Zen 2
Zen 2, AMD tarafından 2019 yılında sunulan x86 işlemci mikromimarisidir. Önceki Zen ve Zen+ mimarilerinin ardılı olan Zen 2, üretici süreç açısından çekirdek yongacıkları için TSMC'nin 7 nm (N7) düğümünü, giriş/çıkış kırmığı için ise GlobalFoundries'in 12 nm sürecini kullanır. Tüketici x86 işlemcileri tarihinde ilk kez kitlesel olarak benimsenen yongacık (chiplet) tabanlı tasarım anlayışını getirmiş; hesaplama ve giriş/çıkış işlevleri ayrı fiziksel kırmıklara bölünmüştür. Bir önceki kuşağa kıyasla buyruk/çevrim (IPC) başarımı yaklaşık %15 artmış, L3 önbelleği iki katına çıkarılmış ve masaüstü platformunda PCIe 4.0 desteği ilk kez sunulmuştur.
Mimari
Buyruk başarımı ve ön uç
Zen 2, önceki Zen+ mikromimarisine göre buyruk/çevrim (IPC) oranında yaklaşık %15'lik bir iyileşme sağlar. Mimari, çoklu buyruk başlatımlı ve sıra dışı yürütme ilkesi üzerine kuruludur. Ön uçta geliştirilmiş bir TAGE (TAgged GEometric history length) dal öngörücü kullanılarak dal tahmin isabeti artırılmıştır. Kayan noktalı işlemlerde yürütme birimi genişliği 128 bit'ten 256 bit'e çıkarılmıştır; böylece tek bir saat çevriminde tam 256-bit AVX2 işlemleri gerçekleştirilebilmekte, Zen'de gerekli olan iki çevrimlik bölünmüş yürütme ortadan kalkmaktadır.
Önbellek düzeni
Her çekirdek için L1 veri önbelleği 32 KB, L1 buyruk önbelleği 32 KB ve L2 önbelleği 512 KB olarak korunmuştur. En önemli değişiklik L3 önbelleğinde yaşanmıştır: CCX (CPU Complex) başına L3 önbelleği Zen'deki 8 MB'den 16 MB'ye iki katına çıkarılmıştır. Bu artış, büyük veri kümesiyle çalışan uygulamalarda belleğe erişim gecikmesini önemli ölçüde azaltmaktadır. Tek kırmık APU ürünlerinde (Renoir) L3 önbelleği CCX başına 8 MB olarak tutulmuştur.
Güvenlik azaltımları
Zen 2, Spectre v1 (dalların sınır dışı yüklemesi) ve Spectre v4 (kurgusal depo atlatması) açıklarına karşı donanım düzeyinde azaltımlar içermektedir. Önceki kuşaklarda yazılım yamaları ile giderilen bu güvenlik açıkları Zen 2'de doğrudan mimari düzeyinde engellenmekte, dolayısıyla yazılım tabanlı azaltımların neden olduğu başarım kaybının önüne geçilmektedir.
Yongacık tasarımı
Zen 2 ile AMD, tüketici masaüstü x86 işlemci pazarına yongacık (chiplet) mimarisini getirmiştir. Geleneksel monolitik tasarımda tüm işlevler tek bir kırmık üzerinde bulunurken Zen 2 aşağıdaki kırmık ayrımını benimser:
- CCD (CPU Compute Die – İşlemci Hesaplama Kırmığı): Her biri iki CCX barındıran ve toplamda 8 çekirdek içeren hesaplama yongacıkları. Masaüstü Ryzen 3000 işlemcileri 1 veya 2 adet CCD kullanır; EPYC Rome ise 8 adet CCD ile 64 çekirdeğe ulaşır. Her CCD TSMC N7 (7 nm) sürecinde üretilir ve yaklaşık 74–80 mm² alana sahip olup 3,8 milyar transistör barındırır.
- IOD (I/O Die – Giriş/Çıkış Kırmığı): Bellek denetleyicisi, PCIe denetleyicisi, USB, SATA ve Infinity Fabric arabirimi gibi platform düzeyindeki bileşenleri barındırır. GlobalFoundries 12 nm süreciyle üretilen IOD yaklaşık 125 mm² alana ve 2,09 milyar transistöre sahiptir.
CCD ile IOD arasındaki iletişim AMD'nin Infinity Fabric arabağlantı mimarisi aracılığıyla sağlanır. Bu tasarım, pahalı 7 nm düğümünde üretilecek kırmık alanını yalnızca hesaplama çekirdekleriyle sınırlı tutarak maliyet verimliliğini artırır; G/Ç blokları daha olgun ve ekonomik bir süreçte üretilir. Yongacık yaklaşımı aynı zamanda ölçeklenebilirliği kolaylaştırmakta; farklı çekirdek sayısına sahip ürünler aynı temel CCD kırmığının tekrarlanmasıyla oluşturulabilmektedir.
Üretim süreci
Zen 2 kırmıkları iki farklı üretim süreci kullanılarak üretilmektedir:
- TSMC N7 (7 nm FinFET): Tüm hesaplama yongacıkları (CCD) bu süreçte üretilir. 7 nm sürecinin yüksek transistör yoğunluğu, önceki 14 nm Zen mimarisine kıyasla aynı alanda çok daha fazla transistör barındırılmasını ve enerji tüketiminin düşürülmesini sağlar.
- GlobalFoundries 12 nm LP: Giriş/Çıkış kırmığı bu süreçte üretilir. G/Ç bloklarının daha yavaş gelişen işlev gereksinimleri, onların daha olgun bir süreçte üretilmesine olanak tanır.
Bu karma süreç yaklaşımı, Zen 2'nin hem yüksek çekirdek başarımı hem de geniş platform bağlantısı sunabilmesine imkân vermektedir.
Ürünler
Zen 2 mimarisi birden fazla pazar bölümünde ürünleştirilmiştir:
| Kod adı | Seri | Bölüm | Yıl | Tasarım |
|---|---|---|---|---|
| Matisse | Ryzen 3000 | Masaüstü işlemci | 2019 | Yongacık (1–2 CCD + IOD) |
| Castle Peak | Ryzen Threadripper 3000 | Yüksek performanslı masaüstü (HEDT) | 2019 | Yongacık (4 CCD + IOD) |
| Rome | EPYC 7002 | Sunucu işlemcisi (64 çekirdeğe kadar) | 2019 | Yongacık (8 CCD + IOD) |
| Renoir | Ryzen 4000G / Ryzen 4000U/H | Masaüstü/Dizüstü APU | 2020 | Monolitik kırmık |
Matisse (Ryzen 3000), Temmuz 2019'da piyasaya sürülen masaüstü serisidir; 6, 8, 12 ve 16 çekirdekli modeller içerir ve tüketici masaüstü platformunda PCIe 4.0 desteği sunan ilk işlemcilerdir. Rome (EPYC 7002), sekiz adet CCD ile 64 çekirdeğe ulaşan sunucu işlemcisi ailesidir ve Ağustos 2019'da duyurulmuştur. Renoir, Zen 2 çekirdeklerini Radeon grafik birimiyle tek kırmık üzerinde birleştiren monolitik APU tasarımıdır; 8 MB L3 önbelleği kullanır.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ↑ "AMD Ryzen 3000 Announced: Five CPUs, 12 Cores for $499, Up to 4.6 GHz, PCIe 4.0 Coming 7/7" (İngilizce). AnandTech. 26 Mayıs 2019. 27 Mayıs 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Haziran 2026.
- ↑ "AMD Ryzen 9 3900X and Ryzen 7 3700X Review: Zen 2 and 7nm Unleashed" (İngilizce). Tom's Hardware. 6 Haziran 2026 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Haziran 2026.
- ↑ "Zen 2 – Microarchitectures – AMD" (İngilizce). WikiChip. 17 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Haziran 2026.
- ↑ "AMD Unleashes the Ultimate PC Gaming Platform" (İngilizce). AMD. 7 Temmuz 2019. 8 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Haziran 2026.
- ↑ "2nd Gen AMD EPYC Processors Set New Standard for the Modern Datacenter" (İngilizce). AMD. 7 Ağustos 2019. Erişim tarihi: 2 Haziran 2026.