虽败犹荣?AMD Ryzen深入剖析 逆袭Intel成笑谈

3月2日22:00锐龙AMD Ryzen处理器正式解禁并开始全球发售,至今已一星期有余。这一周,AMD这三个字母成为了科技媒体网站的最核心热点,的确,AMD在资金和技术实力完全落后Intel数年后还能推出追平Intel旗舰处理器的产品,着实不易。但事实上,消费者对AMD的研发过程并不感冒,他们只关心价格、性能、质量。所以今天这篇文章,我们不谈评测,也不看数据,单纯从中立的角度来解读锐龙AMD Ryzen处理器的,让我们一起来看看锐龙AMD Ryzen处理器的另一面。

AMD FinFET 14nm≠Intel 14nm

稍微了解硬件的朋友都会知道处理器分XXnm工艺,一般情况工艺越先进(纳米数越低),功耗会降低。锐龙AMD Ryzen处理器采用的是FinFET 14nm工艺,和Intel相同,但是玩家并不买帐,因为FinFET 14nm已经是Intel玩剩下的东西。要理解这个还是有些麻烦,笔者尽量以最简单的模型为大家进行讲解。

上图就是一个简单的晶体管模型,图中标注的Gate中文意为“闸门”,它的作用就是控制两侧“Source”和“Drain”的通断,学过计算机的朋友都知道,这个通断分别对应着计算机中二进制的“1”和“0”。一款处理器中大概有数十几亿这样的晶体管,他们组合在组合的通断变化组成了我们所使用CPU(当然,CPU真实的结构远比图中更复杂)。Gate的宽度,就是我们常说的XXnm,这个宽度越窄,电流通过时候的损耗就越低,所以发热量就越低,功耗也会更低。

FinFET技术是什么意思呢?我们以上图为例,Gate虽然越短,电流损耗越小,但是缺点也很明显,就是它与下方的面积也会变窄,这样就会导致Gate的通断性变弱,“Source”和“Drain”之间会开始漏电,影响芯片的稳定性。FinFET技术的发明人——加州大学伯克利分校的胡正明教授提出了一种新结构,就是把Gate制做成右图中的形状,增大接触面积,这样Gate对电流通断能力的控制就会重新增强,进一步减少Gate的宽度。

虽然AMD和Intel处理器均为FinFET技术,但是却大有不同。AMD的FinFET技术来自三星,(AMD的14nm订单都给了GF公司,而GF的14nm源于三星授权)由于三星直接从28nm制程一口气转进14nmFinFET制程,技术积累不足,直接导致14nm工艺不成熟(iPhone 6s Plus所采用台积电16nm处理器无论功耗还是性能均优于同机型的三星14nm处理器)。

而Intel方面,得益于新一代Tri-gate技术,Intel的14nm可以提供更高密度的芯片,所以性能上更占优势。Intel表示,就逻辑单元这一核心指标来看,它们2014年研发出来的第一代14nm FinFET(即Broadwell所用)就已经和去年三星/台积电的10nm看齐,毫不掩饰对自家14nm优秀的自豪。

但是客观的讲,Intel的市值高达1683亿美金,而AMD市值仅为122亿美金,二者每年研发费用完全不在一个数量级上,并且AMD落后Intel这么多年,这样的工艺差距还是可以理解的。

锐龙AMD Ryzen处理器游戏帧数低原因分析

相信大部分购买锐龙AMD Ryzen处理器处理器的用户都是冲着游戏性能来的,但根据媒体和玩家的评测情况来看,锐龙AMD Ryzen处理器在游戏中表现不佳,不敌Intel。尤其是目前最为普及的1080P游戏,让玩家非常失望,我们可以参考国外网站CB的游戏测试成绩排名。

为此,AMD官方表示,锐龙AMD Ryzen1800处理器在1080P落后的原因在于优化问题。Intel和游戏厂商合作多年的优化水平目前AMD还无法达到,但后续随着更多开发者接触到Ryzen,最终玩家会享受到Intel的同等待遇。

在锐龙AMD Ryzen处理器游戏帧数低这个问题,AMD CEO苏姿丰女士在reddit上给了我们更详细的答案:在Windows10上,系统并没有正确识别锐龙AMD Ryzen处理器CCX的结构(Zen架构将以四个核心为一个群组“CPU Complex”,也就是“CPU复合体”的意思。),Windows 10认为每个核心(包括超线程)都有一个L2、和L3的缓存,换一种方式来说,就是系统默认锐龙AMD Ryzen处理器一共有136MB缓存。

也就是说Windows10系统目前只能在一个CPU群组中达到负载平衡,不然会导致缓存未命中带来的损失。所以严格意义上来讲,这是Windows 10系统BUG,而不是AMD处理器BUG,因为在Windows 7测试中,游戏性能比Windows 10要高出17.8%。

若想验证AMD说法是否正确,可以看一下PCGH的游戏测试表格。PCGH分别测试了四种情况的游戏帧数,8核(4核心4线程)、6核(3核心3线程)、4核(2核心2线程)、4核(4核心0线程)。

从上图中可以发现,紫色曲线4核心0线程的游戏帧数超过了黄色曲线4核(2核心2线程),而Intel 6950X不会因为超线程降低单核性能。所以超线程会降低Ryzen的单核性能看起来是真的,这或许是因为超线程开启后都会被Windows 10系统将微指令队列(分发器)、退出队列、存储队列强行共享给两个CPU复合群组,导致效率低下。

当然这个问题是可以解决的,我们期待Windows10新的更新,或许会让Ryzen能在游戏中和4核i7x相当。

锐龙AMD Ryzen内存和CPU缓存慢原因分析

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