AMD Ryzen 3000: todo lo que sabemos hasta el momento

La tercera generación de Ryzen va a ser presentada de forma inminente (Computex) y representará la primera oportunidad de materialización del concepto ZEN. Por este motivo vamos haceros un resumen de todo lo que sabemos hasta el momento. ¿Preparado? ¡Comenzamos!

Mid-Year, ya está aquí.

Vamos a poder comprobar lo que significa pasar de los 14 nm iniciales de hace 2 años a los 7 nm de hoy, o lo que es lo mismo: ver si AMD cumple sus promesas en relación a la absoluta diferencia entre la forma de diseñar y fabricar procesadores antes de ZEN y sus ZEN.

1. • ¿Van a ser capaces de conseguir doblar la densidad al reducir el nodo al 50%?
   • ¿Van a mantener el precio en relación al nº de núcleos que había antes contra los que va ha haber ahora (hasta el doble en el mismo espacio – por el mismo precio que la generación anterior)?
   • ¿Qué precio hay que pagar en relación al aumento de núcleos / no ganancia ó pérdida de frecuencia máxima?

Cómo aprovecha ZEN la reducción de escala

Una vez fue definido el diseño y la arquitectura (uso del core ZEN dentro de CCX + Infinity Fabric y modularidad) al inicio del roadmap, cada vez que las fabricas sean capaces de reducir el nodo, repetiremos el esquema inicial en la nueva escala.

Al reducir el nodo, o el nuevo CCX albergará más núcleos, o se duplicará el número de CCX con el número original de núcleos. A efectos Infinity Fabric permite interconectar ‘todo con todo’, con el precio a pagar de ocupar más espacio en el die amén de demandar consumo de forma proporcional también.

Como siempre, con los 7 nm, de cada oblea se conseguirán más zen cores. Infinity Fabric está diseñado para permitir la interconexión de los zen cores y los ccx.

Nada cambia. Exactamente lo mismo. Pero cabe más en el mismo espacio. Y está diseñado desde el principio, esperando que ocurra no una vez, si no todas las que las fabricas sean capaces.

Esto es «crecer hacia dentro». El concepto original de ZEN partía de conseguir en un procesador 1P lo que actualmente se tenía en el mercado materializado en una solución 2P. O en un 2P (2 Naples en una placa base dual socket) lo que había en un 4P hasta entonces. El ahorro en todos los componentes ya de por sí tenía que ser muy notable.

Podemos decir que el referente de ZEN es el procesador de servidor. Pero construido de una forma flexible y barata que permita mediante modularidad adaptarlo fácilmente y sin coste para poder defenderse en todos los segmentos rebajando el número de núcleos / ccx respecto al máximo teórico de una unidad perfecta.

De paso, se maximiza el número de zen cores «válidos» que se obtienen de cada oblea. Lo que permite proporcionar un precio muy competitivo o en su defecto obtener un margen de beneficio muy elevado, algo que AMD ni ha hecho ni está en disposición de acometer (no quieren suicidarse) en su intención de ganar cuota de mercado de forma significativa en todos los segmentos.

Ser económico es una premisa en ZEN. Debe mantener el precio o abaratarse conforme se avanza en el roadmap y los hitos van siendo superados.

Antes de ZEN, pensar en procesadores con un nº elevado de núcleos nos hacía pensar en CPUS complejísimas (buses de interconexión) y carísimas.

Igualmente, pensar en que el número de núcleos creciera y creciera como si fuera lo más normal del mundo era ciencia ficción, por no decir un sinsentido.

Y esto tenía todo el sentido del mundo fundamentado en la construcción y funcionamiento de los procesadores anteriores a Zen en los que la frecuencia máxima es la parte más importante así como el parámetro clave para crecer (ofrecer más rendimiento) en la siguiente generación.

Que los procesadores ZEN aumenten el número de núcleos no tiene ni tendrá nada de reseñable. Es su base de funcionamiento (no la frecuencia máxima). Tratar de proporcionalizar en el nº de veces que supera por nº de cores a procesadores monolíticos y dar por sentado que el resultado debería ser el nº de veces que los supera en rendimiento es un error.

Pueden ganar o perder siempre ambos extremos. Todo depende del software que gestiona los recursos y si prioriza o lastra el single core o el multi core.

Novedades específicas

De forma paralela a la ejecución del roadmap ciñéndose al diseño y tecnologías originales, AMD sigue experimentando y desarrollando nuevas soluciones para paliar los puntos débiles de su arquitectura ZEN y / o mejorar el rendimiento teniendo en mente la dirección hacia la que se encaminan (muchos más núcleos).

Es posible mejorar la latencia por el acceso a la memoria no unificada/uniforme, la comunicación entre núcleos dentro del ccx y fuera de ellos a través de Infinity Fabric.

El chiplet

Cuando el número de núcleos empieza a ser realmente importante, nos encontramos con que hay una parte redundante que debe estar presente en todos ellos ocupa un valioso espacio y que además no permite aprovechar al máximo lo que se puede obtener de cada oblea.

O se toman medidas o no será posible doblar la densidad en el mismo espacio ni ser todo lo económico que se pretende.

Así que AMD opta por fabricar con los 7 nm de TSMC DIES exclusivamente de cómputo en los que no están presentes los módulos de comunicación y seguir usando los 12 nm maduros y optimizados de Global Foundries para fabricar un DIE en el que están presentes todos los elementos que ‘faltan’ en los DIES de cómputo, aglutinando en un I/O DIE todos los componentes de interconexión de cada núcleo / ccx.

Así pues en cada CPU, se pueden incluir de forma flexible el nº deseado de dies de cómputo además de un único I/O die. Las APUs por lo informado hasta la fecha, no se construirán usando chiplets.

Se cree que de esta forma el reloj de sincronización entre todos los núcleos, estén donde estén, podrá será unificado a diferencia de lo que ocurría con el diseño que hemos visto hasta ahora en el que dependiendo de entre qué componentes y qué memoria (ya fuera la del núcleo o la compartida del CCX) podría no ser uniforme /unificada.

Compatibilidad hacia atrás

Los requisitos de funcionamiento de las 4 primeras generaciones de ZEN (las 2 primeras con zen y las 2 segundas usando zen 2), deberán mantenerse dentro de los parámetros dictados desde el principio.

La compatibilidad del socket, el consumo máximo que pudiera demandar o el número de máximo de canales de memoria no pueden ser rebasados.

De no poder utilizar alguna de las placas existentes con los procesadores de 7 nm por no ser compatibles según el fabricante (que estaría encantado de favorecer esto y venderte una nueva placa), habrá que profundizar para concluir qué componente de la placa es el que no permite el funcionamiento de la CPU, aún siendo esta compatible.

Esto puede suceder sobre todo si en algún modelo han decidido no incluir el número suficiente de componentes que permita controlar de forma muy precisa el voltaje en todo momento. Exactamente lo mismo con las opciones que el fabricante debería habilitar en la UEFI (en todas las series, no sólo en las caras).

Los procesadores ZEN hacen un uso constante de auto overclock utilizando su SenseMI, por lo que si las placas no son capaces de gestionar de forma correcta esta característica, el aparentemente elevado voltaje stock y sus respectivos vdroop / vdrool podrán convertirse en sistemas inestables, BSOD, etc.

La gestión del LLC y el offset es algo indispensable en los procesadores ZEN.

En  cada generación, AMD parece afinar más la curva de XFR y PBO para subir y bajar hasta el límite constantemente, cada vez con intervalos que permiten mayor precisión. Si una placa antigua llega un momento en el tiempo, en el que no dispone de recursos para hilar tan fino como pudiera hacerlo posteriormente el procesador Zen venidero… nos encontraremos los problemas ‘de incompatibilidad’ que últimamente hemos oído por ahí. Pero también entra dentro de la lógica… todo es cuestión de perspectiva.

¿Nuevos Chipsets?

En la primera generación de ZEN hemos tenido tres gamas de placas base / chipsets, que seguro que conocéis, así como sus especificaciones y diferencias. A320/B350/X370 + B450/X470

De incluir novedades las nuevas CPU Ryzen 3000, lo lógico y único camino para preservar la promesa de la compatibilidad comentada con las anteriores, sería añadir nuevos chipsets.

Este escenario, sí permitiría alcanzar determinado rendimiento o uso de nuevas características de los procesadores de 7 nm que sería imposible en las anteriores placas, por cumplir los requisitos establecidos en su momento, pero no los que hipotéticamente se necesitaran 2 años después (que no son adivinos).

El incremento de velocidad máxima de memoria compatible suele ser lo primero que nos viene a la cabeza con lo que los fabricantes de placas nos ofrecerá (¿Cuánto mejorará?) pero habrá que estar atento a ver si hay sorpresas con las PCIe LANES, el soporte PCIe 4.0 y otros factores a tener en cuenta.

También en un principio se especuló con que habría un chipset específico para las APU y sus particulares necesidades, y nunca lo vimos… así que hasta que presenten las novedades de los nuevos chips, no podremos saber o adivinar si todas las especificaciones estarán disponibles en las placas compatibles ó algunas (las más poderosas), necesitarán hacerse con un refresh de placa y de paso calmar un poco a los fabricantes de estos componentes, que llevan décadas acostumbrados a ofrecer la placa de turno para cada iteración de la CPU de Intel. Dinero para ellos y gastos para nosotros…

Si nos adentráramos (que no lo haremos aquí) en las posibilidades y los requerimientos de uso heterogéneo de ZEN y VEGA / NAVI (estando en una GPU dedicada, o no), posiblemente un nuevo o más chipsets serían casi obligatorios para poder gestionar este tipo de procesamiento en el que CPU y GPU se funden.

AMD Ryzen Series 3000

Por lo comentado anteriormente, podemos plantearnos alguna duda sobre desde donde y hasta donde (número de núcleos y configuración) puede abarcar AMD con sus nuevos Ryzen 3000.

Y si con sus 3 gamas (Ryzen 3, Ryzen 5 y Ryzen 7) se apañará para posicionar todos los SKU de los procesadores de 7nm o las modificará (aumentará). Vamos a mantener a Ryzen Threadripper un poco al margen, que no olvidado.

Podemos esperar procesadores desde 4/4 núcleos hasta los 16/32. O tal vez no… Hasta que no sepamos el número de núcleos del Core Zen 2 y el CCX nuevo, realmente estamos haciendo castillos en el aire.

Por no hablar de que, tenemos que barajar la posibilidad de que algunas configuraciones de número de núcleos determinadas puedan seguir teniendo continuidad siendo cubiertas con tecnología 12 nm (sacrilegio?), y por tanto se mantengan en generación 2000.

Recordemos que AMD es una compañía grande. Tampoco sería muy inteligente migrar porque sí absolutamente todo el portfolio a los 7nm, más caro y aún en maduración pasando a estar demasiado en manos de una única fabrica, algo que la debilitaría respecto a su posición actual en la que aprovecha su condición fabless.

Modelos AMD Ryzen 3, Ryzen 5, Ryzen 7 y Ryzen 9 que esperamos

* Fuente de la tabla

Mucho más que un Tick

De no simultanearse lo comentado al principio de la idea de «cómo se fundamenta la tecnología zen» y de las novedades de meter de por medio el uso de chiplets para construir cpus modulares, podría ser mucho más previsible lo que AMD nos enseñará dentro de muy poco con Ryzen 3000, pero siendo realista, no es así.

Mantenerlo oculto en parte hasta el último momento es su baza, y por eso hay un montón de cosas que no sabemos en esto ‘todo lo que sabemos’.

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En todo caso espero que incluso sin poder actualmente clavar el número final, sí que podáis tener una idea general de hacia donde nos quieren encaminar. ¿Qué esperáis de esta nueva generación AMD Ryzen 3000? ¿Estará a la altura de las expectativas creadas? ¡Ya queda poquito para saberlo!