된 레이아웃이 Zen 3가 가져다주는 유일한 개선은 아닙니다. AMD는 엄청난 수치 인 Zen 2에 비해 19 %의 IPC 개선을 주장합니다. IPC 또는 Instructions Per Clock은 CPU가 클럭주기 당 수행 할 수있는 작업의 양을 나타냅니다. 19 % 개선은 Ryzen이 2017 년에 처음 출시 된 이래 IPC에서 가장 큰 도약입니다. 이전 세대의 Zen 2 프로세서는 또한 Zen + 아키텍처에 비해 상당히 큰 15 %의 IPC 개선을 가져 왔습니다.

언아카이버를 사용하는 방법

이 IPC 개선은 AMD가 부스트 클럭 측면에서 5GHz 미만을 유지함으로써 Intel의 최고 수준의 코어 클럭과 경쟁 할 수 있음을 의미합니다. AMD는 또한이 대규모 IPC 증가에 기여한 사람들을 설명했습니다. 홍보 자료에 따르면 주요 기여 요인은 다음과 같습니다.

19 % IPC 개선은 AMD의 세대 간 가장 큰 도약입니다 – 이미지 : AMD

캐시 프리 페치
실행 엔진
분기 예측 자
Micro-op 캐시
프런트 엔드
로드 / 저장

효율성 향상

TSMC의 7nm 공정의 놀라운 밀도로 인해 AMD는 동일한 평균 전력 소비량을 유지하면서 Ryzen 칩에 더 많은 전력을 투입 할 수있었습니다. AMD는 Ryzen 5000 시리즈 칩이 3000 시리즈와 동일한 7nm 프로세스를 기반으로 제작되었다고 주장하지만 프로세스가 개선되어 결과 칩이 더 효율적입니다.

인상적인 와트 당 성능 2.4 배 향상을 통해 AMD는 전력 소비를 억제했습니다. – 이미지 : AMD

AMD는 또한 Ryzen 9 5900X 및 5950X가 더 높은 부스트 클럭과 향상된 IPC를 가지고 있음에도 불구하고 각각 마지막 세대 3900X 및 3950X와 동일한 양의 전력을 소비 할 것이라고 과감한 주장을했습니다. AMD의 홍보 자료는 원래 Zen 아키텍처에 비해 '와트 당 2.4 배 성능'향상을 인용했습니다. 이 수치는 5900X 및 5950X의 전력 소비에 대한 AMD의 주장과 일치합니다. 이제 클록이 더 높지만 이전 제품과 동일한 TDP 수치를 가지고 있기 때문입니다.

세련된 실리콘, 더 높은 클럭

Ryzen 3000 시리즈의 수명이 끝나갈 무렵, AMD는 'XT'브랜드로 시리즈에 3 개의 CPU를 추가 한 새로 고침을 출시했습니다. Ryzen 5 3600XT, Ryzen 7 3800XT 및 Ryzen 9 3900XT는 기본 모델과 정확히 동일한 CPU 였지만 클럭 속도가 더 빠릅니다. 제품 수명이 다하면 제조 공정이 성숙 해지고 실리콘 품질이 좋아집니다. 이것은 실리콘이 더 높게 부스트하고 더 오래 클럭을 유지할 수있는 CPU를 생산한다는 것을 의미합니다. 이것이 바로 XT CPU 라인업이 가능해진 방법입니다.

Zen 3 CPU를 통해 AMD는 동일한 성숙한 제조 공정과 고품질 실리콘을 사용하여 동일한 7nm 노드에서 5000 시리즈 CPU를 구축했습니다. 이로 인해 AMD는 지난 세대의 XT 시리즈보다 훨씬 더 높은 부스트 클럭을 사용할 수있었습니다. 더 높은 부스트 클럭, 더 높은 IPC 및 코어 레이아웃 재 설계와 결합되어 AMD가 단일 스레드 성능 문제를 해결할 준비가되었음을 의미했습니다. 4 개의 Ryzen 5000 시리즈 프로세서의 광고 된 클럭 속도는 다음과 같습니다.

3 개의 Ryzen 5000 시리즈 CPU에 대해 광고 된 사양 – 이미지 : AMD

형제 제어 센터 4가 프린터에 연결되지 않음

AMD Ryzen 5 5600X : 3.7GHz베이스, 4.6GHz 부스트
AMD Ryzen 7 5800X : 3.8GHz베이스, 4.7GHz 부스트
AMD Ryzen 9 5900X : 3.7GHz베이스, 4.8GHz 부스트
AMD Ryzen 9 5950X : 3.4GHz베이스, 4.9GHz 부스트

Chiplet 설계 장점

AMD가 이러한 세대 간 도약을 가능하게 한 많은 요인이 있습니다. 가장 큰 것 중 하나는 칩 자체의 디자인, 즉 CPU 다이의 '칩릿 스타일'레이아웃입니다. 이 디자인은 세대 별 개선과 관련하여 많은 주요 이점을 제공합니다.

확장 성 : 코어가 기판의 칩렛 내부에 배열되어 있기 때문에 AMD는 과열의 위험없이 더 많은 코어를 유사한 패키지에 넣을 수 있습니다. 인텔의 경쟁 설계는 모든 코어를 서로 매우 가깝게 배치하므로 제대로 구성하지 않으면 열 문제가 발생할 수 있습니다. 반면 AMD는 메인 스트림 데스크탑 플랫폼에서 6 코어, 8 코어, 12 코어 및 16 코어 프로세서를 만드는 데이 칩렛 디자인을 성공적으로 사용했습니다. 이것은 AMD가이 디자인으로 인해 코어 수를 지배했음을 의미합니다.
개발 용이성 : 이 디자인의 또 다른 큰 장점은 개발의 용이성입니다. Zen 3 아키텍처의 개발 과정에서 AMD는 Zen 2와 똑같은 기본 설계를 사용한 다음 수정했습니다. 이것은 디자인이 이미 어느 정도 완성되었고 AMD가 목표로 삼고있는 주요 영역에서 쉽게 개선 할 수 있음을 의미했습니다.
동시 5nm 개발 : AMD는 또한 5nm 아키텍처를 기반으로 한 Ryzen CPU에 대한 향후 계획도 제대로 진행 중이라고 지적했습니다. 이는 칩렛 설계 아키텍처를 통해 AMD가 여러 개발 스트림을 동시에 실행할 수 있기 때문입니다. AMD는 7nm 프로세스를 기반으로 한 Zen 3 및 Zen 2 아키텍처와 마찬가지로 5nm 프로세스가 계획대로 도착할 것이라고 확신했습니다.

AMD는 자사의 5nm 공정도 설계 중이라고 주장합니다. – 이미지 : AMD

예상 결과

Zen 3 기반 Ryzen 5000 시리즈 프로세서는 멀티 스레드 워크로드뿐만 아니라 게임 분야에서도 업계 리더가 될 것을 약속합니다. AMD는 2006 년 이후 처음으로 최고의 게임 성능을위한 경쟁에서 공식적으로 인텔을 격퇴했습니다 (AMD의 주장에 따름). AMD는 또한 Ryzen 9 5950X와 Ryzen 9 5900X가 그 뒤를 잇는 데스크탑 칩 중 가장 높은 단일 스레드 성능을 가지고 있다고 주장했습니다. Zen 3의 아키텍처 개선으로 예상되는 결과를 살펴 보겠습니다.

게임의 리더십

무려 19 %의 IPC 개선, 코어 클럭 증가 및 재 설계된 코어 복합 시스템을 통해 AMD는 이번 세대 게임 성능에서 엄청난 도약을 이루었습니다. Zen 2는 Intel의 제품에 비해 상당히 경쟁력이 있었지만 Zen 3는 모든 게임 워크로드에서 Intel을 능가 할 계획입니다. AMD는 Ryzen 9 5900X가 게임에서 Ryzen 9 3900X보다 평균 약 26 % 더 빠르다고 주장합니다. 이것은 단 한 세대 만에 이루어진 엄청난 도약입니다.

또한 AMD는 Ryzen 9 5900X가 게임에서 Core i9-10900K보다 빠르다고 주장했습니다. 이것은 AMD 팬과 일반 PC 애호가에게 매우 큰 소식입니다. 이것은 이제 최고의 AMD CPU가 게임 및 멀티 코어 애플리케이션 모두에서 최고의 Intel CPU를 능가한다는 것을 의미합니다. 인텔이 여전히 구식 14nm 아키텍처에 갇혀 있다는 것은 도움이되지 않습니다. 차세대 Rocket-Lake 프로세서 14nm에 있다는 소문도 있습니다. 한편 AMD는 Zen 2와 Zen 3의 7nm 제품으로 모든 실린더에서 발사하는 동시에 분명히 진행중인 5nm 계획에서도 동시에 작업하고 있습니다. 이는 인텔의 데스크탑 CPU 시장 점유율에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

AMD Ryzen 5000 시리즈 프로세서는 Intel 제품보다 게임에서 더 빠릅니다. – 이미지 : AMD

단일 스레드 성능 향상

AMD는 한동안 더 나은 멀티 코어 성능을 가지고 있지만 현대 게임이 모든 코어를 효과적으로 사용하지 않기 때문에 반드시 더 나은 게임 성능으로 변환되는 것은 아닙니다. 많은 게임에는 가장 많이 사용되는 '월드 스레드'라고하는 지배적 인 스레드가 있습니다. 월드 스레드는 대기 시간 및 단일 코어 성능에 매우 민감합니다. AMD의 아키텍처 재 설계 덕분에 지연 시간이 크게 줄어들어이 지배적 인 스레드의 성능이 크게 향상되었습니다. 이를 통해 AMD는 게임 시나리오에서 선두를 차지할 수있었습니다.

이것은 또한 AMD의 단일 스레드 성능이 이제 Intel보다 훨씬 우수하다는 것을 의미합니다. 실제로 AMD는 Ryzen 9 5950X에 대해 640의 인상적인 단일 코어 Cinebench 점수를 보여 주었으며 Ryzen 9 5900X가 631 점을 그 뒤를이었습니다. 이러한 개선은 아키텍처 핵심 복합 재 설계, 지연 감소, Zen 3 아키텍처의 더 높은 부스트 클럭으로 인해 가능합니다. Ryzen 5000 시리즈 프로세서의 단일 스레드 성능에 대한 자세한 내용은 이 기사.

AMD Ryzen 9 5900X는 Cinebench에서 기록적인 단일 코어 점수 631 점을 보유하고 있습니다. – 이미지 : AMD

더 높은 멀티 스레드 성능

멀티 스레드 성능 부문에서 계속 우위를 점하고있는 AMD는 Zen 3 기반 Ryzen 5000 시리즈 프로세서에 대해 인상적인 숫자를 다시 보여주었습니다. 특히 12 코어 Ryzen 9 5900X 및 Ryzen 9 5950X는 코어가 많은 워크로드에서 타의 추종을 불허하는 성능을 제공합니다. AMD는 또한 내부적으로 약간의 조정을하여 5950X가 CAD 작업을위한 가장 빠른 데스크탑 프로세서가 될 수 있도록 처음으로했습니다. AMD는이를 최고의 게임 프로세서이자 콘텐츠 제작을위한 최고의 프로세서로 간주했으며 그 주장에 대해 논쟁하기는 어렵습니다. AMD는 3950X보다 워크로드를 렌더링 할 때 인상적인 12 % 더 높은 성능을 주장했습니다. 이로 인해이 프로세서는 데스크탑 컴퓨팅이 제공해야하는 최고를 위해 노력하는 사람들에게 절대적인 짐승이됩니다.

인텔의 알람 벨?

AMD가 거의 맹목적인 속도로 Ryzen 프로세서 라인업을 개선하고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그들은 세대에서 세대로 엄청난 성능 향상을 제공했으며 Zen 3는 지금까지 가장 큰 도약을 약속합니다. Ryzen 3000 시리즈 프로세서는 코어 수 및 가격 측면에서 탁월한 가치를 제공했지만 여전히 하나의 주요 워크로드 인 게임에서 인텔에 뒤처졌습니다. AMD는 렌더링, 인코딩, 비디오 제작 또는 스트리밍과 같은 데스크탑 시장의 거의 모든 측면에서 강력한 선두를 차지했지만 진정한 동급 최고의 프로세서가되기 위해서는 게임에서 인텔을 추월해야했습니다.

Ryzen 프로세서의 놀라운 아키텍처 디자인, TSMC의 7nm 프로세스, AMD 개발 팀의 훌륭한 계획 및 실행 덕분에 마침내 Zen 3으로이를 완료했습니다.이 출시는 인텔 본사에서 경종을 울릴 것입니다. 인텔은 거대한 회사이며 이에 대응하지 않을 방법이 없지만 개발 속도면에서 확실히 AMD에 뒤쳐져 있습니다. 인텔이 해결해야하는 주요 장애물은 스카이 레이크 이후로 사용해온 오래된 14nm 공정입니다.

인텔의 아키텍처 로드맵 – 이미지 : Wccftech

인텔은 10nm 공정에 대해 잘 문서화 된 문제가 있었기 때문에 아직 해당 아키텍처를 기반으로하는 데스크탑 칩을 출시 할 수 없습니다. 그러나 인텔이 10nm 아키텍처를 기반으로하는 코드 명 'Tiger Lake'라는 최근 노트북 CPU를 성공적으로 출시하자마자 조류가 바뀔 수 있습니다. 이 노트북 칩은 지난 세대에 비해 성능과 효율성 모두에서 크게 향상되었으며 인텔이이 프로세스를 데스크탑 CPU로 이식하기 위해 노력하고있을 가능성이 있습니다. 인텔이 10nm 공정 기능을 갖추게된다면 앞으로 CPU 성능 애호가들에게 매우 흥미로울 것입니다.