作者amduser (重返荣耀)
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标题[情报]Zen 5微架构解密，提升执行单元数量与宽度
时间Wed Jul 17 01:25:52 2024
来源
https://benchlife.info/amd-zen-5-microarchiteture-preview/
Intel 消费性平台消失的 AVX-512，以全速之姿在 AMD Zen 5 微架构当中复活了！
在正式进入 Zen 5 微架构之前，我们希望先行提到制程的二三事。
此次 Zen 5 微架构的推出，在制程方面搭配 TSMC N4（桌上型处理器版本）∕ N3（行动
处理器版本）；特别是桌上型处理器版本，制程演进并不若 Zen（GF 14nm）> Zen 2（
TSMC N7）或是 Zen 3（TSMC N7）> Zen 4（TSMC N5），N4 算是 N5 的强化版本，在
TSMC 的规划中并非完整的制程世代跃进。有了这个先决条件之後，读者可以思考一下
AMD 是如何去强调 Zen 5 和 Zen 4 之间的差异。
执行单元变多、变宽
相较於先前多个 Zen 微架构的世代演进，AMD 这次在 Zen 5 微架构的着墨上少了许多至
少 PPT 就少了好多页，最主要的变化集中在执行单元的数量以及宽度。就 AMD 内部统计
而言，执行单元以及 retire 指令数量的成长替 Zen 5 IPC 贡献最多效能提升幅度，资
料路径强化 ∕ 解码和微指令快取次之，原本在 Zen 4 IPC 提升幅度最大的前端部分反
而没有提及。
▼ Zen 5 微架构让效能提升的因素，最主要集中於执行单元数量和宽度提升。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/001-1000x563.jpg
AMD Zen 5 IPC uplift percentage
让我们同样从处理器核心的前端出发：分支预测更为精准、输出量提升、延迟更低已是每
一代微架构的必修学分，L1 指令快取也同样改善了频宽和延迟（每时脉周期 32Byte 升
级至 32Byte x 2）。比较重大的变化发生在解码单元，直接从 Zen 4 的单一解码单元每
时脉周期输出 4 个指令，直接翻倍来到 Zen 5 的 2 个解码单元每时脉周期共输出 8 个
指令，微指令快取从每时脉周期输出 9 个变成 6 x 2 个，微指令伫列配发数量也从每
时脉周期 6 个提升至 8 个。
▼ Zen 5 微架构前端较大的变化位於解码单元，从前一世代的 4 个指令翻倍为 8 个。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/002-1000x562.jpg
AMD Zen 5 frontend
整数单元部分，ALU 从 4 个提升至 6 个、乘法单元变成 3 个、AGU 和分支单元分别多
1 个，并且更平均地安排每个执行单元。随着执行单元数量的提升，dispatch ∕
retire 指令数量最高也来到 8 个。从简报的图示看来，Zen 5 排程器的规划方式也有
所不同，Zen 4 采用 2 个执行单元埠共用 1 个排程器的设计，Zen 5 则是改为含 ALU
功能的埠共用 1 个排程器、AGU 则共用另外 1 个，但 AMD 并未说明排程指令数量的变
化。
▼ Zen 5 微架构整数部分新增多个执行单元，dispatch ∕ retire 同步提升至 8 个指
令。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/003-1000x562.jpg
AMD Zen 5 integer execution units
浮点数单元数量在 Zen 5 微架构并未升级，同样有着 6 个（含 2 个浮点加法器、延迟
从 3 个周期缩减至 2 个周期），主要因应 AVX-512 指令集进行调整。Zen 4 虽然也支
援 AVX-512，却是透过「double-pumped」的方式，让宽度仅有 256bit 的浮点单元去执
行 512bit 浮点 ∕ 向量运算，如今 Zen 5 已将浮点单元扩充至完整 512bit，代表执行
AVX-512 指令时相较前一世代更快。在 AMD 内部的 IPC 效能测试之中，成长幅度最高
的部分也来自於执行 AVX-512 指令。
▼ Zen 5 微架构已将浮点数执行单元部分扩展至完整 512bit，执行 AVX-512 指令相较
Zen 4 微架构更为快速。排程器也升级至 3 个，每个包含 32 个条目，暂存器也因应
AVX-512 而加宽至 512bit ∕ 384 个条目。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/004-1000x562.jpg
AMD Zen 5 float/vector execution units with AVX-512
因应执行单元数量扩增、浮点数单元宽度提升，喂资料的速度也必须加快。Zen 5 L1 资
料快取从前一世代 32KB ∕ 8-way，升级至 48KB ∕ 12-way，单一时脉周期最高也从载
入 3 笔 ∕ 储存 2 笔升级为载入 4 笔 ∕ 储存 2 笔资料（AMD 未说明 512bit 资料长
度时的变化）。其余 L2、L3 没有变化，依旧是 1MB ∕ 16-way、32MB ∕ 16-way（
victim 设计，L3 快取实际容量会跟随核心数量、产品定位而变动）。
题外话，由於 AMD Ryzen 9000 系列桌上型处理器依旧采用与 Ryzen 7000 系列桌上型处
理器相同的 cIOD，因此每个 CCD 向 cIOD 的读写频宽应该也相同；每个 Infinity
Fabric 时脉周期，CCD 向 cIOD 传输 16Byte 资料、cIOD 向 CCD 传输 32Byte 资料。
（根据 AMD 简报尾部的附注小字，Ryzen 9000 搭配 DDR5 记忆体的较佳运作速度应该仍
是 DDR5-6000）
▼ Zen 5 L1 资料快取升级至 48KB ∕ 12-way，也同步提升读写频宽。
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AMD Zen 5 incresed L1 data cache capacity and set-association
AVX-512 完整效能加持
最後就是 IPC 比比看的时间，根据 AMD 的测试，Zen 5 相较 Zen 4 的 IPC 几何平均提
升幅度来到 16％，特别是那些使用到 AVX-512 指令的应用程式幅度最高，机器学习效能
可提升 32％、Geekbench 5.4 的 AES-XTS 更高达 34％！
▼ 相较於 Zen 4，Zen 5 IPC 几何平均提升幅度达 16％。
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/006-1000x562.jpg
AMD Zen 5 geomean 16% IPC uplift compared to Zen 4
▼ 应用到 AVX-512 的指令，Zen 5 IPC 提升幅度更高！
https://benchlife.info/wp-content/uploads/2024/07/007-1000x562.jpg
我猜游戏性能7800X3D应该还是比9950X还强一些，
但影音处理,AI,渲染RYZEN 9950X应该就默秒全，
之前曾经看过7950X的某项AVX512测试结果很惊人
https://tinyurl.com/exubbs6n
https://images.anandtech.com/graphs/graph17585/130235.png
这次完整 512bit FPU的效能应该会更强吧
期待之後的完整测试
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 123.241.108.76 (台湾)
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1F：推 smallreader: 听起来就像tick tock 111.254.160.96 07/17 02:22
2F：→ smallreader: 虽然看不懂不过这篇很佛心都用中译词 111.254.160.96 07/17 02:26
3F：推 yeeouo: 这个3D particle movement测试可以反映在 124.213.115.96 07/17 03:02
4F：→ yeeouo: 哪些应用上 124.213.115.96 07/17 03:02
5F：推 tv50046: wow，avx这麽凶残 1.200.12.246 07/17 03:46
6F：→ tv50046: 希望有16c32t的x3d出来 1.200.12.246 07/17 03:47
7F：推 AryaNymeria: 7950X3d 不就是16c 32t吗 27.247.156.92 07/17 06:50
8F：推 b325019: 结果还是塞完整的512bit电路了 1.34.10.185 07/17 07:35
9F：→ ltytw: i粉会认为avx512已经是过时设计吗？Y 114.33.46.227 07/17 08:37
10F：推 yankeefat: I皇不用 就等於过时了 懂? 118.160.62.160 07/17 08:46
11F：推 mtc5566: Intel也没有不用 只是在消费级平台上放 118.231.161.86 07/17 08:53
12F：→ mtc5566: 弃而已 118.231.161.86 07/17 08:53
13F：推 ltytw: 到时候来看看有没有人评测A版的AVX512的功 114.33.46.227 07/17 08:54
14F：→ ltytw: 耗 I版的AVX512功耗 I皇一直驾驭不了 吗? 114.33.46.227 07/17 08:54
15F：推 b325019: epyc敢塞192c时脉还这麽高能耗应该不差 223.137.76.239 07/17 09:11
16F：→ b325019: 真不知道怎麽弄的 223.137.76.239 07/17 09:11
17F：→ gameguy: 9xxx的X3D先生出来再出来谈吧，我是认为223.137.106.149 07/17 09:16
18F：→ gameguy: 快点把Jim找回去设计新CPU才是正经223.137.106.149 07/17 09:16
19F：推 kenfu0402: 等9000X3D 49.216.134.101 07/17 09:17
20F：推 nisioisin: 我记得旧的12代有些可以用AVX512吧 1.200.29.113 07/17 09:20
21F：推 mtc5566: 把Jim找回来干嘛？ 也要人家想回来 118.231.161.86 07/17 09:22
22F：→ mtc5566: 现在intel根本就不是对手 118.231.161.86 07/17 09:22
23F：推 jizzyui: 重返荣耀140.113.136.212 07/17 09:23
24F：推 sporocyst: PPT不管吹多好，都要等跑分出来再说 61.220.78.2 07/17 09:28
25F：推 kamichu: 竟然有avx512 太扯 111.82.85.54 07/17 09:42
26F：→ kamichu: intel这次要被压在地上摩擦了 111.82.85.54 07/17 09:43
27F：推 leviva: 看用途, 有用到512就吊打对手, 没用到就 1.171.19.123 07/17 09:49
28F：→ leviva: 无感 1.171.19.123 07/17 09:49
29F：推 b325019: zen4就有avx512了只是他是跑两次 223.137.76.239 07/17 09:51
30F：→ b325019: 256bit电路达成，zen5给了一套完整的电路 223.137.76.239 07/17 09:51
31F：→ b325019: intel当时avx512被诟病的是会锁频降频 223.137.76.239 07/17 09:53
32F：推 leiouter: 一张板子需要多少钱买的到@@ 42.74.100.33 07/17 10:52
技嘉A620M-S2H一张2090元，隆仔的优质选哲
33F：→ pig: 如果不会影响别的东西的效能 avx512 放那边218.161.120.232 07/17 10:53
34F：→ pig: 不会有人抱怨的，鸡肋指令集那麽多没啥人谯啊218.161.120.232 07/17 10:54
35F：→ friedpig: 牙膏当初最大的问题是小核没AVX512阿118.163.149.125 07/17 11:05
36F：→ friedpig: 因为小核没有 结果搞到只能关小核才能118.163.149.125 07/17 11:06
37F：→ friedpig: 用118.163.149.125 07/17 11:06
38F：推 arnold3: 现在最便宜的板子也要3千 119.14.100.51 07/17 11:07
39F：→ mayolan: 板子你买B650不也行223.141.206.235 07/17 11:19
40F：推 bior1234: Kim早就在别的地方玩的正乐，根本不会想 110.28.104.96 07/17 11:22
41F：→ bior1234: 回来 110.28.104.96 07/17 11:22
42F：→ bior1234: Jim* 110.28.104.96 07/17 11:22
43F：推 mayolan: Kim在平壤也玩得很乐223.141.206.235 07/17 11:23
44F：推 ltytw: 我都直接称呼jk啦 114.33.46.227 07/17 11:33
45F：推 xbearboy: jk听起来好像很糟糕（X114.136.138.168 07/17 11:38
46F：推 SHR4587: 这篇有误，行动处理器一样是N4 只有EPYC 27.242.11.133 07/17 11:42
47F：→ SHR4587: 用上N3 27.242.11.133 07/17 11:42
48F：推 qwe753951: 面积竟然差不多 211.20.26.1 07/17 11:44
49F：推 SuperTaco: 现在AMD跟intel的PPT都很会吹嘘的 118.163.97.156 07/17 11:56
50F：→ SuperTaco: 的确要等之後实测再说 118.163.97.156 07/17 11:57
51F：→ ShimaKazuya: 等9月架构日以後再说吧，不只架构隔 101.9.135.44 07/17 11:58
52F：→ ShimaKazuya: 壁现在超多东西都是新的，这种场面 101.9.135.44 07/17 11:58
53F：→ ShimaKazuya: 打起来才好看 101.9.135.44 07/17 11:58
54F：→ ualileigod: 870itx不要再给我违建了...... 42.79.129.83 07/17 12:29
55F：推 EXTECH: RPCS3 爽跑 114.136.20.29 07/17 14:23
56F：推 Ereinion9895: 超宽设计通常伴随高耗能，不过靠制 27.52.165.37 07/17 15:00
57F：→ Ereinion9895: 程又能降低能耗。可以说随制程进步 27.52.165.37 07/17 15:00
58F：→ Ereinion9895: 架构也能随之进步吧 27.52.165.37 07/17 15:00
59F：→ chejrk: 512跑模拟器有用 但制程问题有高耗能毛病 114.36.121.87 07/17 15:39
60F：推 asdg62558: 期待9000的x3D223.141.144.158 07/17 15:45
61F：推 lwei781: Strix Point 的被阉 36.230.89.125 07/17 16:53
62F：推 lc85301: 反正未来是 ARM 时代了，AMD = 卒业118.161.202.204 07/17 17:17
63F：推 ltytw: 讲的好像and不能转行一样。 intel都想用at 114.33.46.227 07/17 18:02
64F：→ ltytw: om去战arm 114.33.46.227 07/17 18:02
65F：→ ltytw: 曾经啦。 现在不知道 114.33.46.227 07/17 18:03
66F：推 SHR4587: 说ARM时代的去看看Snapdragon X 27.240.242.84 07/17 18:24
67F：→ SHR4587: 我现在就有X plus的机器，能耗比很满意， 27.240.242.84 07/17 18:25
68F：→ SHR4587: 但我不认为这程度能把X86干趴 27.240.242.84 07/17 18:25
69F：推 SHR4587: intel跟AMD都不是死人啦，X86再战30年我 27.240.242.84 07/17 18:28
70F：→ SHR4587: 都不觉得是问题 27.240.242.84 07/17 18:28
71F：推 mtc5566: 笑死人 以为x86原地踏步哦118.231.193.179 07/17 18:31
72F：→ mtc5566: 而且续行有个边际效应 10小时以上就没什118.231.193.179 07/17 18:32
73F：→ mtc5566: 麽好挑的了 那种15小和20小的 根本就都118.231.193.179 07/17 18:32
74F：→ mtc5566: 用不到没电118.231.193.179 07/17 18:32
75F：推 yymeow: 自从apple m1出来之後一直有人在吹arm 60.250.130.216 07/17 18:32
76F：→ yymeow: x86已死或将死，不知道吹多少遍了 60.250.130.216 07/17 18:33
77F：→ yymeow: 如果arm只有能耗比能拿出来，那还是算了 60.250.130.216 07/17 18:34
78F：→ yymeow: 对user而言，软体相容性>能耗比 60.250.130.216 07/17 18:34
79F：→ yymeow: 省电但是不能跑我想跑的软体，就是块漂亮 60.250.130.216 07/17 18:34
80F：→ yymeow: 的砖 60.250.130.216 07/17 18:34
81F：推 SHR4587: 能耗比差距够大是真的能让软体开发商跟 220.136.30.111 07/17 19:07
82F：→ SHR4587: 使用者转向就是了，但X86是真的追上来了 220.136.30.111 07/17 19:07
83F：→ SHR4587: ，没有原地踏步，ARM的优势在慢慢的消失 220.136.30.111 07/17 19:07
84F：→ Sartanis: 就算是intel 高通要在CPU赢过还有得拚 36.229.28.188 07/17 19:15
85F：→ commandoEX: Intel AVX512是10nm的，AMD Zen5是4nm118.171.139.225 07/17 19:36
86F：→ commandoEX: 能耗赢过不意外吧118.171.139.225 07/17 19:36
87F：→ commandoEX: 测试15小可能游戏4~5小而已118.171.139.225 07/17 19:39
88F：→ amd3dnow: x86有进步,开倒车的是windows.... 1.162.166.170 07/17 20:08
89F：→ amd3dnow: 一堆反智的ui设计... 1.162.166.170 07/17 20:08
90F：→ ILike58: amd转投台积电後能耗比也没让人不满意吧 42.70.142.64 07/17 20:36
91F：→ ILike58: ，况且他一直很稳定的在提升核心推进制程 42.70.142.64 07/17 20:36
92F：→ ILike58: 。 42.70.142.64 07/17 20:36
93F：推 canandmap: ARM没某些人吹的那麽神 36.228.131.46 07/17 21:26
94F：→ spfy: 那个也不是少数 有一派就坚信X86末日已到( 27.52.40.129 07/17 21:47
95F：→ spfy: 还不是将至) 说DC转ARM的越来越多了 PC也输 27.52.40.129 07/17 21:48
96F：→ spfy: 移动装置的续航更是被屌虐 全面崩盘 看的我 27.52.40.129 07/17 21:49
97F：→ spfy: 心惊惊 想要换9900X惹 是我走错世界线吗 27.52.40.129 07/17 21:49
98F：推 E6300: arm能面对明年的GTA6吗? 1.172.204.212 07/17 22:10
99F：推 b325019: 没前途了500收 1.34.10.185 07/17 22:10
100F：推 mayolan: 你GTA6上市也没PC可以玩啊 1.161.76.49 07/17 22:25
101F：→ mayolan: 首发只有主机版 1.161.76.49 07/17 22:25
102F：→ friedpig: 阿痛战ARM 牙膏哪有放弃 现在不就小核 125.228.96.10 07/17 23:03
103F：→ friedpig: 只是名子换一下 要干ARM的心一直不变 125.228.96.10 07/17 23:04
104F：推 aegis43210: 是的，不要帮i皇放弃好吗?苏嬷是真的 175.182.112.39 07/17 23:05
105F：→ aegis43210: 放弃了 175.182.112.39 07/17 23:05
106F：→ aegis43210: 苏嬷是打算也要下去玩ARM，搞双栖，i 175.182.112.39 07/17 23:07
107F：→ aegis43210: 皇在努力弄X86s，X86阵营不会输的，CI 175.182.112.39 07/17 23:07
108F：→ aegis43210: SC才是王道 175.182.112.39 07/17 23:07
109F：→ ShimaKazuya: GTA6能不能在ARM上面跑你该去问的是 124.218.74.113 07/17 23:13
110F：→ ShimaKazuya: 苹果，你看每年WWDC就知道，他们是 124.218.74.113 07/17 23:13
111F：→ ShimaKazuya: 真的有在找游戏商谈 124.218.74.113 07/17 23:13
112F：推 canandmap: 苏妈什麽时候开始打算要玩ARM? 36.228.131.46 07/17 23:16
113F：→ canandmap: 又，苏妈放弃什麽? 36.228.131.46 07/17 23:16
114F：→ canandmap: 你讲的是事实还是从你的「妄想心」讲出 36.228.131.46 07/17 23:17
115F：→ canandmap: 来的? 36.228.131.46 07/17 23:17
116F：推 yymeow: atom的继承人N100玩的还可以 114.25.212.97 07/18 00:29
117F：→ friedpig: n100只是初步啊 新一代的小核可是比这代 125.228.96.10 07/18 00:58
118F：→ friedpig: 大核还猛 待机功耗也好很多 xeon 6的表 125.228.96.10 07/18 00:58
119F：→ friedpig: 现反映出来 下一代应该很有搞头 125.228.96.10 07/18 00:58
120F：→ bw212: xeon那边似乎有整颗只有一堆ADL小核的东西 114.38.200.41 07/18 01:43
121F：→ bw212: 很明显是要跟ARM伺服器拚一把 114.38.200.41 07/18 01:45
122F：→ bw212: AMD玩ARM应该是农企时期的K12计画 那东西 114.38.200.41 07/18 01:46
123F：推 mtc5566: 笑死人说x86游戏续航的 怎不看看自己Arm118.231.152.247 07/18 01:46
124F：→ mtc5566: 游戏续航好到哪去？118.231.152.247 07/18 01:46
125F：→ bw212: 最後也没下文了 114.38.200.41 07/18 01:46
126F：→ mtc5566: 阿不过Arm真的暂时不用担心游戏续航啦118.231.152.247 07/18 01:47
127F：→ mtc5566: 先能跑游戏才是真的118.231.152.247 07/18 01:47
128F：推 falcon: 现代cpu的内部架构不都是类risc的，外层都 39.15.16.228 07/18 04:18
129F：→ falcon: 有解码器负责翻译，转译cisc指令的x86当然 39.15.16.228 07/18 04:18
130F：→ falcon: 比risc的arm需要更高代价，x86的存在理由 39.15.16.228 07/18 04:18
131F：→ falcon: 也只有相容性而已 39.15.16.228 07/18 04:18
132F：推 SHR4587: ARM跑游戏我觉得大问题反而在GPU 220.136.30.111 07/18 06:39
133F：→ SHR4587: X系列一堆游戏开不起来或效能很差根本就 220.136.30.111 07/18 06:39
134F：→ SHR4587: GPU驱动问题 220.136.30.111 07/18 06:40
135F：→ SHR4587: 相容性问题可不只是而已 220.136.30.111 07/18 06:41
136F：→ SHR4587: 实际用过就懂了啦!更何况X86现在跟ARM的 220.136.30.111 07/18 06:41
137F：→ SHR4587: 差距可没有当年M1刚出来的时候那麽大 220.136.30.111 07/18 06:42
138F：推 xzealotx: I皇不行了，改叫I儿吧 101.9.199.64 07/18 08:46
139F：→ saimeitetsu: 感觉比较像对料，没有改架构 223.136.178.36 07/18 09:56
140F：推 Windcws9Z: 所以应该算是Zen4 +吧，吹AVX-512效能 59.127.190.36 07/18 16:56
141F：→ Windcws9Z: 感觉.. 59.127.190.36 07/18 16:56
142F：推 ltytw: 堆料是讲I吧？Y 114.33.46.227 07/18 17:09
143F：推 canandmap: 架构的确没有大改，就Zen4升级版的感觉 36.228.131.46 07/18 18:40
144F：推 mtc5566: 改架构就是堆料阿 不然还有什麽改法118.231.152.247 07/18 19:16
145F：→ commandoEX: 高通GPU从DX11开始支援，DX10以前不知118.171.139.225 07/18 20:21
146F：→ commandoEX: 道有没有做出来118.171.139.225 07/18 20:21
147F：推 tint: Zen5这次架构的确没大改 123.204.6.173 07/18 21:56
148F：→ tint: 大改会像Zen2->Zen3那样 CCX配置、调度都改 123.204.6.173 07/18 21:57
149F：→ tint: 这次改进主要是增加执行单元数量、宽度 123.204.6.173 07/18 22:00
150F：→ canandmap: 楼上所言极是，这回Zen5给我的感觉就是 36.228.131.46 07/18 22:04
151F：→ canandmap: 只在AVX512有下功夫这样 36.228.131.46 07/18 22:05
152F：→ canandmap: 当然执行单元数量、宽度也是有下功夫 36.228.131.46 07/18 22:05
153F：→ ksng1092: 先讲只有然後当然其他也有，好乱啊XD 111.248.2.50 07/18 22:38
154F：→ canandmap: 因为忘记看到执行单元那些东西了Orz 36.228.131.46 07/18 23:04
155F：→ canandmap: 唉~似乎过了一定年纪就容易忘东忘西的 36.228.131.46 07/18 23:05
157F：→ tint: 从之前Ryzen AI 9 365的这一篇偷跑详测 123.204.6.173 07/19 02:17
158F：→ tint: 就可以看出不少Zen5架构的设计方向 123.204.6.173 07/19 02:17
159F：→ tint: 虽然他测试的是APU的Strix Point核心 123.204.6.173 07/19 02:18
160F：→ tint: 但可看出就是在Zen4现有的架构上去强化 123.204.6.173 07/19 02:20
161F：推 bhh0026: AVX10.2不知啥时才会在消费端看到 36.227.45.94 07/19 23:57
※ 编辑: amduser (123.241.108.76 台湾), 07/20/2024 15:24:53
162F：推 lwei781: Zen5 前端改很大啊 36.230.97.172 07/21 02:54
163F：推 whotear: 给你钱，快点出 49.216.161.84 07/21 11:13