IDF-Konter: AMD nennt Zen-Details und zeigt Benchmarks

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Dass AMD dieser Tage Details zur anstehenden CPU-Architektur Zen veröffentlichen würde, war schon länger bekannt: Auf der Hot-Chips-Konferenz, die nächste Woche in San José stattfindet, findet man entsprechende Vorträge im Konferenz-Programm. Überraschenderweise ließ AMD die Katze aber schon jetzt aus dem Sack – nämlich auf der traditionellen Gegenveranstaltung zum IDF in San Francisco, in einem Hotel nur wenige Blocks von Intels Entwicklerforum entfernt. Die Präsentation übernahmen CEO Lisa Su und CTO Mark Papermaster höchstpersönlich. Beide waren ausgesprochen locker drauf, was sich durchaus als Zeichen deuten lässt, dass AMDs Durststrecke ein Ende hat.

Papermaster betonte, dass Zen eine komplett neue Mikrorchitektur ist, die mit den Vorgänger Bulldozer und dessen Derivaten Piledriver, Steamroller und Excavator wenig gemein hat. Bei der Entwicklung standen drei Aspekte im Vordergrund: Performance, Durchsatz und Effizienz. Zur Steigerung der Rechenleistung bekam jeder CPU-Kern eine eigene FPU-Einheit spendiert. Zudem wurden alle Funktionsblöcke grundlegend überarbeitet: Die Sprungvorhersage wurde verbessert, ein MicroOps-Cache wurde hinzugefügt, der Scheduler wurde vergrößert und zusätzliche Ausführungseinheiten eingebaut.

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AMD Zen: Details zur Mikroarchitektur (9 Bilder)

L3-Cache

Um den Durchsatz zu erhöhen, wurde die L1-Caches vergrößert, die Cache-Bandbreite verfünffacht und ein 8 MByte großer L3-Cache dazugepackt. Während letzterer bei Intels Core-Prozessoren gang und gäbe ist, gab es ihn bei AMD nur bei wenigen FX-Modellen – das Gros der CPUs und APUs musste ohne auskommen. Zur besseren Auslastung der Funktionseinheiten wurde Simultaneous Multi-Threading eingebaut, mit der sich ein Kern gegenüber dem Betriebssystem als zwei separate Kerne meldet. Bei Intel kommt diese Technik seit Jahren unter dem Namen Hyper-Threading zum Einsatz.

Bezüglich der Effizienz greift AMD auf einen feineren Fertigungsprozess zurück: Statt 28 nm SOI wird Zen in 14 nm FinFET vom Band laufen, was höhere Taktraten und niedrigere Stromaufnahmen verspricht. Auch an der Architektur selbst wurden Verbesserungen hinsichtich der Effizienz eingebaut. Alle drei Designziele zusammen ergeben laut AMD eine 40 Prozent höhere IPC-Rate (Instructions Per Cycle) bei gleichbleibender Energieaufnahme pro Zyklus, wenn man Zen mit dem direkten Vorgänger Excavator vergleicht.

In der Praxis

Zen wird zum Jahreswechsel als Summit Ridge debütieren, worunter AMD einen Acht-Kerner (16 Threads) mit DDR4-Speicher und PCIe-3.0-Verbindungen zur Umwelt versteht. Damit tritt der Prozessor in Konkurrenz zu Intels High-End-Prozessor Broadwell-E alias Core i7-6900K mit selben technischen Eckdaten. Die AMD-CPU hält aber nicht nur bei den Zahlen auf dem Datenblatt mit, sondern auch in Benchmarks: Bei einem Render-Vergleich mit Blender lagen beide Prozessoren gleichauf.

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Der Fairness halber muss erwähnt werden, dass der i7-6900K nicht mit seinem nominellen Basistakt von 3,2 GHz lief, sondern auf 3,0 GHz ausgebremst wurde, weil der Prototyp der Zen-CPU ebenfalls nur mit 3,0 GHz lief. Trotzdem ist es erstaunlich, dass eine AMD-CPU mit einem Intel-Prozessor der Spitzenklasse gleichziehen kann – noch dazu in einem FPU-lastigen Benchmark wie Blender, der Bulldozer-CPUs so gar nicht lag. Zu finalen Taktraten von Summit Ridge wollte sich AMD noch nicht äußern, gab aber zu verstehen, dass auch Zen dann mehr als 3,0 GHz erreichen wird. AMD will Summit-Ridge-Prozessoren noch dieses Jahr ausliefern, gibt aber offen zu, dass man damit bestückte Systeme wohl erst Anfang 2017 kaufen können wird.

Dass Summit Ridge durch seine hohe Rechenleistung auch wieder als Basis für Gaming-Systeme in Frage kommt, zeigte AMD mit einer Demo des in Kürze startenden neuen Deus-Ex-Spiels (Mankind Divided): In Zusammenarbeit mit einer Radeon-Fury-Grafikkarte lief das Spiel ruckelfrei in 4K-Auflösung.

Ausblick

Nachdem dem Zen-Debüt als Summit Ridge wird man die Architektur in weiteren Prozessoren für andere Anwendungszwecken finden. Für High-End-Server steht Naples bereit, der bis zu 32 CPU-Kerne und demensprechend 64 Threads bietet. Naples soll noch in der ersten Jahreshälfte 2017 verfügbar sein. In der zweiten Jahrenshälfte steht unter dem Codennamen Raven Ridge die erste APU-Generation an, bei der sich Zen-Kerne das Die mit einer GCN-GPU teilen werden. Raven Ridge ist für Notebooks aller Größen und Leistungsklassen gedacht. (mue)