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L'evento di AMD intitolato Next Horizon, e che ha visto la partecipazione di tutti i dirigenti della casa di Sunnyvale, ci ha fornito una mole enorme di informazioni su cui ragionare, forse fin troppe: molti giornalisti o utenti comuni, infatti, hanno cominciato a proporre teorie di ogni genere. Noi, invece, vogliamo mantenerci con i piedi per terra, arricchendo di tanto in tanto la narrazione con qualche spunto di discussione.

 

Zen 2, come preannunciato dalla stessa AMD durante la presentazione della prima generazione delle CPU Ryzen, sarebbe stato un notevole passo in avanti, in quanto per velocizzare i tempi di commercializzazione non si era voluto strafare, così da evitare spiacevoli bug o errori di progettazione (Squilibri interni dell'architettura stessa, come ad esempio è accaduto con Fiji, parlando di una GPU). Possiamo quindi affermare che Zen 2 è la prima vera incarnazione completa dell'uArch Zen, in quanto prende forma una visione a 360° della filosofia produttiva Chiplet (Da noi già discussa in anteprima più di un anno fa), unitamente all'introduzione di alcune caratteristiche tecniche che fanno somigliare questo salto evolutivo a quanto già visto passando da Nehalem a Sandy Bridge in casa Intel.

Snocciolando qualche dato, questi sembrano essere i cambiamenti principali, aspettando ulteriori novità o specificazioni:

  • Nuova L1: abbiamo già visto come la Cache L1 di Zen e Zen+ siano molto veloce e dalle basse latenze, eppure pare che AMD sia risucita a migliorarla ulteriormente, non solo allargandola ma anche rendendola ulteriormente più veloce;
  • Migliore ifetch, data prefetch, branch prediction: uno dei talloni d'Achille della prima generazione di CPU Ryzen è stata sicuramente l'unità di branch prediction, ereditata con poche modifiche da Bulldozer, così da velocizzarne la messa in produzione. Questi due anni sono serviti per realizzarne una ex-novo, e probabilmente sarà uno dei fattori che faranno aumentare maggiormente l'IPC di Zen2 rispetto a Zen1;
  • Più grande micro-op cache: AMD con Bulldozer non aveva implementato una micro-op cache, introdotta poi con Zen (Intel, al contario, la usa da molte generazioni, con estremo profitto). Anche in questo caso si tratta di un'ottima notizia per quanto concerne un sicuro aumento di IPC (Per maggiori informazioni sulla micro-op cache);
  • 4x256b FPU: Con Zen, AMD per guadagnare tempo e semplificarne il design (Oltre che per diminuirne il die size) aveva limitato le operazioni FMA a 2 x 128-bit e le operazioni FADD a 2 x 128-bit. Con Zen2, AMD ha deciso di raddoppiare questa capacità di calcolo, portandola a 2 x 256-bit per le FMA + 2 x 256-bit per le FADD. Si tratta di una capacità teorica di calcolo superiore a quella garantita da qualsiasi CPU Intel non AVX512-capable, e soprattutto molto più duttile rispetto a quanto offerto da una CPU AVX512 pura. In ambito Server potrebbe risultare effettivamente devastante per quanto riguarda l'efficacia di utilizzo;
  • 3 nuove istruzioni, CLWB, RDPID, WBNOINVD: Cache Line Write Back (CLWB), Read Processor ID (RDPID), Write Back and Do Not Invalidate Cache (WBNOINVD). La prima istruzione (It forces a cache line to be written back to main memory if it is dirty, but leaves the subsequent state of the line up to the implementation) si trova già da anni nelle CPU Intel, mentre la seconda (Reads the value of the IA32_TSC_AUX MSR into the destination register) e la terza (WBNOINVD instruction writes back all modified cachelines in the processor’s internal cache to main memorybut does not invalidate (flush) the internal caches) saranno introdotte da Intel con le CPU Ice Lake. Fonte: Intel;
  • 7nm FinFET per produrre il Die dei core x86: il Die dei core x86, prodotto a 7nm, integra solo una parte di quanto era integrato nel Die delle CPU Zen1. Nei Die di Zen2 sono integrati solo i Core x86, e le Cache di primo e secondo livello. Questo permette di produrre un Die da 8 core in appena 77mm2, garantendo così un'elevatissima resa produttiva (Si tratta di un Die molto più piccolo rispetto a quello degli ultimi SoC Mobile prodotti da Apple o Huawei!).
  • 14nm FinFET per produrre il chip di I/O: la Cache L3, così come l'IMC  e le altre connessioni I/O sono garantite da un chip posto al centro dell'Interposer, e prodotto a 14nm. Questa scelta permette di contenere notevolmente i costi (I 14nm di GlobalFoundries ormai sono molto maturi), e di creare un prodotto dal basso impatto energetico (Se ben tarati, i 14nm di GloFo sono molto parsimoniosi).

Grazie all'utilizzo della tecnologia Infinity Fabric, in combinazione con il design Chiplet, AMD potrà sfruttare i Die attualmente presentati per Rome anche per le CPU Ryzen di terza generazione. Basterà utilizzare un economico chip di I/O tarato per il Socket AM4: IMC DDR4 dual channel, 24 linee PCI-E 3.0, una dozzina di porte USB ed il gioco è fatto. Addirittura rimarrebbe abbastanza spazio on package per integrare due Die da 8 core, per arrivare ad una CPU AM4 da 16 core! Seguendo questa "costruzione" è verosimile l'approdo di Zen 3, nel 2020, anche su Socket AM4 (Anno di introduzione delle ultime CPU per questo Socket): basterebbe infatti cambiare il chip di I/O per rendere Zen3 compatibile con le memorie DDR4 o le memorie DDR5 a seconda della necessità.

Si tratta di un vantaggio tecnico, rispetto all'approcio monolitico di Intel, incredibile dal punto di vista economico, in quanto permette di avere rese produttive elevatissime, e quindi di poter vendere a prezzi concorrenziali soluzioni all'avanguardia. Inoltre, questa scostruzione "alla LEGO" delle CPU velocizza la realizzazione di nuovi design. Essendo il die dei core x86 la base comune, basta modificare il chip di I/O per avere prodotti sempre nuovi, adatti alle diverse esigenze (Quello che porta via più tempo, infatti, è il design e il debug della componente x86).

 

 

Le APU, al contrario, probabilmente manterranno un design monolitico, in quanto più semplice ed economico da implementare in prodotti come Notebook o Tablet.

In ultimo, va notato come AMD sia sempre più aggressiva dal punto di vista del marketing con EPYC (Basti dare un'occhiata al sito ufficiale delle CPU EPYC), segno che tutta la dirigenza crede nel progetto. Addirittura Lisa Su, CEO di AMD, ha ritoccato verso l'alto le aspettative: "My vision is to exceed that market share … Yes, AMD’s previous peak was 25% to 26% share, but our current product map is better than the Opteron [the 2006 chip] days". Zen sembrerebbe addirittura superiore a SladgeHammer e, soprattutto, più fortunato, crediamo noi: all'epoca AMD si scontrava con una Intel in forze, senza rivali nel campo dei processori, con le migliori fonderie al mondo. Ora, invece, Intel ha un ingente debito a lungo termine, è accerchiata in ogni campo (CPU x86, IA/Automotive, ARM, ecc) ed ha perso la leadership nel campo delle fonderie. Lisa Su, probabilmente, crede che tutti questi fattori possano giocare un ruolo decisivo per AMD.

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Gian Maria Forni
Autore: Gian Maria Forni
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Esperto di mercati e CPU
Sebbene sia laureato in Lettere e Filosofia, indirizzo Storia Contemporanea, e scriva per quotidiani e riviste di tale settore, ha sempre avuto la passione per l'informatica ed ha collaborato quale moderatore in importanti forum del settore
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