Procesadores

AMD Zen, nuevos detalles de las mejoras de la arquitectura

El pasado Martes AMD hizo una presentación para dar más detalles de su nueva arquitectura de núcleo x86 AMD Zen y más concretamente habló de como se ha logrado una enorme mejora en el IPC de un 40% frente a los núcleos excavator.

Detalles técnicos de la microarquitectura AMD Zen

AMD Zen supone la rotura con el diseño modular estrenado con Bulldozer para volver a un enfoque más tradicional con núcleos completos, las principales mejoras de Zen se centran en tres áreas fundamentales:

Rendimiento del propio motor con una predicción de saltos completamente nueva, la introducción de una memoria caché micro-op y una ventana de instrucciones mucho más amplia que la que estaba presente en sus predecesores.

Mejora en el sistema de cache: obtención previa y una nueva jerarquía de memoria caché con 8 MB de caché L3 datos e instrucciones con el objetivo de mantener el alto rendimiento del motor.

Eficiencia: AMD Zen se desarrolla con la avanzada tecnología de 14 nm FinFET y una gran cantidad de técnicas de diseño de ahorro de energía en la arquitectura que le permiten ofrecer un rendimiento por vatio consumido mucho mayor que el de las generaciones previas.

La microarquitectura Zen se organiza en unidades llamadas CPU-Complex (CCX) que contienen un total de cuatro núcleos y 8 MB de cache L3. Un nuevo enfoque muy similar al adoptado por Intel en el que sus núcleos comparten la cache L3 y ningún otro elemento para ser completamente independientes. Zen recibe grandes mejoras en todos los elementos que forman parte del núcleo de cómputo para lograr una gran mejora en el rendimiento.

La siguiente mejora la encontramos en el sistema de cache con una jerarquía muy similar a que que estaba presente en los procesadores Phenom con la cache L3 compartida por cada conjunto de cuatro núcleos como hemos comentado antes. Por otra parte cada núcleo tiene sus propias cache L1 y L2 siendo estas ampliamente mejoradas frente a las usadas en Bulldozer. Ahora la cache L1 vuelve a ser write-back y la SRAM la hace más rápida así como a la L2.

Otra de las grandes mejoras en Zen es la introducción de la tecnología SMT, muy similar al HyperThreading de Intel y que permite a cada núcleo manejar dos hilos de datos para mejorar el rendimiento en aplicaciones multihilo.

Seguimos con la mejora en la eficiencia energética gracias a los grandes avances implementados en el diseño de la microarqitectura así como al proceso de fabricación a 14 nm FinFET, un gran paso adelante frente a los 32 nm SOI de Bulldozer y Piledriver. Los componentes de Zen tienen mayor capacidad para ajustar sus frecuencias de funcionamiento y el nuevo sistema de cache es mucho más eficiente con el uso de la energía.

Por último hablamos de las instrucciones implementadas en AMD Zen, la nueva microarquitectura soporta todo el conjunto ISA que incluye VX, AVX2, BMI1, BMI2, AES, RDRAND, sMEP, SHA1/SHA256, ADX, CFLUSHopt, XSAVEC/XSAVES/XRSTORS y SMAP. Además, se añaden instrucciones exclusivas de AMD como CLzero y Coalescing.