Revisión de las CPUs Ryzen 7 3700X y Ryzen 9 3900X de AMD

AMD comenzó su andadura Zen con la primera generación de CPUs Ryzen en 2017, lo que demuestra que todavía no se podía descartar de la carrera de CPUs de alto rendimiento. Aunque esas CPUs no eran perfectas, ofrecían recuentos de núcleos de escritorio de alta gama a precios nunca antes vistos.

Apenas un año después, AMD lanzó la segunda generación de CPUs Ryzen. Un voltaje dinámico más inteligente y un escalamiento de frecuencia, un controlador de memoria de latencia más baja y velocidades máximas de reloj más altas hicieron que Ryzen fuera más atractivo para los jugadores y otras personas que no necesariamente han tenido mucho uso para toda una pila de núcleos de procesador.

Ahora, AMD está dando un paso raramente visto en la historia de las CPUs: está migrando a un proceso de fabricación de semiconductores de próxima generación por delante de su archirrival Intel. Con las fundiciones de 7 nm de TSMC a su disposición, AMD ha utilizado este avance genuino y conforme a la ley de Moore en densidad de transistores y rendimiento para introducir una familia de procesadores impulsados por su arquitectura Zen 2.

Los procesadores específicos que AMD nos proporcionó son el Ryzen 7 3700X y el Ryzen 9 3900X. Usted puede ver las especificaciones más importantes para estas fichas en la tabla de arriba. Como probablemente sabrá, estas CPUs no sólo son las primeras versiones con el nuevo núcleo del procesador Zen 2 de AMD, sino que también son las primeras CPUs de AMD ensambladas utilizando múltiples «chiplets» heterogéneos en un solo paquete. Acostúmbrese a esa palabra -chiplet- porque sospechamos que la va a escuchar bastante en los próximos años.

Desafío de Chip(let)s$0027

Entonces, ¿qué es un «chiplet»? Por el nombre, se puede deducir que es un pequeño chip. En concreto, AMD se refiere a sus nuevos bits de silicio como chiplets porque no son procesadores monolíticos tradicionales que funcionen de forma independiente. En cambio, una de estas CPUs Ryzen de tercera generación está basada en dos o tres chiplets de dos tipos diferentes. Un tipo de chiplet es el CCD, o «Core Chiplet Die», y el otro es el IOD (el «I/O die»). El procesamiento real ocurre en uno o más CCDs, mientras que el IOD contiene el controlador de memoria, E/S de alta velocidad y otras funciones.

Un diagrama de una CPU Ryzen de tercera generación Socket AM4. Fuente: AMD

Este cambio fue probablemente impulsado por una serie de factores. En particular, permite a AMD utilizar los mismos chiplets CCD para cada uno de los productos de su gama. Mientras que la compañía sólo nombra explícitamente «productos de cliente» como los que estamos viendo hoy en día, todos los indicios apuntan a que AMD reutiliza estos mismos chipslets como un ladrillo en la base de su próxima generación de CPUs Epyc, con el nombre en código de Roma.

Del mismo modo, nada impide que la empresa incluya estos mismos CCD en todo, desde las consolas de videojuegos hasta los procesadores ultramóviles. Al final, este cambio permite a AMD mejorar el rendimiento, la densidad y la escalabilidad a costa de un aumento drástico de la complejidad del diseño.

Los comentaristas sarcásticos de Internet ya han señalado que esto no es muy diferente de la forma en que solían funcionar las cosas cuando teníamos los chips de los puentes norte y sur en nuestras placas base. La diferencia entre un chip distante en la placa madre y un chiplet separado en el mismo paquete es monumental, sin embargo. AMD dice que «desde la perspectiva de la caché y el acceso a la memoria» estos nuevos procesadores «se comportan monolíticamente» aparte de 1-2 nanosegundos de latencia de cable en los accesos de caché. Veremos si eso es cierto cuando lleguemos a nuestras pruebas de rendimiento, pero hablemos un poco más sobre Zen 2 primero.

Zen, una vez más con sentimiento

No se confunda: aunque estos son los procesadores Ryzen de tercera generación, los núcleos de la CPU están basados en la arquitectura «Zen 2». Ese diseño es en sí mismo una revisión importante de la arquitectura Zen+ dentro de los procesadores Ryzen de segunda generación. A pesar del cambio radical en el diseño del procesador hacia un paradigma basado en chiplets, los cambios más pertinentes en estos procesadores, para nuestros propósitos, son los realizados en los núcleos y cachés.

Un diagrama de un núcleo de procesador Zen 2. Fuente: AMD

No soy un arquitecto de CPU, así que algunas de las modificaciones que hizo AMD me pasan por alto. Aún así, hay un par de cambios que son fáciles de entender. En primer lugar, AMD duplicó el ancho de las unidades AVX del núcleo, permitiéndoles manejar datos en coma flotante de 256 bits en una sola operación. Ese cambio por sí solo duplica la velocidad de los núcleos Zen 2 en operaciones matemáticas vectoriales crujientes en comparación con sus antepasados, y lleva el diseño del núcleo a la par en ese aspecto con los chips para equipos de desktop de Intel. Cada vez más aplicaciones están empezando a utilizar las instrucciones AVX para acelerar las operaciones matemáticas vectoriales, así que esto es un gran problema.

Aún más importante, AMD duplicó la caché L3 en Zen 2. Al igual que con Zen y Zen+, los núcleos de CPU de Zen 2 se subdividen dentro de un CCD de 8 núcleos en dos Core CompleXes de cuatro núcleos (CCX). En los diseños de generaciones anteriores, cada CCX tenía 8 MB de caché L3 para llamar a su propia caché, pero en Zen 2 cada CCX ahora tiene 16 MB de caché L3. Haciendo aritmética simple, que da partes con un CCD 32MB de caché L3, y partes con dos CCDs completamente 64MB de caché L3. Es posible que AMD pueda deshabilitar parte de la caché para futuras CPUs, pero todas las partes que se lanzan hoy están completamente habilitadas.

AMD dice específicamente que este cambio fue posible gracias al cambio a la fabricación de 7nm. Eso es fácil de creer, porque 32MB de caché es una gran parte del chip CCD. Los fabricantes de microprocesadores no dedican enormes cantidades de silicio a características específicas sin una buena razón, y creemos que el gran bloque de caché está ahí para ayudar a mitigar una penalización por la latencia de la memoria provocada por el exclusivo empaquetado de estas CPUs.

AMD está tan impresionado por la diferencia potencial que la caché adicional hace que tenga una palabra de moda de marketing para la función: AMD GameCache. Si lo ves en el futuro, debes saber que no significa nada; es sólo una marca nacida de la idea de que las CPUs basadas en Zen 2 ven un aumento significativo del 14%, de acuerdo con el rendimiento del juego de AMD-in como un resultado directo de la caché más grande.

Zen 2 también ofrece soporte para la interfaz UEFI Collaborative Power and Performance Control (CPPC2). Esto no es diferente a una versión neutral de la tecnología SpeedShift de Intel. Cuando se habilita CPPC2, los procesadores Ryzen de tercera generación toman el control de la velocidad de sus relojes por núcleo fuera del sistema operativo y lo administran ellos mismos. En lugar de requerir unos 30ms para aumentar los relojes del núcleo de la CPU en respuesta al trabajo entrante, la CPU puede alcanzar la velocidad máxima en 1-2ms. Esta es una gran ventaja para cargas de trabajo breves y desbordantes, como el renderizado de páginas web y el lanzamiento de aplicaciones. Como requiere soporte para el sistema operativo, el uso de esta característica requiere la última versión de Windows 10.

Otros cambios importantes en el Zen 2 incluyen una caché microop de doble tamaño (hasta 4K), un nuevo predictor de ramas «geométrico etiquetado», una unidad adicional de generación de direcciones y un archivo de registro de 180 entradas más grande. AMD también dice que ha mejorado las capacidades de captura y precarga y, en general, ha mejorado el ancho de banda de carga/almacenamiento del dispositivo. En general, el Zen 2 busca reforzar las debilidades del Zen+, y AMD afirma que las instrucciones por reloj (IPC) de los nuevos chips han aumentado un 15% con respecto a la segunda generación de Ryzen. Si tienes sed de detalles más específicos sobre los cambios en Zen 2, consulta el artículo en profundidad de Wikichip Fuse.

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