AMD fornisce nuovi dettagli sull'architettura delle CPU Zen

In occasione della conferenza Hot Chips, che si sta svolgendo in questi giorni a Stanford, AMD ha fornito ulteriori informazioni sull'architettura alla base dei propri processori della famiglia Zen. Con questo nome vengono indicate le CPU di prossima generazione, attese al debutto commerciale all'inizio del 2017 ferma restando la possibilità che alcune di questi processori vengano venduti in un primo lotto già entro la fine del 2016.

La scorsa settimana l'azienda americana ha effettuato una dimostrazine pubblica di questi processori mostrando un sistema desktop dotato di CPU a 8 core, oltre ad una soluzione per server rack basata su due processori della famiglia Naples entrambi dotati al proprio interno di 32 core. Tutti i dettagli su quella prima presentazione sono disponibili online a questo indirizzo.

In termini estremamente semplici, con Zen AMD ha l'obiettivo di mettere a disposizione un incremento dell'IPC cioè del numero di istruzioni che vengono processate per ogni ciclo di clock dalla CPU superiore del 40% rispetto a quanto offerto con l'attuale generazione di CPU della famiglia Excavator.

L'architettura alla base prevede l'utilizzo di core che vengono raggruppati 4 per volta in quello che viene definito come CPU-Complex o CCX: in un CCX i 4 core condividono tra di loro una cache L3 da 8 Mbytes di capacità, mentre ogni core è dotato di una propria cache L2. La cache L1 cambia approccio rispetto alle architetture ora in commercio in quanto è di tipo write-back e non più write-through.

Le prime novità riguardano la parte front end della CPU, nella quale trovano spazio 4 unità di tipo integer con 2 unità per load/store, mentre la componente in virgola mobile è gestita da 2 FMACs a 128bit che possono venir abbinati così da fornire supporto alle istruzioni AVX2 a 256bit. La branch prediction è stata ovviamente migliorata utilizzando per la prima volta in un'architettura AMD una Op cache che velocizza le operazioni di decode delle istruzioni senza che il decoder debba necessariamente passare per la memoria di sistema.

La cache L3 da 8 Mbytes per ogni blocco di 4 core ha un approccio che è simile a quello adottato da Intel per le proprie soluzioni quad core della famiglia Core destinate a sistemi desktop e notebook. La bandwidth della cache L3 è superiore di 5 volte rispetto a quella adottata per le CPU AMD della famiglia Excavator in commercio. Tra le novità di Zen, già segnalate da tempo, evidenziamo il supporto al simultaneous multi-threading: questo permette ad ogni core di gestire in parallelo due thread, che operano di fatto in competizione tra di loro così da sfruttare le risorse a disposizione del sistema al massimo.

Non manca, a concludere, il set di istruzioni di accelerazione di vari compiti di elaborazione che AMD ha inserito nelle soluzioni Zen. Segnaliamo tra le varie le istruzioni AVX e AVX2, oltre a quelle CLzero e PTE Coalescing che rappresentano delle esclusive per le CPU AMD basate su questa nuova architettura.

Possiamo sintetizzare le informazioni fornite da AMD segnalando come varie migliorie a livello architetturale puntino a fare in modo che il front end della CPU sia sempre occupato nelle elaborazioni contemporaneamente, così che operazioni di tipo ridondante vengano bypassate e in questo modo migliorare l'efficienza complessiva. AMD vuole superare buona parte delle limitazioni incontrate in precedenza con l'architettura Bulldozer di precedente generazione, carente in termini di IPC e non così efficiente nel complesso come le proposte concorrenti di Intel.

In questa fase iniziale AMD non ha fornito indicazioni sulle differenti versioni di processore Zen che verranno presentate al debutto. Ci attendiamo sicuramente una declinazione a 8 core, indicata con il nome di Summit Ridge, oltre a CPU per sistemi server della famiglia Naples dotate al proprio interno di 32 core ciascuna. Nessun dettaglio anche sulle frequenze di clock: sappiamo che il sistema demo mostrato la scorsa settimana in un evento a San Francisco utilizzava processore Summit Ridge con frequenza di clock di 3 GHz. Con l'avvicinarsi del debutto ufficiale sul mercato AMD fornirà ulteriori informazioni sulle soluzioni Zen, completanto quando anticipato la scorsa settimana all'evento di San Francisco e nella presentazione tenuta alla conferenza Hot Chips.