2019-11-26 16:08:08
Zen 微架构发表以来,伺服器、工作站、桌上型电脑处理器均为同一套芯片设计,单一封装整合多个晶粒即为HEDT、工作站、伺服器产品,如今AMD HEDT 平台也进入Zen 2 微架构时代,先行推出实体24 核心与32 核心的Ryzen Threadripper 3960X 和3970X。
以AMD的财力与公司规模而言,能够在x86处理器市场与Intel缠斗多年,从多家争鸣到现今仅存2强(VIA表示……),实属津津乐道的典范,但也因为公司规模不比Intel,在某些设计必须要更有弹性,重复利用手中拥有的资源,从Zen微架构发表以来,无时无刻都可以看到类似的范例。
Zen、Zen+ 采用称为Zeppelin 的芯片设计(APU 版本除外),该设计具备完整SoC 功能,不若Intel x86 处理器须强制搭配芯片组才能使用(Atom 类小核心x86 设计除外),4 个x86 处理核心接上1 个共用L3 快取,称之为1 个CCX(Core Complex),单一Zeppelin 包含2 组CCX。
Zeppelin 为完整SoC 设计,因此除了x86 核心以外,也包含记忆体控制器、PCIe/SATA/USB 等高速通道,以及LPC、SPI、I2C 等低速介面,这些不同区块透过由HyperTransport 发展而来的Infinity Fabric 互连架构相互连接。顺带一提,Zen 微架构之后的APU 也是透过Infinity Fabric 与Vega 显示绘图区块相互沟通。
Infinity Fabric 互连架构除了让Zeppelin 内部相互沟通,也可以让Zeppelin 与Zeppelin 之间互通有无,这就是第一代消费市场HEDT 平台Ryzen Threadripper 与伺服器市场EPYC 处理器的原理,TR4/SP3 脚位封装可纳入4 个Zeppelin 晶粒,再依据目标市场不同,分别开启Zeppelin 内部功能与对外通道数量多寡。
进入Zen 2微架构,Infinity Fabric仍是连接各功能部位的中坚份子,版本连带提升来到第二代Infinity Fabric 2,但此时处理器封装内部有所变化,HEDT平台版本不再是完整SoC功能Zeppelin晶粒复数形式,而是改采单一IOD晶粒加上多颗CCD晶粒chiplet设计,单一CCD包含2组CCX,IOD则吸纳记忆体控制器、高、低速通道等功能。若是读者有兴趣,可以参考我们先前对Zen 2微架构的说明。
CCD 设计横跨消费级至企业级产品,无论是第三代桌上型Ryzen 或是EPYC 2 系列,处理器封装内部均含有TSMC 7nm 制程生产的CCD,再配上功能、通道数量不同的IOD。AM4 处理器封装最多可吸纳1 个IOD 和2 个CCD,SP3 与本篇要说明的TRX4 封装脚位,则可安装1 个包含更多高速通道的IOD,以及最高8 个CCD。
24 核心与32 核心先登场
第三代Ryzen 桌上型处理器最高阶型号为Ryzen 9 3950X,实体核心数量相对前一代翻倍来到16 核心,因此也压缩到第三代Ryzen Threadripper 处理器核心数量起跑线划设。AMD 先行推出封装内部包含4 个CCD 的型号,分别为单一CCD 开启6 个核心,总计24 核心48 执行绪的Ryzen Threadripper 3960X,以及单一CCD 开启全部8 个核心,总计32 核心64 执行绪的Ryzen Threadripper 3970X。
第三代Ryzen Threadripper 4 个CCD 型号发表的同时,AMD 同时确认8 个CCD 核心数量全开达64 核心128 执行绪版本将于2020 年推出,型号一如外界预测为Ryzen Threadripper 3990X。至于是否会推出8 个CCD,单一CCD 开启6 个核心,共计48 核心96 执行绪的产品,AMD 表示不方便对未公布产品发表意见。
AMD 于Zen 2 微架构时代导入PCIe 4.0 规格,由于该标准实体层使用16GHz 频率传输,以往电路板经常采用的FRP4 规格损耗太高,因此虽然第三代Ryzen 桌上型处理器相容先前400 系列芯片组主机板,但AMD 为确保传输品质,后续遂于AGESA 锁住400 系列、300 系列芯片组主机板使用PCIe 4.0 的可能性。
当HEDT 平台也进入Zen 2 世代,PCIe 4.0 讯号完整性同样是考量重点之一,AMD 决定第三代Ryzen Threadripper 处理器与TRX40 芯片组主机板,无法交叉相容第一、第二代Ryzen Threadripper 处理器与X399 芯片组主机板。AMD 官方对此作出解释,由于受到内部chiplet 封装位置的影响,封装脚位定义相较先前世代有所变更,因此虽然安装机构相容、金手指触点同样为4094 个,但双方并不相容。
另外一项与封装有关的细节,在于Ryzen Threadripper 3960X 和3970X 内部具备4 个CCD 晶粒,其中第四个CCD 的体质较好、运作频率较高,并衔接于IOD 延迟最小的Infinity Fabric 2 通道。另外,由于记忆体控制器集中于IOD 身上,不若前一世代分散于2 个Zeppelin,因此使用者无需考虑UMA 和NUMA 架构差异,Ryzen Threadripper 2970WX/2990WX 的Dynamic Local Mode 更不会出现,但Ryzen Master 还是保留Legacy Mode,关闭2 个CCD 将时脉、功耗、散热余裕灌输在开启的2 个CCD 身上。
不必考虑与先前世代的相容性,AMD 替第三代Ryzen Threadripper 处理器增添不少好康,譬如处理器本身PCIe 通道数量增加至64 条,其中8 条保留连接至TRX40 芯片组,尚有56条可以使用;TRX40 芯片组则可另外接出16 条PCIe 通道,因此TRX40 平台最高可提供72 条PCIe 4.0 通道。
AMD 表示,Zen 2 世代I/O 区块采用模组化设计,无论是处理器封装内部的IOD,或是外部芯片组X570、TRX40,可依据市场需求以及生产考量进行增减,玩家们能够观察到TRX40 规格很像2 颗X570 拼装的原因在此,实际卸除TRX40 芯片组上方的散热片,即可得知仍为单一芯片封装。
第三代Ryzen Threadripper 处理器TDP 上升至280W,就实测而言确实如此,无论是Ryzen Threadripper 3960X 或是Ryzen Threadripper 3970X,AIDA64 FPU 烧机测试与前一世代Ryzen Threadripper 2990WX 同样维持在400W 左右,Blender Benchmark大约上升30W~40W 左右,来到433W~437W。
烧机温度表现同样受到TDP 影响,温度随之上升不少,但还在Enermax LIQTECH TR4 240 一体式水冷控制范围之内,没有出现过热触发T state 的现象。当然,相对于TDP 保持在165W 的Core i9-10980XE,第三代Ryzen Threadripper 耗电量与温度表现都高出一截,倘若将核心数量加入一同计算,Ryzen Threadripper 3970X 单核电力效率则偏高一些。
Ryzen Threadripper 3960X 和Ryzen Threadripper 3970X 烧机耗电量略为上升,TRX40 芯片组主机板平台又提供相当多的PCIe 通道,加上AMD 大方开放使用ECC 记忆体,因此不少人应该已经打算入手AMD 新一代HEDT 平台,加装绘图卡作为3D 渲染农场使用。
若使用者想替TRX40 芯片组主机板加装多张显示卡、绘图卡,别忘了选购1 颗功率瓦数不亚于1000W 的电源供应器,光是第三代Ryzen Threadripper 处理器即可轻易消耗400W 以上的功率,加上2~4 张高阶显示卡、绘图卡,更需要充足的能源供应。当然,电源供应器制造商更是笑得乐开怀,因为自从NVIDIA 和AMD 限缩4 张显示卡串联运算3D 画面,1000W 以上的电源供应器就逐渐乏人问津。