AMD Zen 3 Architektur im Detail

Änderungen – INT und FP Execution

Ein­hei­ten

Sobald alle Befeh­le deko­diert und gela­den sind, die Daten geholt und in der Queue bereit zur Bear­bei­tung, beginnt die eigent­li­che Berech­nung durch die Aus­füh­rungs­ein­hei­ten. Deren Anzahl hat AMD aber­mals erhöht, das Design ist also noch­mal brei­ter gewor­den. Zen 3 hat nun nicht weni­ger als 16 Aus­füh­rungs­ein­hei­ten neben­ein­an­der je Kern (vor­her 11).

Wie üblich bei allen AMD-Designs der letz­ten Jahr­zehn­te ist der Inte­ger-Bereich getrennt vom Fließ­kom­ma-Bereich. Die INT-Sche­du­ler fas­sen nun ins­ge­samt 96 Ein­trä­ge (vor­her 92). Inter­es­sant ist aber, dass es nur noch 4 davon gibt (vor­her 7). Die neu­en Sche­du­ler tei­len sich nun jeweils eine ALU (Arith­me­tic Logic Unit) und eine AGU (Address Gene­ra­ti­on Unit). Laut AMD soll dies zu einer aus­ge­gli­che­ne­ren Last­ver­tei­lung gemit­telt über ver­schie­de­ne Workloads füh­ren. Lei­der geht AMD nicht tie­fer dar­auf ein, wie es zu die­ser Design­ent­schei­dung gekom­men ist und wo man sich Vor­tei­le davon verspricht.

Das Phy­si­cal Regis­ter File hat nun 192 Ein­trä­ge (vor­her 180), der Re-order Buf­fer (ROB) 256 statt 224.

Auch bei der Fließ­kom­ma-Ein­heit setzt AMD voll auf kür­ze­re Laten­zen und höhe­re Band­brei­te. Auch hier wur­de der Sche­du­ler ver­grö­ßert. An der Brei­te hat sich aber nichts geän­dert. Hier fand die letz­te grö­ße­re Design­än­de­rung bei der Umstel­lung von Zen 1 auf Zen 2 statt, wo die Brei­te von 128 auf 256 Bit erhöht wur­de. Wie schon bei Zen 1/2 und Bull­do­zer ist die Fließ­kom­ma-Ein­heit als FMAC-Ein­heit aus­ge­führt, kann also Fused mul­ti­ply-add und Multiply-Accumulate.

Befehls­satz

Abge­se­hen von der grö­ße­ren Anzahl an Aus­füh­rungs­ein­hei­ten hat AMD Zen 3 auch einen grö­ße­ren Befehls­satz spen­diert. Die CPU beherrscht also Befeh­le, die der Vor­gän­ger noch nicht konn­te. Im Gegen­satz zu frü­he­ren Gene­ra­tio­nen, wo mit schmis­si­gen Bezeich­nun­gen wie SSE oder AVX gan­ze Befehls­fa­mi­li­en ein­ge­baut wur­den, sind es die­ses Mal nur ein­zel­ne Zusatz­be­feh­le, die Zen 3 nun zum Vor­teil gerei­chen sol­len. Zum einen geht es um Sicher­heits­fea­tures – hier ist die Con­trol-flow Enforce­ment Tech­no­lo­gy (CET) zu nen­nen, die vor Return Ori­en­ted Pro­gramming Atta­cken (ROP attack) schüt­zen soll – zum ande­ren gibt es nun MPK (Spei­cher­schutz) und VAES/VPCLMULQD (AVX2-Sup­port) als neue Befeh­le. Ins­be­son­de­re Vec­tor AES könn­te bei den Kryp­to-Minern auf Inter­es­se sto­ßen, das nun in AVX2, also 256 Bit Brei­te aus­ge­führt ist. Ers­te Miner-Her­stel­ler haben bereits ange­kün­digt, es unter­stüt­zen zu wollen.

Smart Access Memory

Eigent­lich ein Fea­ture, das die kom­men­de Rade­on RX 6000 (RDNA2) mit­bringt. Aller­dings ist für die Nut­zung ein Chip­satz der 500er Serie und ein Ryzen 5000 nötig. Damit kann der Pro­zes­sor auf den kom­plet­ten Spei­cher­be­reich der Rade­on-Gra­fik­kar­te zugrei­fen, was in eini­gen Spie­len zusätz­lich ein paar Pro­zent Leis­tung frei­set­zen soll.