AMD: U Zenu po peti put

Promocijom Zen 5 arhitekture, AMD je konačno uspeo da velikog protivnika dovede u podređenu poziciju i da zavlada čitavim tržištem, od desktop-a do mobilnih računara, uz brojne adute i na tržištu servera. A onda se pojavio novi konkurent u vidu Qualcomm Snapdragon-a, sa kojim treba izaći na kraj. Upoznajmo adute Zen 5 arhitekture i njenu perspektivu.

Dok smo nekada davno igrali Quake 2 na svojim AMD K6-2 baziranim računarima, a potajno maštali o posedovanju znatno skupljih Intel Pentium II procesora, bilo je nezamislivo da će se jednog dana uloge u IT industriji toliko promeniti. Intel je, otkad mnogi od nas i pamte IT tržište, bio njegov neprikosnoveni vladar, postavljao standarde i davao nam na kašičicu toliko željene dodatne performanse svakom novom generacijom svojih procesora. Bilo koja konkurencija – a bilo je pokušaja – je strogo kontrolisana ograničenim X86 licencama i više služila kao blaga motivacija da se stvari donekle ubrzaju (na radost korisnika), nego realna pretnja. Glavni rival bio je toliko moćan da su čak i giganti poput IBM-a odustajali od trke u potrošačkom segmentu. Bio je to monopol koji je delovao nesalomivo.

Par decenija kasnije, pogled na tržišni udeo u domenu desktop i serverskih procesora pokazuje da Intel i dalje ima dominantnu poziciju, ali da se stvari bitno menjaju. U prvom kvartalu 2024, njihov glavni rival AMD postigao je udeo od 23,9 odsto, što je istorijski maksimum koji je neko uspeo da otme Intel-u. To je rezultat za poštovanje, koji je postignut dugotrajnom posvećenošću inovacijama i razvoju. Ova cifra ne govori da je AMD zapravo preuzeo primat u tehničkom pogledu (a jeste!) i da je samo pitanje vremena kada će se odnos tržišnog udela značajnije preliti u njihovu korist.

AMD Zen – arhitektura koja je promenila stvari

Ključni prelomni momenat desio se 2017, kada je AMD nakon godina kaskanja za Intel-om u pogledu performansi, predstavio svoju Zen procesorsku arhitekturu. Pojava Ryzen procesora za desktop korisnike, a naročito Epyc procesora na serverskim platformama, prilično je prodrmala industriju i pokazala da AMD ima kapaciteta za borbu. Potpuno novi dizajn, koji je bio priličan otklon u odnosu na prethodne Bulldozer i Piledriver bazirane procesore, doneo je značajna unapređenja u broju procesiranih instrukcija po taktu (IPC) i vrlo konkretna unapređenja u single-thread i multi-thread performansama, koja su se i te kako osećala u konkretnim aplikacijama i igrama.

Zen 5 arhitektura predstavljena je tokom sajma Computex 2024. i predstavlja kulminaciju svih prethodnih dostignuća AMD-a, uz dodatak brojnih inovacija koje je postavljaju na sam vrh industrije procesora

Za to vreme, Intel je bio u svojevrsnoj krizi identiteta usled shvatanja da je Moore-ov zakon, na koji su se oslanjali decenijama, postao neodrživ. Nova realnost zahtevala je da se kompanija više oslanja na kreativnost nego minijaturizaciju proizvodnih procesa – nešto gde je njihov konkurent AMD već stekao prilično iskustva tokom godina. Posledica ovoga je da se svakom novom iteracijom Zen arhitekture AMD sve više približavao rivalu i stavljao ih u položaj na koji nisu navikli.

Zen+, koji je bio svojevrsno osvežavanje inicijalnog dizajna u 12 umesto 14 nm, doneo je i Threadripper procesore, koji su isporučivali serverske performanse u segment radnih stanica. To je preteča onoga što je danas standard u najvišem desktop segmentu.

Zen 2, koji se pojavio dve godine nakon prve generacije, doneo je 7-nm proces, ali i takozvanu chiplet arhitekturu u kojoj se procesori iz svih segmenata, umesto monolitnog dizajna gde je sve jedan čip, sastoje iz više malih čipova koji međusobno komuniciraju putem brze Infinity Fabric magistrale. Ova ključna promena je omogućila nekoliko konkretnih prednosti u odnosu na tradicionalni dizajn. Najpre povećanu skalabilnost i fleksibilnost dizajna u kome je istom tehnologijom moguće napraviti manje i veće procesore i lako prilagoditi ponudu različitim segmentima tržišta. Ovakav pristup je snizio troškove proizvodnje i omogućio fleksibilniju nabavku paralelizovanjem proizvodnje, ali i bolje performanse i energetsku efikasnost. Ovi aduti su pomogli AMD-u da postigne konkurentsku prednost na tržištu i omogućile im da ponude proizvode s boljim odnosom cene i performansi u poređenju s tradicionalnim monolitnim dizajnom.

AMD je 2020. godine objavio i Zen 3 arhitekturu. Nova verzija donela je promenu dizajna jezgara korišćenjem jedinstvenog CCX (Core Complex) sa osam jezgara i deljenom L3 keš memorijom, što je značajno smanjilo latenciju i poboljšalo performanse po taktu (IPC) u poređenju sa Zen-om 2, koji je imao dva CCX-a sa po četiri jezgra i odvojenim L3 kešom za oba. Zen 3 je doneo veći IPC, bolje performanse u igrama, a u osveženim modelima koji su se pojavili nešto kasnije prvi put je upotrebljen i 3D V-Cache koji je doneo značajnu dodatnu prednost u igrama na desktop i data centar aplikacijama na serverskim modelima.

U novembru 2021. Zen 4 je doneo značajna unapređenja u odnosu na Zen 3, uključujući prelazak na 5-nm proizvodni proces, podršku za DDR5 memoriju i PCIe 5.0, uz poboljšanja same arhitekture koja unapređuju IPC i ukupne performanse.

Zen 5 kao nova era

Zen 5 arhitektura predstavljena je tokom sajma Computex 2024. i predstavlja kulminaciju svih prethodnih dostignuća AMD-a, uz dodatak brojnih inovacija koje je postavljaju na sam vrh industrije procesora. Najnovija iteracija Zen arhitekture donosi niz ključnih unapređenja koja je razlikuju od prethodnika, čineći je jednim od najznačajnijih izdanja u istoriji AMD-a.

Zen 5 se izrađuje u kombinaciji 4-nm TSMC proizvodnog procesa za procesorska jezgra punih performansi (oznake Zen 5) i 3-nm procesa iste kompanije u slučaju energetski efikasnijih jezgara slabijih performansi, pod oznakom Zen 5c. Upotreba naprednijeg procesa za Zen 5c jezgra trebalo bi dodatno da poboljša energetsku efikasnost u manje zahtevnim zadacima, kao i da bitno unapredi trajanje baterije laptopa baziranih na Zen 5 mobilnim procesorima. Nova arhitektura podržava do 32 jezgra i 64 thread-a na desktop platformi, što je povećanje od dva puta u odnosu na Zen 4.

Nova arhitektura donosi unapređene jedinice za računske operacije sa celim brojevima, pa Zen 5 sada ima sistem od 8 dispatch/retire jedinica

Najveće promene Zen 5 donosi „pod haubom“, u internoj arhitekturi samih jezgara koja je bitno unapređena u mnogim aspektima. Primera radi, L1 keš memorija po jezgru povećana je sa 64 KB na 80 KB u odnosu na prethodnu generaciju. Povećanje se odnosi na L1 keš za podatke, koji je povećan sa 32 na 48 KB sa 12-way asocijativnošću, dok je L1 instrukcioni keš je zadržan na 32 KB po jezgru. AMD je udvostručio i maksimalni propusni opseg L1 keš memorije, a jedinica za rad s brojevima u pokretnom zarezu (FPU) je takođe udvostručena u odnosu na Zen 4.

AMD tvrdi da je poboljšao prefetcher za podatke, smanjio latenciju i osigurao brži i pouzdaniji pristup i obradu podataka. Ovo se postiže upotrebom dvostruke fetch jedinice koja je povezana sa onim što AMD naziva naprednom predikcijom grananja. Optimizacije latencije keš memorije i širine opsega dodatno pomažu u bržem protoku podataka i brzini obrade bez žrtvovanja tačnosti. Povećan je i takt Infinity Fabric magistrale na 2400 MHz u odnosu na 2000 MHz kod prethodne generacije.

Aritmetičko-logička čuda

U odnosu na Zen 4, nova arhitektura donosi i unapređene jedinice za računske operacije sa celim brojevima, pa Zen 5 sada ima sistem od 8 dispatch/retire jedinica. Zen 4 i sve prethodne Zen arhitekture koristile su dizajn izvršnog mehanizma sa širinom od 6, pa su bile u stanju da preuzmu, dekodiraju, distribuiraju, izvrše i završe do šest instrukcija po ciklusu na svakom Zen 4 jezgru. Zen 5 ima 2×4 konfiguraciju puta za preuzimanje i dekodiranje, uz osmostruki mehanizam za distribuciju i završavanje instrukcija. Deo unapređenja „ispod haube“ uključuje i šest aritmetičko-logičkih jedinica (ALU) i tri množioca, koji su kontrolisani putem ALU raspoređivača, a AMD tvrdi da Zen 5 koristi i veći prozor izvršavanja. Ova poboljšanja bi teoretski trebalo da daju bolje rezultate u kompleksnijim računskim operacijama.

Prema internim rezultatima kompanije, dobici u performansama su oko 10% u Far Cry 6, 15% u Speedometer-u i čak 21% u League of Legends. Najveći dobitak je čak 35% u Geekbench-u
5.4 AES-XTS

Zen 5 uvodi puni 512-bitni AI datapath, koji koristi AVX-512 sa punom 512-bitnom širinom i šest pipeline-a s latencijom od dva ciklusa za FADD (instrukcija dodavanja s pokretnim zarezom). Iako je i Zen 4 mogao podržati AVX-512 instrukcije, on koristi dva 256-bitna puta koja rade u tandemu, za šta se najčešće koristi termin double pumping. Dvostruka širina kod Zen 5 je svakako značajno poboljšanje koje omogućuje veću efikasnost.

Kad pominjemo efikasnost, AMD tvrdi da je IPC kod Zen 5 u proseku unapređen za 16 odsto u odnosu na Zen 4. Poređenja radi, Zen 4 je pružio povećanje IPC-a od 13 procenata u odnosu na prethodnu generaciju, Zen 3 oko 19 procenata, dok je Zen 2 doneo porast od 15 procenata, što znači da Zen 5 donosi drugo najveće povećanje IPC-a u istoriji Zen arhitekture. Prema internim rezultatima kompanije (koje uvek treba uzeti s rezervom), dobici u performansama su oko 10% u Far Cry 6, 15% u Speedometer-u i čak 21% u League of Legends. Najveći dobitak je čak 35% u Geekbench-u 5.4 AES-XTS.

Novi desktop lineup

Nakon priče o tehnologiji koja iza njih stoji, dolazimo i do konkretnih proizvoda, a krenućemo od Zen 5 baziranih desktop procesora koji dolaze pod oznakom Ryzen 9000. Dobra vest za vlasnike prethodne generacije AMD procesora jeste to da je kompanija ispunila obećanje o podršci za AM5 podnožje, pa su i novi Ryzen 9000 procesori kompatibilni sa postojećim AM5 matičnim pločama (doduše uz ažuriranje BIOS-a). Oni koji poseduju neki od Zen 4 procesora moći će da dobiju upgrade na najnovije i najbolje, bez potrebe da menjaju kompletnu platformu. U ovom smislu AMD je tradicionalno pošteniji prema svojim korisnicima od svog plavog konkurenta.

Ipak, uz nove procesore su planirani i novi unapređeni čipseti u vidu AMD X870 i X870E, ali oni nisu dostupni u trenutku dolaska Ryzen 9000 na tržište, već će se verovatno pojaviti krajem septembra, dok će povoljnije B850 i B840 varijante doći kasnije (ne pominju se konkretni datumi).

Što se konkretnih procesora tiče, Ryzen 9000 serija se trenutno sastoji od četiri modela. Sam vrh desktop ponude čini Ryzen 9 9950X, koji dolazi sa 16 fizičkih jezgara i u stanju je da istovremeno izvršava dvostruko više niti (thread). Radi na baznoj frekvenciji 4,3 GHz, uz maksimalnu turbo frekvenciju 5,7 GHz. Opremljen je sa 16 MB L2 i 64 MB L3 cache memorije i deklarisan na 170 W TDP.

Ispod njega u hijerarhiji nalazi se Ryzen 9 9900, koji dolazi sa 12 jezgara i 24 thread-a, 12 MB L2 i 64 MB L3 cache-a, baznom frekvencijom od 4,4 GHz i turbo boost-om do 5,6 GHz. Deklarisan je i na dosta niži TDP od 120 W.

Pored ovih „zveri“, tu su i dva modela koja će biti znatno popularnija među korisnicima koji žele dobre performanse za gaming, a budžet im je ograničen.

AMD Ryzen 7 9700X dolazi sa 8 jezgara i 16 thread-ova, 8 MB L2 i 32 MB L3 cache memorije, baznom frekvencijom od 3,8 GHz i maksimalnim turbo boost-om do 5,5 GHz. Deklarisani TDP je svega 65 W, što je dobra vest u pogledu hlađenja, ali i onih koji putem overkloka požele da ubrzaju svoj CPU (svi Ryzen 9000 procesori su otključani za overclocking).

Na dnu lestvice je bazični AMD Ryzen 5 9600X koji dolazi sa 6 jezgara i 12 thread-ova, baznim taktom od 3,9 GHz, boost-om do 5,4 GHz, 6 MB L2 i 32 MB L3 cache-a i TDP-om od takođe 65 W.

Zan 5 arhitekturom AMD se pozicionirao kao tehnološki lider na tržištu procesora, posebno u segmentu višejezgarnih performansi i energetske efikasnosti

AMD navodi da su novi procesori oko 7°C hladniji pri ekvivalentnom TDP-u u odnosu na prethodnu generaciju. Vredi napomenuti da su sva jezgra u Ryzen 9000 desktop seriji procesora takozvana performance jezgra, odnosno Zen 5 (bez „C“), izrađena u TSMC 4-nm FinFET tehnologiji, dok je I/O deo procesora izrađen u 6-nm.

Što se poređenja s konkurencijom tiče, prema internim testovima koje je sproveo AMD, Ryzen 9 9900X donosi prednost nad Intel Core i9 14900K između 2 i 41 odsto u različitim testovima i od 4 do 22 procenta u gaming-u. Slična je situacija i sa Ryzen 7 9700X u odnosu na Core i7 14700K sa 4 do 42 odsto u testovima i 4 do 31 procenat u gaming-u. Ryzen 5 9600X je upoređen sa Core i5 14600K i obećava prednost od 8 do 94 procenta u testovima i 5 do 29 odsto u gaming-u. Ostaje da vidimo šta će pokazati nezavisni testovi.

Zen 5 u mobilnom formatu

Iako će desktop korisnici od Zen 5 platforme dobiti najviše performanse, čini se da nova AMD procesorska arhitektura možda i više unapređenja ima da ponudi u mobilnom formatu, odnosno modelima namenjenim laptop računarima. Serija procesora nazvana Ryzen AI 300, a poznata i pod kodnim imenom Strix Point, dolazi u vrlo bitnom trenutku za AMD kako bi uhvatio korak s krupnim promenama koje su na pomolu.

Upliv AI-ja u sve pore računarstva je počeo da se odražava i na dizajn PC hardvera namenjenog krajnjim korisnicima, a sve je počelo najavom Microsoft Copilot+ inicijative i AI funkcija implementiranih u sam operativni sistem. Mogućnost da će se mnoge od AI funkcija koje mogu olakšati svakodnevne stvari moći obavljati i na samom uređaju a ne u cloud-u, donela je novi entuzijazam na učmalo PC tržište, pa se velike nade polažu u Copilot+ PC kao inicijalnu kapislu za revitalizovanje interesovanja korisnika i rast prodaje.

Stvari su postale još zanimljivije ulaskom Qualcomm-a u PC segment kroz Windows On Arm, koji je omogućio gigantu mobilnih čipova da se uključi u PC trku svojim Snapdragon procesorima. S obzirom na veličinu Qualcomm-a, verujemo da su i Intel i AMD imali razloga da maksimalno zasuču rukave i ne prepuste novajliji da pojede ceo kolač. Takva greška se pravi samo jednom i verujemo da neki i dalje čupaju kosu zbog propuštene prilike na tržištu mobilnih telefona.

Trka za Copilot+ platformom

Iako oba PC giganta imaju svoja rešenja koja su sposobna da pokreću AI funkcije, Microsoft ih je naterao da izbace nešto novo zahtevom da Copilot+ PC platforma mora da poseduje NPU (Neural Processing Unit), odnosno jedinicu za procesiranje neuralnih mreža snage bar 40 TOPS, kako bi joj bilo omogućeno korišćenje AI funkcija.

AMD sprema nove serverske procesore kodnog imena Turin, koji se očekuju kasnije tokom godine. Ovi procesori su dizajnirani za data centar i enterprise primene, s naglaskom na višejezgarnim performansama, energetskoj efikasnosti i AI integraciji

Ryzen AI 300 platforma rešava ovaj problem dodatkom XDNA 2 NPU-a koji obećava performanse od 50 TOPS, utrostručujući performanse u odnosu na prethodnu generaciju i premašujući Copilot+ zahtev. Unapređena je i integrisana grafika, koja sada koristi RDNA 3,5 jezgra umesto RDNA 3, za koju AMD tvrdi da pruža 32 odsto bolje performanse u grafičkim zadacima u poređenju s prethodnim Phoenix Point procesorima.

Što se konkretnih modela tiče, inicijalno su predstavljena samo dva procesora, Ryzen AI 9 HX 370 visokih performansi i nešto skromniji Ryzen AI 9 365. Oba rešenja dolaze s potrošnjom deklarisanom na 15 do 54 W, što ih čini pogodnim za čitav spektar laptopa, od ultrabook modela do desktop replacement rešenja. Od zajedničkih karakteristika tu je pomenuti NPU sa 50 TOPS, 24 MB L3 cache memorije, bazna frekvencija od 2 GHz, kao i upotreba po četiri Zen 5 jezgra punih performansi.

Snažniji Ryzen AI 9 HX 370 dolazi s još osam efikasnih Zen 5c jezgara i podržava ukupno 24 thread-a, dok slabiji model ima šest efikasnih jezgara i podržava 4 thread-a manje. Pomenimo i maksimalnu turbo frekvencija od 5,1 GHz na jačem modelu, kao i upotreba Radeon 890M grafike sa 16 compute jedinica. Verovatno ćemo naknadno videti još Ryzen AI 300 modela koji bi pokrili širi segment tržišta.

Zen 5 i za servere

Pored consumer segmenta, AMD sprema i nove serverske procesore kodnog imena Turin, koji se očekuju kasnije tokom godine. Ovi procesori su dizajnirani za data centar i enterprise primene, s naglaskom na višejezgarnim performansama, energetskoj efikasnosti i AI integraciji.

Novi Ryzen 9000 procesori su kompatibilni sa postojećim AM5 matičnim pločama. Oni koji poseduju neki od Zen 4 procesora moći će da dobiju upgrade na najnovije i najbolje, bez potrebe da menjaju kompletnu platformu

Iako još nisu poznati detalji, očekuje se da će serija poneti ime EPYC 9005 i doneti modele sa čak 192 fizička jezgra. U pitanju su efikasna Zen 5c jezgra koja bi ovo čudovište od procesora trebalo da svedu na iole razumnu potrošnju od oko 360 W, odnosno na nivo prethodne Epyc 9704 serije sa 128 jezgara. EPYC 9005 trebalo bi da podržava 12 kanala DDR5 memorije i 128 PCI-E 5.0 linija, kao i da bude kompatibilan s postojećim socket SP5 platformama.

Pun pogodak?

Na osnovu svega što znamo o Zen-u 5, ova arhitektura deluje kao pun pogodak AMD-a u svim segmentima. AMD je unapređenja ubacio upravo gde su bila najpotrebnija da bi proizvodi odgovorili aktuelnom trenutku. Ovim izdanjem AMD se dodatno pozicionirao kao tehnološki lider na tržištu procesora, posebno u segmentu višejezgarnih performansi i energetske efikasnosti. Ryzen 9000 serija, Strix Point i Epyc 9005 procesori postavljaju nove standarde u industriji, omogućavajući AMD-u da odgovori na rastuće zahteve tržišta u različitim segmentima, od desktop računara do servera i mobilnih uređaja. Sa fokusom na sveobuhvatne performanse, efikasnost i AI integraciju, AMD je očito spreman za ozbiljnu borbu za tržište procesora u godinama koje dolaze.

Autor: Ivan Mančić