AMD Ryzen 7000 – Zen 4 Architektur erklärt

AMD hat die Ryzen 7000 Prozessoren unter der Haube ordentlich optimiert, um eine IPC-Steigerung von 13 Prozent zu ermöglichen. Hierzu zählen Änderungen am Frontend, den Ausführungseinheiten sowie den Load- und Store-Units. Durch eine gleichzeitige Erhöhung der maximalen Taktrate um bis zu 16 Prozent, soll sich die Single-Core-Leistung um bis zu 29 Prozent gegenüber Zen 3 erhöhen. Im gleichen Zug soll der 7950X in der Lage sein, bei gleicher Leistungsaufnahme eine bis zu 49 Prozent höhere Performanc als der 5950X zu erzielen. Wir schauen uns an, welche Änderungen AMD konkret vorgenommen hat.

AMD Ryzen 9 7900X im Test

Zen 4 Mikroarchitektur im Detail

Gemäß AMD haben die folgenden architektonischen Änderungen zu dem IPC-Zuwachs von 13 Prozent geführt, wobei die Wichtigkeit absteigend sortiert ist:

• Font End: 2 Sprungvorhersagen pro Zyklus, 50% vergrößerter L1 Branch Target Buffer, größerer L2 Branch Target Buffer, 68% größerer OpCache und 9 (statt bisher 6) macro-ops aus dem OpCache
• Load/Store: 22% größere Lade-Warteschlange, 50 % größerer Daten-Translation-Lookaside-Buffer, weniger Datenportierungskonflikte im Cache
• Ausführungseinheiten: 25 % größere Warteschlange für Instruktionen, größere Register für Integer und Floating Point Operationen, größere Buffer
• Verdoppelter L2-Cache pro Core von 512 kB auf 1 MB

Hinzu kommt der Support von AVX512. Dabei handelt es sich um ein Set von Instruktionen, welche Intel im Jahr 2020 eingeführt hat. Die VNNI- sowie BLOAT-16-Instruktionen beschleunigen unter anderem Hardware-basierte AI-Workloads für neuronale Netzwerke und Machine Learning. Für die größte Leistungssteigerung sorgt jedoch die Anhebung der Taktraten. Nominell gibt AMD den Boost-Takt des Ryzen 9 7950X mit bis zu 5,7 GHz an, wobei die CPU sogar bis zu 5,85 GHz erreichen kann. Auf allen Kernen liegt der maximale Takt bei 5,21 GHz.

Die Geschichte von Zen setzt sich fort

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Die Ziele von Zen 4

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Mikroarchitektur in der Übersicht

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Verbesserungen am Front End

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Verbesserungen an den Ausführungseinheiten

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Verbesserungen am Load / Store

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Cache Hierarchie

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Neue AVX-512 Instruktionen

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Zen 4 IPC

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Die Zen Evolution

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Ryzen 7000 I/O-Die

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Ryzen 7000 iGPU

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Ryzen 7000 SoC Topologie

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Doch nicht nur an den CCDs, welche TSMC in 5 nm fertigt, hat AMD gearbeitet, sondern auch am I/O-Die (6 nm TSMC). In diesem ist erstmals standardmäßig eine iGPU integriert, welche auf der RDNA 2 Architektur basiert. Diese verfügt über 2 Compute Units (CUs) und beherrscht die AV1 Dekodierung. Displays können entweder über HDMI 2.1 oder DisplayPort 2.0 angeschlossen werden. Des weiteren unterstützt der Speichercontroller jetzt DDR5-RAM. Der standardmäßige Takt liegt bei 5200 MHz, der Sweet Spot laut AMD dagegen bei 6000 MHz. 

Ryzen 7000 EXPO: Was ist es und was bringt es?

Für die optimale Performance empfiehlt der Hersteller den Speichercontroller mit dem gleichen Takt wie den Arbeitsspeicher zu betreiben. Die Infinity Fabric soll mit der Einstellung “Auto” konfiguriert werden. Es ist also nicht länger ein 1:1:1 Verhältnis aus Fclk, Uclk und Mclk empfehlenswert wie bei Zen 3. Des Weiteren unterstützen die CPUs jetzt USB-C mit 10 Gbps und natives USB BIOS Flashback.