Следующая статья от AMD. Все испытания проводились вне компании, и все высказанные мнения являются собственными.
Продолжающаяся чрезвычайная климатическая ситуация выдвинула на первый план вопросы устойчивости и энергоэффективности. И организации, и отдельные лица обязаны более ответственно относиться к потреблению товаров и услуг.
По самой своей природе энергоэффективность является ключевой темой для компьютерной индустрии. Серверы, настольные ПК и ноутбуки, исчисляемые сотнями миллионов, вносят значительный вклад в потребность в электроэнергии и являются необходимым бременем для расходов на ведение бизнеса. Естественно, все, что можно сделать для уменьшения воздействия на окружающую среду, рассматривается с одобрением, и снижение общей стоимости владения является ключевым показателем при оценке целесообразности модернизации инфраструктуры в долгосрочной перспективе.
Эта ситуация становится более рельефной, поскольку стоимость электроэнергии растет гораздо более быстрыми темпами, чем инфляция. Ответственные производители оборудования поставили перед собой амбициозные цели по разработке энергоэффективных процессоров. Например, AMD «поставила перед собой смелую цель в 2014 году обеспечить к 2020 году как минимум в 25 раз более высокую энергоэффективность наших мобильных процессоров, сочетающих в себе мощные графические и вычислительные ядра в одном чипе». Согласно собственному тестированию, AMD добилась повышения энергоэффективности в 31,7 раза между этими двумя датами.
Такие цифры не подлежат обману, поскольку организация с 50 000 сотрудников может снизить потребление энергии на 84 процента, до 1,4 миллиона киловатт-часов, и вдобавок сэкономить 1000 тонн выбросов в эквиваленте углекислого газа, заявляет AMD.
Хотя цифры в этой шкале впечатляют сами по себе, они не находят отклика у компьютерных энтузиастов, работающих на одном ПК или ноутбуке. Чтобы понять текущую эффективность, лучше проанализировать улучшения производительности на ватт (PPW), которые компании сделали с течением времени для скромного настольного ЦП.
Эффективность от дизайна и процесса
Эти чипы для настольных ПК имеют два взаимосвязанных фактора: дизайн микропроцессора и производственный процесс. Одно обычно предопределяет другое, поскольку группы разработчиков стремятся разрабатывать план конкретной микросхемы с должным знанием того, какой производственный процесс, описываемый в нанометровом интервале между транзисторами, должен использоваться.
Наличие меньшего нанометрового процесса лучше для установки большего количества транзисторов – по сути, с большей производительностью – для данной области. В свою очередь, меньшие по размеру транзисторы требуют меньшего тока для включения/выключения, а это означает, что благодаря разумному дизайну инженеры могут создавать все более сложные и более мощные процессоры без необходимости без надобности увеличивать потребляемую мощность.
В идеальном мире разработчики микросхем сочетали бы архитектуру мирового класса с передовым производственным процессом, используя симбиотические преимущества обоих в значительном увеличении PPW от одного поколения к другому.
Применяя теорию на практике, можем оценить, насколько современные процессоры AMD увеличили показатель PPW, посмотрев на текущую производительность в стандартизированном тесте для всех ядер. Был выбран Cinebench R23 в качестве хорошего прокси для полного рендеринга и запускали его на ряде современных процессоров AMD.
| Оценка Cinebench | Мощность процессора | Оценка на ватт | |
|---|---|---|---|
| AMD FX-8370 (2014 г.) | 3,524 | 148 Вт | 23,81 |
| AMD Ryzen 7 1800X (2017 г.) | 9 275 | 114 Вт | 81,36 |
| AMD Ryzen 7 2700X (2018 г.) | 10 206 | 125 Вт | 81,65 |
| AMD Ryzen 9 3950X (2019 г.) | 23 195 | 121 Вт | 191,69 |
| AMD Ryzen 9 5950X (2020 г.) | 24 643 | 119 Вт | 207,08 |
Еще в 2014 году AMD использовала архитектуру Piledriver для создания восьмиядерного процессора с восемью потоками (8C8T) для настольных ПК по 32-нм техпроцессу, который в то время считался передовым. FX-8370 был оснащен номинальным TDP 125 Вт, хотя фактическая мощность процессора составляла 148 Вт. Чип возвращает 3524 балла, что дает около 24 баллов на ватт.
Состояние AMD значительно улучшилось с выпуском в 2017 году процессоров Ryzen, наполненных Zen. Победитель Ryzen 7 1800X увеличил производительность в 2,6 раза по сравнению с FX-8370, потребляя при этом на 23% меньше энергии. Это улучшение косвенно говорит о двойных усилителях архитектуры Zen, связанных с меньшим и более эффективным 14-нанометровым производственным процессом.
Серия Ryzen 2000 была скорее постепенным обновлением. AMD сохранила топологию 8C16T первого поколения, но улучшила микроархитектуру, перейдя от оригинального Zen к Zen +. Небольшой прирост отражается в увеличении производительности на 10%, хотя и за счет нескольких дополнительных ватт. Однако чистая выгода практически равна нулю в метрике оценки на ватт.
Мега улучшения в 2019 году
AMD села на скоростной поезд в город производительности с процессорами Ryzen 3000 серии, применив передовой 7-нм техпроцесс вместо 12-нм в Zen + предыдущего поколения. Имея кучу большего количества кремниевого пространства для работы, заголовок Ryzen 9 3950X удвоил количество ядер и возможности потоков, вплоть до 16C32T, что стало первым на рынке процессоров для массовых настольных ПК. Благодаря усовершенствованной архитектуре Zen 2 общая производительность выросла более чем в 2 раза, в то время как мощность благодаря внутренним энергоэффективным качествам 7-нм техпроцесса осталась примерно такой же.
Показатель «оценка на ватт» превзошел предыдущий рекорд более чем на 100% и по сравнению с одним из лучших чипов AMD 2014 года показал более чем 8-кратную энергоэффективность.
Последний высокопроизводительный процессор AMD Ryzen использует архитектуру Zen 3, сохраняя при этом количество ядер и потоков своего прямого предшественника. Ryzen 9 5950X обеспечивает еще шесть процентов производительности за счет улучшенной архитектуры без увеличения мощности. С 2014 по 2020 год, если посмотреть на массовые процессоры AMD, показатель удельного веса на ватт улучшится в 8,7 раза.
Время – деньги
Эти разговоры об улучшениях поколений могут перевести разговор в академический дискурс об архитектуре и процессах. Показательны и примеры из реальной жизни. Представьте себе малый бизнес, которому требуется заданный уровень вычислительной мощности всех ядер. Давайте установим это на уровне Ryzen 9 5950X. Бизнесу потребуется как минимум два процессора Ryzen 7 2700X, чтобы соответствовать производительности нового чипа. Потенциальная экономия энергии, оцениваемая при использовании систем в течение шести часов в день и 300 дней в году, составляет более 100 фунтов стерлингов только за 12 месяцев.
Энергоэффективность – это один угол; другой – время. Теперь рассмотрим проект рендеринга, который занимает около шести часов на Ryzen 7 1800X. Та же самая задача должна занять не более двух часов на новейшем Ryzen 9 5950X, а в отраслях, где время считается деньгами, быстрая доставка может окупить себя в короткие сроки.
Четкий путь обновления для повышения эффективности
AMD намеревается предложить четкий путь обновления для клиентов, внедряющих ранние технологии, позволяя им выбирать более быстрые и многофункциональные процессоры без необходимости замены базовой материнской платы или памяти.
В 2017 году оригинальный Ryzen, названный 1800X, был выпущен с поддержкой чипсетов и материнских плат серии 300. На этих платах использовался сокет AM4, впервые использованный в архитектуре Excavator последнего поколения, установленной на таких микросхемах, как AMD Athlon X4 950. Тот же самый сокет AM4 поддерживал Zen первого поколения и, в зависимости от конкретной платы, также поддерживает второе и третье поколения. Ryzen, вплоть до сегодняшнего Ryzen 9 5950X.
Этот пятилетний срок службы сокетов предоставил простые и беспроблемные средства повышения энергоэффективности только за счет обновления процессора без необходимости замены базовой материнской платы или памяти.
Последние мысли
AMD стремится повысить энергоэффективность процессоров от поколения к поколению, внедряя новейшие производственные процессы наряду с серьезными улучшениями в архитектуре. Если посмотреть на это с точки зрения настольных компьютеров, то за шестилетний период эффективность выросла в 8 раз.
В эпоху, когда каждый ватт имеет значение с финансовой и экологической точек зрения, важно обеспечивать максимальную эффективность. Очевидно, AMD проделала хорошую работу по продвижению показателя производительности на ватт за последние полдюжины лет, но, возможно, перед ней стоит более сложная задача – поддерживать ту же траекторию в будущем.