El 8 de octubreth,2020 AMD anunció sus nuevos procesadores de escritorio Ryzen serie 5000 basados en la arquitectura Zen 3. Este anuncio fue uno de los anuncios de hardware de PC más esperados del año. Desde el lanzamiento de la arquitectura Zen original en 2017, AMD ha estado en una trayectoria ascendente pronunciada en términos de mejoras arquitectónicas anuales. Este año no fue diferente, con AMD afirmando ofrecer el mayor salto generacional en la historia de los procesadores Ryzen. ¿Qué hace que esta nueva arquitectura sea tan especial? Profundicemos en las mejoras arquitectónicas que aporta Zen 3.
AMD presentó su arquitectura Zen 3 el 8 de octubre de 2020 - Imagen: Wccftech
Los fundamentos de la arquitectura zen
Los procesadores Ryzen de AMD usan un diseño único que es muy diferente del que usa su principal competidor Intel en sus procesadores de escritorio. Los procesadores Ryzen se basan en realidad en múltiples chiplets pequeños, en lugar de un chip singular grande. Estos diferentes chiplets se comunican entre sí a través de una conexión conocida como 'Infinity Fabric'. AMD describe el tejido Infinity como un superconjunto de hiper-transporte que permite una conectividad rápida entre diferentes chiplets en los procesadores AMD. Esto significa que en lugar de un solo chip, hay múltiples chiplets pequeños en el sustrato que se comunican entre sí a través de un enlace rápido.
Este diseño tiene sus pros y sus contras. La mayor ventaja es la escalabilidad. Un diseño de chiplet significa que AMD puede empaquetar más núcleos en un paquete más pequeño, lo que permite opciones de alto recuento de núcleos incluso en el segmento económico del mercado de CPU. La principal desventaja de este diseño es la latencia. Los núcleos están físicamente separados entre sí, lo que introduce un poco más de latencia debido al tiempo que tardan los datos en viajar a través del tejido infinito. Esto significa que el rendimiento en aplicaciones sensibles a la latencia como los juegos suele ser más bajo que el diseño de un solo chip de Intel.
Implementación de Zen 2
Los procesadores de la serie Ryzen 3000 fueron un gran éxito en el mercado de escritorio convencional. Estas CPU se basaron en la arquitectura Zen 2 construida en el proceso de 7nm de TSMC, que tuvo algunas mejoras muy interesantes en el diseño de la arquitectura Zen. Zen 2 combinó los núcleos de la CPU en Core Complexes de 4 cada uno, al mismo tiempo que dividió el grupo de 32 MB de caché L3 en dos grupos más pequeños de 16 MB de caché cada uno. Estos complejos centrales (CCX) fueron la base de la línea de procesadores Zen 2. Cada complejo de 4 núcleos tenía acceso inmediato a los 16 MB de caché L3, lo cual era importante para mejorar la latencia. Esto significaba que Zen 2 era muy competitivo para Intel en aplicaciones sensibles a la latencia como los juegos, mientras que superaba en gran medida a Intel en cargas de trabajo multiproceso.
Las diferentes unidades CCX aún tenían que estar interconectadas a través de Infinity Fabric, por lo que aún era de esperar cierta latencia. Sin embargo, Zen 2 ofreció una mejora del 15% en IPC (Instrucciones por reloj) sobre Zen + y también contaba con relojes de núcleo más altos. Esta generación fue importante para AMD, ya que ahora se han abierto camino en la competencia con Intel y tienen un enorme potencial de mejora debido a su rápida innovación y la complacencia de Intel.
Los procesadores de la serie Ryzen 3000 basados en AMD Zen 2 utilizaron un diseño multi-CCX - Imagen: Hexus
Objetivos para Zen 3
AMD se propuso desarrollar Zen 3 con un objetivo muy claro en mente. Como ya dominan el lado multiproceso de la competencia, la única área en la que todavía se quedan un poco por detrás de Intel son los juegos. Tan bueno como era el Zen 3, no pudo robarle la corona de juegos a Intel debido al diseño del equipo azul que ofrece velocidades de reloj extremadamente altas y baja latencia. Para los jugadores puros que quieren la mayor velocidad de fotogramas posible, la respuesta sigue siendo Intel. Por lo tanto, los objetivos de AMD para esta generación eran claros:
- Mejorar la latencia de núcleo a núcleo
- Aumente las velocidades del reloj central
- Aumentar las instrucciones por reloj (IPC)
- Aumente la eficiencia (mayor rendimiento por vatio)
- Aumente el rendimiento de un solo subproceso
Teniendo en cuenta que Zen 2 ya tenía un rendimiento muy sólido en aplicaciones de múltiples núcleos, fue fácil para AMD concentrarse casi exclusivamente en el rendimiento de un solo subproceso para esta generación de CPU.
Mejoras de Zen 3
AMD habló sobre sus nuevas CPU y la arquitectura Zen 3 en su transmisión en vivo 'Where Gaming Begins' el 8 de octubreth. AMD afirma que Zen 3 es el mayor salto generacional en la historia de la arquitectura Zen. Las nuevas CPU Ryzen 5000 todavía se basan en el proceso de 7 nm de TSMC, pero cuentan con una buena cantidad de mejoras arquitectónicas bajo el capó.
Diseño complejo de 8 núcleos
Podría decirse que la mayor mejora con la nueva arquitectura fue el diseño completamente nuevo. AMD ha eliminado el diseño CCX múltiple de Zen 2 y, en cambio, ha optado por un diseño complejo único de 8 núcleos en el que los 8 núcleos tienen acceso a los 32 MB completos de caché L3. Este rediseño tiene enormes implicaciones en aplicaciones sensibles a la latencia como los juegos.
Con un complejo de 8 núcleos rediseñado, la caché L3 completa de 32 MB ahora está disponible para todos los núcleos - Imagen: AMD
Con cada núcleo en contacto directo con la caché y los otros núcleos, se mejora la latencia significativamente porque los datos no tienen la cruz de todo el dado para pasar de un lado al otro. Este rediseño también mejora la latencia de memoria efectiva del chip, lo que resulta en un mayor rendimiento para tareas de un solo subproceso.
Mejora de IPC
El diseño mejorado del complejo central no es la única mejora que aporta Zen 3. AMD afirma una mejora de IPC del 19% sobre Zen 2, que es una cifra enorme. IPC o Instrucciones por reloj es indicativo de cuánto trabajo puede hacer la CPU por ciclo de reloj. La mejora del 19% es el mayor salto que hemos visto en IPC desde que Ryzen se lanzó por primera vez en 2017. La generación anterior de procesadores Zen 2 también trajo una mejora bastante masiva de IPC del 15% sobre la arquitectura Zen +.
Esta mejora de IPC significa que AMD puede competir con los relojes de alto núcleo de Intel manteniéndose incluso por debajo de los 5 GHz en términos de relojes de impulso. AMD también ha destacado a los contribuyentes a este aumento masivo de IPC. Según el material promocional, los principales factores contribuyentes son:
Una mejora del 19% en IPC es el mayor salto generacional de AMD hasta ahora - Imagen: AMD
- Precarga de caché
- Motor de ejecución
- Predictor de rama
- Caché de microoperaciones
- Interfaz
- Cargar / Almacenar
Eficiencia mejorada
Debido a la increíble densidad del proceso de 7 nm de TSMC, AMD pudo meter aún más energía en los chips Ryzen mientras mantenía el mismo consumo de energía promedio. AMD afirma que los chips de la serie Ryzen 5000 se basan en el mismo proceso de 7 nm que la serie 3000, sin embargo, el proceso se ha refinado y, por lo tanto, los chips resultantes son más eficientes.
Con una impresionante mejora en el rendimiento por vatio de 2,4 veces, AMD ha mantenido el consumo de energía bajo control - Imagen: AMD
AMD también ha hecho una afirmación audaz de que Ryzen 9 5900X y 5950X consumirán la misma cantidad de energía que los 3900X y 3950X de última generación, respectivamente, a pesar de tener relojes de impulso más altos y el IPC mejorado. El material promocional de AMD citaba una mejora de '2,4 veces el rendimiento por vatio' sobre la arquitectura Zen original. Este número se alinea con las afirmaciones de AMD sobre el consumo de energía de 5900X y 5950X, ya que ahora tienen relojes más altos pero aún tienen los mismos números de TDP que sus predecesores.
Silicio refinado, relojes más altos
Al final de la vida útil de la serie Ryzen 3000, AMD lanzó una actualización que agregó 3 CPU a la serie con la marca 'XT'. Ryzen 5 3600XT, Ryzen 7 3800XT y Ryzen 9 3900XT eran exactamente las mismas CPU que los modelos base pero con velocidades de reloj más altas. Durante el final de la vida útil de un producto, el proceso de fabricación madura y la calidad del silicio mejora. Esto significa que el silicio produce CPU que pueden aumentar más y mantener los relojes por más tiempo. Así es exactamente como se hizo posible la línea de CPU XT.
Con las CPU Zen 3, AMD utilizó el mismo proceso de fabricación maduro y el silicio de mayor calidad para construir las CPU de la serie 5000 en el mismo nodo de 7 nm. Esto permitió a AMD impulsar los relojes de impulso mucho más alto que incluso la serie XT de la última generación. Los relojes de impulso más altos, junto con un IPC más alto y un rediseño del diseño del núcleo, significaron que AMD estaba listo para enfrentar el desafío del rendimiento de un solo subproceso. Las velocidades de reloj anunciadas de los 4 procesadores de la serie Ryzen 5000 son las siguientes:
Especificaciones anunciadas para las 3 CPU de la serie Ryzen 5000 - Imagen: AMD
- AMD Ryzen 5 5600X: base de 3,7 GHz, impulso de 4,6 GHz
- AMD Ryzen 7 5800X: base de 3,8 GHz, refuerzo de 4,7 GHz
- AMD Ryzen 9 5900X: base de 3,7 GHz, aumento de 4,8 GHz
- AMD Ryzen 9 5950X: 3.4 GHz Base, 4.9 GHz Boost
Ventajas del diseño de chiplet
Hubo muchos factores que hicieron posible que AMD hiciera un salto intergeneracional tan sustancial. Uno de los más importantes es el diseño de los chips en sí, es decir, el diseño de 'estilo Chiplet' de las matrices de la CPU. Este diseño ofrece muchas ventajas clave cuando se trata de mejoras generacionales:
- Escalabilidad: Debido al hecho de que los núcleos están dispuestos dentro de los chiplets en el sustrato, es posible que AMD acumule más núcleos en un paquete similar sin riesgo de sobrecalentamiento. El diseño de la competencia de Intel coloca todos los núcleos muy cerca uno del otro, lo que puede tener problemas térmicos drásticos si no se configura correctamente. AMD, por otro lado, ha tenido éxito en el uso de este diseño de chiplet para fabricar procesadores de 6, 8, 12 e incluso 16 núcleos en la plataforma de escritorio convencional. Esto significa que AMD ha establecido un dominio de recuento de núcleos debido a este diseño.
- Facilidad de desarrollo: Otra gran ventaja de este diseño es aparentemente su facilidad de desarrollo. Durante el proceso de desarrollo de la arquitectura Zen 3, AMD utilizó exactamente el mismo diseño base que Zen 2 y luego lo modificó. Esto significó que el diseño ya se había perfeccionado hasta cierto punto, y fue fácil para AMD mejorar en las áreas clave a las que se dirigían.
- Desarrollo concurrente de 5 nm: AMD también señaló que sus planes futuros para las CPU Ryzen basadas en la arquitectura de 5 nm también estaban bien encaminados. Esto se debe a que la arquitectura de diseño de chiplet permite que AMD ejecute múltiples flujos de desarrollo al mismo tiempo. AMD confiaba en que su proceso de 5 nm llegaría tal como estaba planeado, tal como lo hicieron las arquitecturas Zen 3 y Zen 2 basadas en el proceso de 7 nm.
AMD afirma que su proceso de 5nm también está en diseño - Imagen: AMD
Resultados previstos
Los procesadores de la serie Ryzen 5000 basados en Zen 3 prometen ser los líderes de la industria no solo en cargas de trabajo multiproceso, sino también en juegos. Por primera vez desde 2006, AMD ha destronado oficialmente a Intel en la carrera por el mejor rendimiento de juego absoluto (según las afirmaciones de AMD). AMD también ha afirmado tener el rendimiento de un solo subproceso más alto de cualquier chip de escritorio con el Ryzen 9 5950X, seguido de cerca por el Ryzen 9 5900X. Echemos un vistazo a los resultados esperados de las mejoras arquitectónicas aportadas por Zen 3.
Liderazgo en juegos
Con una enorme mejora del 19% en IPC, aumento de los relojes centrales y un sistema complejo central rediseñado, AMD ha dado un salto gigantesco en el rendimiento de los juegos de esta generación. Si bien Zen 2 fue razonablemente competitivo con las ofertas de Intel, Zen 3 planea vencer por completo a Intel en todas las cargas de trabajo de juegos. AMD afirma que el Ryzen 9 5900X es en promedio un 26% más rápido que el Ryzen 9 3900X en los juegos. Este es un salto gigantesco que se dará en una sola generación.
Además, AMD también ha afirmado que el Ryzen 9 5900X es más rápido que el Core i9-10900K en juegos. Esta es una gran noticia para los fanáticos de AMD y para los entusiastas de las PC en general. Esto ahora significa que las mejores CPU de AMD superan a las mejores CPU de Intel tanto en juegos como en aplicaciones de múltiples núcleos. No ayuda el caso de Intel que todavía están atascados en la arquitectura arcaica de 14nm y sus procesadores Rocket-Lake de próxima generación También se rumorea que está en 14 nm. Mientras tanto, AMD está disparando a todos los cilindros con sus ofertas de 7 nm en Zen 2 y Zen 3, mientras que también trabaja al mismo tiempo en los planes de 5 nm que aparentemente también están en camino. Esto puede tener serias implicaciones para la cuota de mercado de CPU de escritorio de Intel.
Los procesadores AMD Ryzen serie 5000 son más rápidos en juegos que las ofertas de Intel - Imagen: AMD
Rendimiento mejorado de un solo subproceso
AMD ha tenido un mejor rendimiento multinúcleo durante un tiempo, pero eso no se traduce necesariamente en un mejor rendimiento en los juegos debido al hecho de que los juegos modernos no hacen un uso efectivo de todos los núcleos. Muchos juegos tienen un hilo dominante, a menudo llamado 'hilo mundial', que es el más utilizado. El hilo mundial es enormemente sensible a la latencia y al rendimiento de un solo núcleo. Gracias al rediseño arquitectónico de AMD, la latencia se ha reducido enormemente, mejorando así enormemente el rendimiento de este hilo dominante. Esto ha permitido a AMD tomar la iniciativa en escenarios de juegos.
Esto también significa que el rendimiento de un solo subproceso de AMD es ahora muy superior al de Intel. De hecho, AMD mostró una impresionante puntuación Cinebench de un solo núcleo de 640 para el Ryzen 9 5950X, que fue seguida de cerca por la puntuación de 631 por el Ryzen 9 5900X. Estas mejoras también son posibles debido al rediseño del complejo del núcleo arquitectónico, la latencia reducida y los relojes de impulso más altos de la arquitectura Zen 3. Lea más sobre el rendimiento de un solo subproceso de los procesadores de la serie Ryzen 5000 en Este artículo.
El AMD Ryzen 9 5900X tiene una puntuación récord de un solo núcleo de 631 en Cinebench - Imagen: AMD
Rendimiento de subprocesos múltiples aún mayor
Continuando con su dominio sobre el segmento de rendimiento de subprocesos múltiples, AMD mostró nuevamente cifras impresionantes para sus procesadores de la serie Ryzen 5000 basados en Zen 3. En particular, los Ryzen 9 5900X y Ryzen 9 5950X de 12 núcleos tienen un rendimiento inigualable en cargas de trabajo con muchos núcleos. AMD también hizo algunos ajustes bajo el capó, que permitieron que el 5950X también fuera el procesador de escritorio más rápido para trabajos CAD, por primera vez. AMD lo consideró el mejor procesador de juegos Y el mejor procesador para la creación de contenido, y es difícil discutir esa afirmación. AMD reclamó un impresionante 12% más de rendimiento en la renderización de cargas de trabajo sobre el 3950X. Esto convierte a este procesador en una auténtica bestia para aquellos que se esfuerzan por conseguir lo mejor que ofrece la informática de escritorio.
¿Campanas de alarma para Intel?
No hay duda de que AMD ha estado mejorando su línea de procesadores Ryzen a un ritmo casi deslumbrante. Han ofrecido enormes mejoras de rendimiento de generación en generación y Zen 3 promete ser su mayor salto hasta ahora. Si bien los procesadores de la serie Ryzen 3000 ofrecían un valor excelente en términos de recuento de núcleos y precios, todavía estaban detrás de Intel en una carga de trabajo principal: juegos. AMD había establecido una sólida ventaja en casi todos los demás aspectos del mercado de las computadoras de escritorio, ya sea renderizado, codificación, producción de video o transmisión, pero necesitaban superar a Intel en juegos para ser verdaderamente el mejor procesador indiscutible de su clase.
Gracias al asombroso diseño arquitectónico de los procesadores Ryzen, el proceso de 7nm de TSMC y la brillante planificación y ejecución del equipo de desarrollo de AMD, finalmente lo han logrado con Zen 3. Este lanzamiento debe estar sonando las alarmas en la sede de Intel. Intel es una empresa enorme y no hay forma de que no respondan a esto, pero ciertamente se han quedado atrás de AMD en lo que respecta a la velocidad de desarrollo. El principal obstáculo que Intel tiene que superar es su proceso de 14 nm que ha estado utilizando desde Skylake.
Hoja de ruta arquitectónica de Intel - Imagen: Wccftech
Intel ha tenido problemas bien documentados con su proceso de 10 nm y, por lo tanto, todavía no pueden implementar chips de escritorio basados en esa arquitectura. Sin embargo, las mareas pueden estar cambiando pronto, ya que Intel ha lanzado con éxito sus recientes CPU para portátiles con nombre en código 'Tiger Lake', que se basan en la arquitectura de 10 nm. Estos chips para portátiles ofrecen grandes mejoras tanto en rendimiento como en eficiencia con respecto a la última generación, y es plausible que Intel esté trabajando para trasladar este proceso a las CPU de escritorio. Si Intel logra que su proceso de 10 nm funcione, los próximos años serán muy interesantes para los entusiastas del rendimiento de la CPU.
