Az AMD ellopta a show-t az Inteltől

Bemutatta a Zen CPU mikroarchitektúrát, illetve demózta arra épülő jövőbeni termékeit az AMD. A vállalat szerint a fejlesztések pontosan azt hozzák amit előzetesen vártak, ez alapján pedig a vezetőség arra számít, hogy az AMD több év után ismét komoly vetélytársa lehet az Intelnek. Ezt egy teszttel próbálta alátámasztani a cég, az egyenlő feltételek mellett lefuttatott összevetésben az AMD Zen-alapú CPU-ja jobbnak bizonyult az Intel nyolcmagos Broadwell-E processzoránál.

Zen mantra a köbön

Az AMD nagyjából tavaly május óta szajkózza a Zent, azóta jóformán nem telt el úgy negyedéves pénzügyi jelentés, hogy valamilyen formában ne került volna szóba a fejlesztés állapota. Mindez persze nem csoda, hisz a Zen amolyan most vagy soha lehetőség a cég számára, amennyiben nem sikerül jól, úgy az AMD kilátástalan helyzetbe, onnan pedig akár csődközelbe is kerülhet.

A vállalat tehát minden egy lapra tett fel, amihez Rory Read, a cég korábbi vezetője először az iparági legendának tartott Mark Papermastert szerezte meg, majd annak egykori kollégáját, a félvezetőipar egyik legnagyobb kiválóságának tartott Jim Kellert csábította vissza az AMD-hez. Utóbbi, az azóta Teslához igazolt szakember vezénylete alatt indult meg a Zen kódnevű x86-os mikroarchitektúra fejlesztése, nagyjából négy évvel ezelőtt. Jól szemlélteti mennyire lassú és bonyolult folyamat egy új processzordizájn felépítése, hogy az első prototípusok mindössze néhány hónapja működnek, a végleges szilícium pedig valószínűleg csak a következő hetekben vagy hónapokban készülhet el.

Kismacskából csúcsragadozó

Szerdai rendezvényén az AMD először beszélt részletesebben a mikroarchitektúráról. Ez alapján a Zen szakít a bulldozeres alapokkal, helyette pedig egy konvencionális, az AMD korábbi nagy magjait tekintve inkább a Bulldozer előtti K8-K10-hez hasonló vonalon indult tovább. A cég szerencséje, hogy ezt a fajta koncepciót nem jegelte teljesen, az apró, alacsony fogyasztású, hatékonyságra fókuszáló Cat családdal tovább élt az irány, így volt honnan újraindulni. A 2011-ben bemutatott család első tagja a Bobcat volt, amire például az a Brazos épült, ami az AMD elmúlt nagyjából 5 évének legsikeresebb mobil platformja volt. A Bobcat dizájnt továbbfejlesztve jutott el a Jaguar mikroarchitektúráig az AMD, mely az aktuális konzolgenerációk alapját is adja, az Xbox One és a PlayStation 4 egyaránt ilyen processzormagokat használ.

^{A Zen mikroarchitektúra felépítése}

A Zen tervezésénél ez jelenthette az alapot, a napvilágot látott diagramok alapján a nagymacskát gyúrta ki az AMD úgy, hogy az az Intel Core vonalához hasonlóan a néhány wattos termékektől egészen a 100 watt feletti szerveres processzorokhoz is használható legyen. Ehhez saját, illetve az Intelnél már évekkel ezelőtt felbukkant fejlesztéseket is bevetettek. Utóbbiak sorát erősíti a pipeline elején, a dekóderek után található, egyelőre ismeretlen kapacitású "Op-Cache", mely µop-ok tárolására alkalmas, tehát ebbe dekódolt utasítások kerülhetnek. Ezzel nem csak energiát lehet megtakarítani (az utasítások előbetöltése és a dekódolás is lekapcsolható), de így biztosítottá válik a végrehajtók folyamatos etetése, amivel nőhet a számítási teljesítmény.

Ugyancsak az Inteltől lehet ismerős az SMT (simultaneous multi-threading), amit a processzorgyártó 2002-ben Hyper-Threading néven implementált. A funkció ugyanakkor messze nem Intel-exkluzív, az SMT alapjait még az IBM fektette le 1968-ban, azóta pedig több POWER processzorban is visszaköszönt már a megvalósítása. Az eljárás fő célja a már rendelkezésre álló részegységek minél hatékonyabb kiaknázása, egyetlen fizikai magban a feldolgozás során keletkező üresjáratokat további szál/szálak (thread) beiktatásával tölti fel. Így a kiszolgálókba tervezett POWER processzorok egy magon akár nyolc szálat is futtathatnak, az Intel Hyper-Threadingje pedig két szállal próbálja hatékonyabbá tenni a végrehajtást. Utóbbi utat választotta az AMD is, a Zen processzorok magonkénti két szálon számolhatnak. Az egyelőre nem derült ki, hogy mindez milyen hatékonysággal működik, de a Hyper-Threadingből kiindulva magonként legfeljebb 20 százalék körüli előrelépésre lehet számítani.

A tradicionálisabb mikroarchitektúra a gyorsítótárak felépítése terén is megmutatkozik, a Bulldozerben megismert, két mag között megosztott L1 és L2 tárak köddé váltak. A Zenben minden mag egy saját, 64 kilobájtos L1 utasításcache-t, és egy 32 kilobájtos L1 (Write Back) adatcache-t kapott. A magok saját L2 gyorsítótárral is rendelkeznek, melynek mérete fejenként 512 kilobájt. Pusztán a kapacitást tekintve az AMD máris előnyben van az Intel Core megoldásihoz viszonyítva, a konkurens a Nehalem óta 32-32 kilobájt L1 utasítás- és adatcache-t, illetve 256 kilobájt L2 gyorsítótárat alkalmaz. Természetesen a nyers kapacitás nem minden, sok múlik a gyorsítótárak sebességén is, ahol az AMD szerint szintén komoly előrelépés történt. Az L3-as gyorsítótárban a Jaguárnál látott monolitikus megoldás köszön vissza, itt négy magonként 8 megabájt cache-t állapított meg az AMD, tehát egy nyolcmagos lapkában kétszer 8 megabájt L3 található. Hogy ezek pontosan hogyan kapcsolódnak össze, az egyelőre nem világos.

A mikroarchitektúra részleteit illetően még számos adatra nem derült fény, melyek egy részéről várhatóan a jövő heti Hot Chips rendezvényen lebbenti fel a fátylat az AMD. Megfelelő mennyiségű friss információ birtokában később újra elővesszük a Zen mikroarchitektúrát, egy alaposabb elemzés erejéig.

Gyorsabb mint az Intel?

Az AMD végre nem csak a tervezés menetéről, illetve technikai érdekességekről beszélt rendezvényén, a megjelenteknek egy mérést is bemutatott. A cég korábban 40 százalékos IPC (művelet/órajel) növekedést ígért az Excavator magokhoz képest, amit most a nyílt forrású Blender szoftver renderelő részével próbált szemléltetni. Az összevetéshez az asztali környezetbe szánt nyolcmagos Summit Ridge, illetve a nyár elején megjelent, ugyancsak nyolcmagos Core i7-6900K Broadwell-E processzort tették egymás mellé, melyek órajeleit azonos szintre, kerek 3 GHz-re fixálták.

A Gitlab mint DevSecOps platform (x) Gyere el Radovan Baćović (Gitlab, Data Engineer) előadására a november 7-i DevOps Natives meetupon.

A CPU-k egyaránt 16-16 szálon képesek számolni, amit a Blender valószínűleg ki is használt, hisz a renderelés tipikusan egy nagyon jól párhuzamosított, sok magot/szálat hatékonyan kihasználó folyamat. A versenyt így végül egy hajszállal az AMD nyerte, amire hasonló körülmények között több mint 10 éve nem láthattunk példát.

Már csak le kéne gyártani

Az azonos paraméterek melletti összevetés tehát biztató, ugyanakkor a versenyképes IPC mit sem ér, ha nem sikerül elérni, vagy legalább megközelíteni a konkurens termékeinek órajelét. Az első Zen-alapú sorozat gyártását az AMD jobb híján ismét a GlobalFoundries-re bízta, amihez a bérgyártó a Samsungtól licencelt 14 nanométeres LPP fejlesztését alkalmazza, amely képességeit tekintve elmarad az Intel hasonló jelölésű gyártástechnológiájától. Bár a Samsung megoldása tranzisztorsűrűségben komoly előrelépés az AMD által eddig alkalmazott 28 és 32 nanométeres technológiákhoz képest, az továbbra is nagy kérdés, hogy ezzel órajelben sikerül-e elérni a célkitűzést.

A magasabb, 3,5-4 GHz körüli frekvenciákra elsősorban az alacsonyabb magszámmal rendelkező, asztali és szerveres termékekhez lenne szükség. A szóban forgó nyolcmagos Core i7-6900K alapórajele 3,2 GHz, ami turbóval 3,7 GHz-ig mehet fel, ezt jelen állás szerint a következő hónapokban elérheti az AMD. Ezzel szemben például a négymagos i7-6700K már 4 GHz-ről indít, amit első körben nehezen közelíthetnek meg a Zen-alapú processzorok, így nem csoda, hogy egyes pletykák szerint először a nyolcmagos modell(ek) kerül(nek) piacra.

Pontos időpontról továbbra sem beszélt az AMD. Néhány hete, az előző negyedéves pénzügyi jelentés apropóján Lisa Su, a vállalat vezérigazgatója annyit mondott, hogy az első, limitált mennyiségű asztali Zen (Summit Ridge) szállítmány az év végén futhat be, amit majd 2017 első negyedévében egészséges volumenű szállítmányok követhetnek, tehát széles körben valószínűleg már csak jövőre lesz elérhető az felső kategóriás Intel Core processzoroknak szánt konkurens.

A szerveres Zen is él

A rendezvényen a szerveres fejlesztésekről is szó esett, az AMD egy komplett rendszert állított ki. A Naples kódnevű termékek processzoronként legfeljebb 32 magot és 64 végrehajtószálat, illetve nyolccsatornás memóriavezérlőt tartalmaznak.

Nyers specifikációkban tehát versenyképesnek tűnik a termék, az Intel jelenlegi négy- és nyolcutas kivitelben létező Broadwell-EX megoldásai legfeljebb 24 magot és négycsatornás memóriavezérlőt tartalmaznak. A platformról a következő hónapokban fog részletesebben beszélni az AMD, jövő év második negyedévében pedig már szeretné leszállítani első Zen-alapú szerveres termékeket a vállalat.

Trollkodás a javából

A sajtóeseményre San Franciscóban kerített sort az AMD, mely helyszín önmagában nem meglepő, a városban előszeretettel tartanak különféle rendezvényeket a Szilícium-völgyben székelő vállalatok. Az Nvidia, az Oracle, vagy épp az Apple mellett például az Intel is itt rendezi éves fejlesztői konferenciáját, az IDF-et. Utóbbi cég épp a héten, keddtől csütörtökig tartotta a partnerek, fejlesztők, illetve a média számára dedikált eseményét, ahol számos fejlesztés került górcső alá, melyek egy részéről már mi is beszámoltunk.

^{IDF-ről jött újságírók egy csoportja vidáman fotózza az AMD termékét}

Nyilván nem véletlen, hogy az AMD nem csak ugyanabban a városban, de pont egyazon időben is rendezte szerda esti bemutatóját, ahova így a konkurens Intel meghívása miatt városba utaztatott újságírókat könnyen át tudta csődíteni, hogy először mutathassa meg azokat a fejlesztéseket, melyekkel a jövőben épp az Intel bevételét szeretné majd minél inkább csökkenteni.