Amd Zen İşlemcilerin İncelenmesi | Maskeli Kadın
Home/Bilim/AMD‘den Zen Atağı
Hız çağında yüksek performanslı x86 hesaplama sıfırdan tasarlanan Zen çekirdeği ile mümkün oluyor.
Arama, makine öğrenimi, veri analizleri, içerik oluşturma ve dağıtımı, arttırılmış gerçeklik, sanal gerçeklik ye oyun… Bu gibi yoğun hesaplama gerektiren görevlerin listesi her geçen gün artıyor. Konu teknoloji olduğunda sabit olan iki şey var. Bunlardan ilki daha iyi hesaplama performansına yönelik ihtiyacın sürekli artması. Çip endüstrisi ne sağlarsa sağlasın, son kullanıcılar bunları hemen tüketip daha iyisinin arayışına giriyorlar.
İkinci sabit ise elbette değişim. 30 yıldan fazladır bu endüstrideyim ve bu süre içerisinde pek çok değişim oldu. Bu örneklerden sadece birini inceleyelim. World Wide Web ve grafiksel kullanıcı ara yüzünün ilerlemesiyle bilgisayarların basit bir yazı işleme makinasından, bizi dünyaya açan gerçek bir kapıya dönüşmesi hayatlarımızı değiştirdi. Bu, insanlara bilgiye ulaşmak ye bilgiyi paylaşmak için hiçbir zaman olmadığı kadar büyük bir olanak sağladı. Daha sonra hepsi taşınabilir ve birbiriyle bağlantılı hale geldi. Bu dizüstü bilgisayarlarla başladı ye sonra akıllı telefon ve tabletlerle devam etti. Sonrasında uygulamalar ye büyük miktarlardaki yerinin depolanması, işlenmesi ve analizi konularında büyük bir patlama oldu ve bu gelişme daha yüksek hesaplama kapasitesi için arayışları arttırdı.
Bundan dört yıl önce AMD bu talebi karşılayabilmek adına kendi yüksek performanslı x86 bilgi işlem çekirdek mimarisini geliştirmek için bir yolculuğa çıktı. Önceki CPU ailemiz yüksek enerji verimliliği kazansa da, yüksek performans gerektiren uygulamalar için gerekli farkı kapatamadı. Bu ihtiyaçtan dolayı “Zen” çekirdeğin sıfırdan tasarlanan mimarisi doğdu.
“Zen” ile birlikte her yönden yeni ve modern bir çekirdek tasarlamak istedik. En yüksek performans isteyen uygulamalar için performans, çıkış ve enerji verimliliği optimize edildi. Sonuç olarak “Zen” belirgin olarak daha yeterli bir hale geldi ve güç tüketiminde artış olmadan IPC değerini 40% arttırarak AMD’nin yüksek performansa dönüşünün sinyallerini verdi. Bu cesur hedefe performans ve güç odaklı tasarım sayesinde ulaşıldı. Bu yeniden tasarlanmış mikro mimari, konutların uygulanması, yürütme birim yeteneği, yürütme akışı ve paralelliği arttıracak önbellek sistemini geliştirecek bazı önemli özelliklere sahip. Hot Chips 2016’da gösterdiğimiz gibi, “Zen”in ilk nesil çekirdeğe göre doğru komutları seçerken dallanma tahminini iyileştirdiği, bu konutların daha iyi çalışması için micro-op önbelleğin eklendiği, daha fazla komut çalıştırabilmesi için %75 daha büyük zamanlama tablosu içerdiği ve %50 daha geniş komut kümesi içermesinden dolayı paralel olarak daha fazla komut çalıştırdığı biliniyor. Bunların hepsini birleştirdiğimiz zaman, hesaplamanın her bir saniye çok yükseleceği görülüyor.
Yüksek performanslı bir makineye sahip olduktan sonra yapmanız gereken şey ona yakıt vermektir. Biz aslında buna “canavarı beslemek” diyoruz. Bu durumda yakıt hafıza dışındaki veri ve komutlardır. Önbellek yapısını, 8 Megabayt L3 cache, veri ve komutlar için birleşik L2 cache ve bunlardan ayrı olarak komut seti ve veri için düşük gecikmeli cache olarak tekrar tasarladık. Bunun sonucu olarak mevcut çekirdek önceki tasarıma göre 5 kat önbellek aralığına ulaşabiliyor. “Zenin ön getiricisi işlem hacmi açısından çok önemli ve işlemci tasarımındaki en karmaşık algoritmalardan birini kullanan kendisine özgü bir tasarıma sahip. Ön getirici ileriye dönük ve spekülatif, anlık işlem rutinine bağlı olarak sonraki gerekli komutları kurguluyor. Bu işin ne kadar iyi yapıldığı ve yanlış tahminlerin ne kadar hızlı düzeltildiği bir bilim dalı olduğu kadar aynı zamanda bir sanat ve biz ”en” ile bu konuda çok başarılıyız.
“Zen’in işlem hacminde önceki nesle göre elde edilen en büyük gelişmelerden biri eş zamanlı çoklu komut işleyen tasarıma geçilmesi oldu. Bu yaklaşım, çekirdeğin bir program ‘içerisindeki görevleri hafızasında tutmasına ve bir görev, başka bir talimat veya veriyi beklerken bu veriyi beklemeyen diğer görevlerin devam edebilmesine olanak sağlıyor. Program için bu durum. SIS T etkin iken ilave işlem kaynakları olarak görünüyor.
Son olarak enerji verimliliği konusu var. “Zen” işlemci enerji verimliligi gerektiren, fansız dizüstü bilgisayarlardan süper bilgisayarlara kadar her türlü makinede kullanılması için tasarlandı. %10’luk bir artışın bile çok önemli sayıldığı bir dünyada, fazladan enerji harcamadan %40’lık bir performans artışı ilk başta imkansız görülse de AMD mühendislik takımı keskin bir şekilde odaklanarak, az enerji tüketimini sağlayan mikro mimariyi optimize edecek yeni yöntemler buldu ve gelişmiş hız yönetimini geliştirdi.
Enerji verimliliğine yönelik tasarım ilk hedeflerden biriydi ve gereksiz her mikro-watt’ın çıkarılmasına odaklanıldı. Her devre güç açısından optimize edildi. İşlemcinin bir bölümü aktif olmadığı zaman, gereksiz enerji kullanımını önlemek için o bölüm devre dışı kalıyor. Ve çalışmaya başlayıp iş yükünü arttırdığınızda her watt için yüksek performans alıyorsunuz. Buna ek alarak “Zen”, yeni 14nm Fin-FET yarı iletken teknolojisinden de yararlanıyor. Bu yeni Fin-FET transistör hem daha küçük hem de daha az enerjiyle çalışıyor ve de daha yüksek performans sağlıyor ki bu yeni işlemci mikro mimarisinde maksimum etkiyi sağlayabilmek için üretim ortağımız ile geliştirdiğimiz önemli birleşim. Fin-FET transistörler az enerjili ve düşük kayıplı modellerden yüksek voltajlı, yüksek frekans ve performanslı modellere kadar geniş bir yelpazeyi kapsıyor.
Bütün bu yeniliklerin açık sonucu gelecek yıl “Zen” işlemcili ürünlerin piyasa çıkması ile anlaşılacak ama laboratuvar sonuçları şimdiden çok etkileyici. Bu sıralar ”Zen”‘ teknolojisini içeren hem 8 çekirdekli / 16 izlekli “Summit Ridge” masaüstü işlemcisini, hem 32 çekirdekli / 6 izlekli “Naples” sunucu platformunu denedik ve gelecek için çok umutluyuz. Şunu belirtmeliyim ki “Zen”, AMD’nin yüksek performanslı x86 işlemci yolculuğundaki ilk kilometre taşı. Değişim ve bu endüstrinin itici gücü olan daha yüksek işlem performansına olan talep doğrultusunda, yol haritamız takımımızın şimdiden üzerinde çalışmaya başladığı, yeni gelişmeler içeren yeni jenerasyon işlemcileri de kapsıyor.