طراحي Core Complex نسل سوم پردازنده‌هاي Ryzen نيازي به بهينه‌سازي جديد ندارد

AMD در CES امسال به معرفي تراشه‌هاي نسل سوم رايزن با فناوري ساخت ۷ نانومتري و پردازنده‌هاي گرافيكي Radeon VII با همان ليتوگرافي پرداخت. اما با وجود رونمايي از آن همه محصول جديد در نمايشگاه، جزييات بيشتري در مورد توليدات آينده‌ي اين شركت در اختيار رسانه‌ها قرار نگرفت.

خوشبختانه سايت Tom'sHardWare پس از آن رويداد توانسته گفتگويي با مارك پيپرمستر، مدير ارشد حوزه‌ي فناوري AMD داشته باشد. بنابرآنچه از قبل تصور مي‌شد، پيپرمستر جزييات چنداني از  پردازنده‌هاي نسل سوم رايزن اضافه بر آنچه در CES بيان شده بود، بروز نداد؛ اما بينشي كلي در مورد پايه‌ي طراحي پردازنده‌هاي نسل سوم رايزن در اختيار اين رسانه قرار داده و اين اطمينان را به آنان داده است كه نرم‌افزارهاي موجود به خوبي و با سازگاري كامل با طراحي جديد AMD كار خواهد كرد.

نسل اول پردازنده‌هاي رايزن با طراحي جديد و انقلابي در هسته‌ها همراه بود؛ اما در بدو ورود به دنياي سخت‌افزار عملكردي پايين‌تر از سطح انتظار در برخي برنامه‌ها از خود نشان داد. برنامه‌هاي حساس به Latency (تأخير در دسترسي به حافظه) نظير بازي‌هاي رايانه‌اي بيشترين تاثير منفي را از اين جريان مي‌پذيرفتند و درنهايت AMD در يك همياري مسئولانه با توسعه‌دهندگان نرم‌افزار، آنان را مجهز به دانش متخصص مورد‌نياز براي هماهنگ‌سازي كدهايشان با ريزمعماري پردازنده‌هاي رايزن (موسوم به ZEN) كرد. بيشترين اين تلاش‌ها بر رفع نواقص جريان اصلي تراشه‌هاي دسكتاپ  متمركز بود. پيپرمستر در پاسخ به سوالي در مورد اينكه آيا بهينه‌سازي‌هاي انجام‌گرفته روي نسل اول اين پردازنده‌ها به نسل سوم نيز منتقل خواهد شد (باتوجه‌به برخورداري نسل جديد از يك معماري منحصربه‌فردتر) يا خير، اين‌گونه مي‌گويد:

«زماني‌كه براي اولين‌بار پردازنده‌هاي رايزن را عرضه كرديم، بهينه‌سازي انجام‌شده همان Core Complex ما بود. ما در سراسر سيستم‌ عامل، هم در ويندوز و هم در لينوكس با موفقيت روي فرايند شناسايي و انطباق با Core Complex كار كرديم. حالا شما واقعا مي‌توانيد از اين اهرم براي پياده‌سازي بار كاري بالاي خود استفاده كنيد. همان‌طور كه به سمت دومين نسل از محصولات خود بر پايه‌ي معماري ذن ۲ پيش مي‌رفتيم، كار را ساده‌تر كرديم؛ چرا كه وجود هسته‌ها روي يك Die ورودي/خروجي معمولي همان رويكرد Core Complex بود كه ما در نسل اول اين پردازنده‌ها به كار برده بوديم و شما اكنون در يك مسير بسيار متمركز قرار گرفته‌ايد. ما در اجراي پردازنده‌هاي سرورمان كه در نمايشگاه مشاهده كرديد، تمام راه را بر همان مبناي پياده‌سازي رايزن پيموده‌ايم و اين باعث مي‌شود كه هيچ پيچيدگي جديدي بر توسعه‌دهندگان نرم‌افزار تحميل نگردد. همه‌ي كاري كه در مورد اولين نسل اين پردازنده‌ها به انجام رسانده‌ايم، به نسل‌هاي بعدي منتقل مي‌شود. همه‌ي بهينه‌سازي‌هاي انجام‌شده براي افزايش انطباق با نرم‌افزارها و برنامه‌ها به نسل‌هاي بعدي انتقال خواهد يافت.»

صحبت‌هاي پيپرمستر حاكي از آن است كه شركت از يك رويكرد Core Complex در Die محاسباتي استفاده مي‌كند. هر چند AMD تغييراتي در معماري خود داده، بيانات مدير ارشد حوزه‌ي فناوري اين شركت ديد روشن‌تري از طراحي جديد نسل سوم پردازنده‌هاي رايزن در اختيار ما قرار مي‌دهد.

نسل سوم پردازنده‌هاي رايزن در يك بازنگري زودهنگام، با يك چيدمان چند چيپلتي همراه شده است. اين طراحي ماژولار شامل يك چيپلت هشت هسته‌اي با فناوري ساخت ۷ نانومتري (گوشه‌ي بالا سمت راست تصوير زير) است كه به يك Die ورودي/خروجي (I/O) با فناوري ساخت 14 نانومتري (سمت چپ تصوير) متصل شده است. اين Die ورودي/ خروجي شامل كنترلرهاي حافظه، لينك‌هاي Infinity Fabric و اتصالات ورودي/خروجي است.

گذشته از همراهي اين تراشه از PCIe 4.0، AMD همچنان جزييات بيشتر در مورد تراشه‌ي جديدش را در گنجينه‌ي اسرارش مخفي نگاه داشته است. AMD در حال حاضر از فناوري Infinity Fabric براي ايجاد ارتباط ميان Die محاسباتي (Compute Die) و Die ورودي/ خروجي استفاده مي‌كند. اين نوع طراحي به AMD كمك مي‌كند كه سطوحي از تراشه را مثل كنترلرهاي حافظه و I/O كه به‌خوبي انطباق‌پذير نيست، روي يك node بالغ و آزموده حفظ كرده و روي مزاياي node هفت نانومتري خود شامل مزاياي اقتصادي، عملكردي و چگالي ترانزيستور آن تمركز بيشتري داشته باشد.

در تصوير زير، چيدمان كنوني Core Complex AMD (نسل دوم) ديده مي‌شود، AMD در اين تراشه آرايش CCX را با چهار هسته‌ي متصل به كش L3 هشت مگابايتي مركزي كه خود به چهار برش تقسيم‌بندي شده، پياده‌سازي كرده است. هر هسته در اين آرايش از ۵۱۳ كيلوبايت كش L1 اختصاصي برخوردار است. AMD چند CCX را براي ساختن تراشه‌اي با تعداد هسته‌ي بيشتر به يكديگر متصل مي‌كندكه مشابه چيدمان ۸ هسته‌/16رشته شامل دو CCX نسل اول پردازنده‌هاي رايزن است.

احتمال افزايش ميزان حافظه‌ي كش L2، L1 و L3 يا تنظيم و تعديل شركت‌پذيري (Associativity) حافظه‌هاي كش در نسل سوم پردازنده‌هاي رايزن دور از تصور نيست؛ اما براي داشتن اطلاعات بيشتر در اين زمينه بايد منتظر ماند. 

در شكل زير آرايش كنوني Core Complex روي Zeppline Die به‌خوبي ديده مي‌شود. دو CCX (بلوك‌هاي نارنجي رنگ در مركز تصوير) به هم متصل مي‌شوند تا يك Zeppline Die با ۸ هسته ساخته شود و اين دو CCX ازطريق خط ارتباطي Infinity Fabric برهمكنش دارند. يك كنترلر حافظه بين دو CCX به اشتراك گذاشته مي‌شود. درواقع با دو پردازنده‌ي چهار هسته‌اي مواجه هستيم كه ازطريق پل ارتباطي Infinity Fabric كه ترافيك Northbridge و PCIe را نيز تحت كنترل دارد، با يكديگر در تماس هستند.

در تصوير پايين دياگرام Die پردازنده‌ي نسل اول رايزن ديده مي‌شود. در پردازنده‌هاي نسل سومي رايزن كنترلرهاي حافظه DDR4، رابط SATA و USB و همين‌طور واحدهاي I/O پلتفرم همگي به Die ورودي/خروجي نقل‌مكان كرده‌اند. چنين سازوكاري از اين انديشه متخصصين كه امكان افزايش چگالي ترانزيستور روي Die محاسباتي را فراهم مي‌كند، به نفع AMD است؛ چرا كه فضاي بيشتري را مي‌تواند به هسته‌هاي پردازنده‌ي خود اختصاص دهد. با اين وجود بايد منتظر ماند و ديد كه آيا AMD همچنان از دو Core Complex چهار هسته‌اي مجزا در قالب يك Die هشت هسته‌اي واحد استفاده مي‌كند يا تصميم دارد تعداد هسته‌ها را در Core Complex به عدد هشت برساند. از سويي AMD هنوز فهرست منابع موجود روي Die ورودي/خروجي نسل سوم پردازنده‌هاي رايزن را مشخص نكرده است؛ اين موضوع ايجاب مي‌كند كه احتمالا همچنان كنترلرهاي يادشده بر Die محاسباتي هشت هسته‌اي مستقر باشد.

در حال حاضر مي‌دانيم كه حداقل برخي از فرم‌هاي IFOP SerDes (Infinity Fabric On-Package) بايد روي Die جديد مستقر باشد تا ارتباط ميان Die-ها توسط اين واحدها تسهيل گردد. آقاي پيپرمستر اين مسئله را نيز گوشزد كرد كه نسل بعدي Infinity Fabric AMD با بهبودهايي در پروتكل و بازدهي و با تاكيد بالا روي پهناي باند و پهناي باند به ازاي توان (وات) همراه خواهد شد.

شنيدن اينكه نسل بعدي پردازنده‌هاي رايزن نيازي به بهينه‌سازي‌هاي نرم‌افزاري خاص براي تطبيق با طراحي AMD ندارد، دلگرم‌كننده است؛ چرا كه اين نگراني به‌شدت در مورد اولين نسل اين پردازنده‌ها احساس مي‌شد. AMD مي‌گويد پردازنده‌هاي نسل سوم رايزن را در اواسط سال جاري ميلادي كه تقارن خوبي هم با نمايشگاه Computex دارد، عرضه خواهد كرد. به‌مانند نسل‌هاي قبلي پردازنده‌هاي رايزن، اميدواريم طي ماه‌هاي آينده و همگام با افزايش تبليغات شركت روي دور جديد محصولاتش، اطلاعات بيشتري درباره‌ي اين پردازنده‌ها منتشر و رسانه‌اي شود.