透過自家研發的 Zen 2 微架構以及好夥伴 TSMC 7nm 製程助攻,AMD 第三代 Ryzen 桌上型處理器逐漸蠶食鯨吞 x86 處理器市場。密集運算應用,同樣挾著 chiplet 設計架構優勢,可以自由組合不同核心數量產品,無論是消費級 Ryzen Threadripper 或是企業級 EPYC,均提供單插槽 64 個實體核心產品。
如今 AMD 更要挾帶自家 Zen 2 微架構處理器產品,進攻行動市場,透過 TSMC 7nm 製程放進實體八核心處理器以及 Vega 3D 繪圖架構,其餘 SoC 區塊也針對行動市場最佳化,包含 Infinity Fabric、功能區塊 Power Gating、支援 LPDDR4X-4266……等,Ryzen Mobile 4000 系列並針對不同應用場景推出 U、H、HS 系列產品線。
運算、繪圖性能兼備
目前 Intel 第十代 Core 行動版處理器,同時推出代號 Ice Lake 與代號 Comet Lake 共 2 大產品線,前者擁有繪圖性能較佳的 Iris Plus Graphics 與 AVX-512 指令集支援能力,後者則是具備較高的時脈以及最高六核心配置。只是這樣的配置方式,以及不在消費市場闡明的行銷作法,難免成為落人口舌之處。
AMD 前些日子於美國舉辦 Ryzen Mobile Tech Day 就開宗明義地談到「為何要在娛樂效能較佳的 Ice Lake,以及生產力較佳的 Comet Lake 當中做出選擇?選擇 Ryzen Mobile 4000 行動處理器不就好了嗎!」
AMD 預計透過單一設計,於行動市場推出 Ryzen 3~Ryzen 9 等級產品,處理器核心分別開啟四核心四執行緒~八核心十六執行緒,Radeon Graphics(Vega 世代)則是開啟 5 個~8 個 CU。相對於前一世代,這次內部 CU 數量從內建 11 個(Ryzen 7 3750H 開啟 10 個)降低至最高 8 個,並維持 Vega 世代架構不變,AMD 表示將透過更高的運作時脈彌補,從而提供更好的效能。
先由 TDP 15W 的 U 系列談起,這也是 Ryzen Mobile 4000 主力產品,推出 Ryzen 3~Ryzen 7 系列,各位讀者可以從上圖得知各款的核心數量、運作時脈、快取容量等差異。如同先前所述,Intel 第十代 Core 行動版處理器推出 Ice Lake 與 Comet Lake 2 個產品線,AMD 在此連帶提供 Ryzen 7 4700U/4800U 與 Core i7-10510U/10710U/1065G7 的效能比較。
由上圖得知,雙方型號等級 7 系列的單執行緒效能差異不大,Ryzen 陣營型號等級 8 的效能略高一些,但將鏡頭對焦至多執行緒以及 3D 繪圖效能,Ryzen 7 能夠依靠更多的核心數量與更高的 GPU 時脈取勝。
更進一步執行生產力測試,Ryzen 7 系列於 PCMark 10 整體效能獲取高分、網頁瀏覽器打成平手、PCMark 10 Application Microsoft Office 則是略微落後,7-Zip 同樣依靠更多的核心數量輕取對手。多核心特點對容易平行化處理的創意內容生產工作加分不少,Ryzen 7 系列自然是領先跑向終點的那位跑者。
Ryzen Mobile 4000 U 系列行動處理器,能夠將 TDP 調整至 25W,以 Ryzen 7 4800U 探討,辦公室軟體效能成長 2%,多執行緒成長 5%、遊戲繪圖成長 9%,PCMark 10 Digital Content Creation 則是成長 12%。
適合大型筆電、遊戲筆電使用的 H 系列,TDP 採用 45W 設定,競爭對手為第九代 Core 處理器 H 系列,相信不久之後也能夠正面對決代號 Comet Lake H 的第十代 Core H 系列。這一系列將推出 3 款產品,分別為 Ryzen 7 4800H 以及 Ryzen 5 4600H,並首次將 Ryzen 9 帶向行動平台,推出 Ryzen 9 4900H。
Ryzen 7 4800H+GeForce RTX 2060 和 Core i7-9750H+GeForce RTX 2060 效能比較,前者於多項效能測試均可勝過對手,在顯示卡相同的情況之下,前者更高的效能更可釋放遊戲瓶頸,例如線上電子競技 Overwatch「鬥陣特攻」遊戲畫面張數提升 49%,Ashes of the Singularity: Escalation 透過 Vulkan API 遊玩時,表現可提升 59%。
比較特殊的是,這次 Ryzen Mobile 4000 系列行動版處理器還有個 HS 系列,將 TDP 設定於 35W,目標是輕薄型遊戲電競筆電。除此之外,AMD 將另行公布 HS 系列處理器的筆電設計規範,如處理器電源供應、料件選擇、散熱需求、機身厚度……等,才可以使用 HS 版本。日前 AMD 於 CES 會場展示的 Asus Zephyrus G14(螢幕上蓋具備 LED 陣列的那款)就是此類產品。
(下一頁:Zen 2+Vega?沒那麼簡單的 Renoir)
Renoir 行動平台架構
如果讀者覺得 Renoir 只不過是 Zen 2 微架構處理器和 Vega 架構繪圖處理器的結合,加上 TSMC 的 7nm 製程,那麼你可能要再三思一下。行動平台與桌上型平台最大的不同,就是電力供應方式,桌上型電腦能夠依靠市電插座提供源源不絕的能量,筆記型電腦則需考慮電池供電情況,追求較佳的能源使用效率。
Zen 2 微架構已於去年「AMD Next Horizon Gaming Tech Day:揚眉吐氣 Zen 2 微架構深度解析」一文說明,這裡不再贅述,但須留意的是,代號 Matisse 的桌上型版本,單一 CCX 4 個處理器核心共享 8MB L3 快取,代號 Renoir 行動版為單一 CCX 4 個處理器核心共享 4MB L3 快取,L3 快取容量減半,2 組 CCX 再透過 Infinity Fabric 相互溝通。
顯示繪圖部分是個有趣的地方,依據 AMD 官方說明,Renoir 之所以沒有導入 Navi 系列 RDNA 架構,是由於該架構並無法針對行動平台最佳化,因而繼續整合 Vega 架構,並以此為根基進行微調,使得 Renoir 內部的 7nm Vega 更符合行動平台的需求。
相關調整包含 2 倍寬資料傳輸路徑、低電源狀態轉換最佳化,並調整部分傳輸路徑,讓 CU 能夠運作於更高的時脈,相對過去提升 25%。Renoir 記憶體速度最高也來到 LPDDR4X-4266,相對過往 DDR4-2400 理論頻寬提升 77% 左右,同樣對提升繪圖效能有所幫助。
另一個需要加強的地方為視訊影片硬體編碼、解碼能力,AMD 把 Renoir 多媒體引擎稱之為第二代,VP9 支援 8b/10b 色彩深度解碼,效能達 1080p/240FPS 或是 4K/60FPS,H.264 支援 8bit 色深,解碼效能達 1080p/480FPS 或 4K/120FPS,編碼時效能減半。H.265 支援 8b/10b 色深,編碼、解碼效能均為 1080p/240FPS 或是 4K/60FPS,其中也支援 HDR 高動態範圍與 WCG 廣色域內容。
其餘 SoC 功能區塊,記憶體控制器支援 DDR4-3200 雙通道或是 LPDDR4X-4266 四通道,原生支援 USB Type-C(以 MST 方式支援 2 個 4K 螢幕訊號輸出)以及 USB 3.2 Gen 2,最高 USB 埠數量多出 2 埠。行動版本出於電源效率需求,PCIe 並沒有支援 4.0,還是停留在 3.0 版本,但通道數量再多出 4 條,可用於連接 NVMe SSD、Wi-Fi 6 無線網路卡等。
能源效率、電力管理
這次 AMD Ryzen Mobile Tech Day,除了向全世界媒體預告 Ryzen Mobile 4000 系列行動處理器的功能規格演進與效能提升,能源效率與電力管理幾乎佔去簡報時間的一大半,表示 AMD 確實理解自家產品於行動市場的缺點,並且要在這次的 Ryzen Mobile 4000 系列行動處理器徹底解決。
說到能源效率,TSMC 7nm 製程已經可以提供與 Intel 14nm/10nm 製程同級的電晶體性能表現,但光是這些還不夠。Renoir SoC 功能區塊針對行動應用最佳化,包含更為積極的 L3 快取時脈與處理器 Power Gating 策略、降低 I/O 區塊的電力消耗、最佳化 SoC 電源、CPUOFF 進入延遲時間降低 5 倍、提升儲存與復原頻寬,以便降低進入或離開低電源狀態的延遲、電源管理韌體反應速度提升 33%……等。
Renoir ACPI 電源管理採用 6.3 版電源狀態定義,從前一世代 Picasso 僅向作業系統提供單一 1 種電源狀態,變更為 Cstate1~Cstate3,讓作業系統可以根據目前的電源狀態與偏好設定(如市電、電池供電,注重效能或是注重續航力),決定可以進入的最深層電源狀態。
若是嫌 Ryzen Mobile 4000 系列行動版處理器內建 Radeon Graphics 效能不足,想要搭配 Navi 世代獨立顯示晶片,此時能夠藉由 SmartShift,提升 CPU 或是 GPU 效能表現。SmartShift 是個智慧型 TDP 分配機制,當 CPU 運算工作繁重時,可將 GPU 的 TDP 餘裕分給 CPU,藉此獲得較好的效能表現,反之亦然。
AMD 所提供的數據顯示,相較於關閉 SmartShift,Cinebench R20 多執行緒分數高出 12%,Tom Clancy's The Division 2「湯姆克蘭西:全境封鎖2」遊戲畫面張數表現提升 10%。比較可惜的是,Renoir 內建 Radeon Graphics 與自家獨立顯示晶片目前無法將效能結合起來,需要應用程式、遊戲透過 DirectX 12 或是 Vulkan API 自行調用。
延伸閱讀
- AMD Next Horizon Gaming Tech Day:揚眉吐氣 Zen 2 微架構深度解析,同場加映 Matisse 封裝技術
- CES 2020:AMD 推出 Ryzen 4000 系列行動處理器,升級 Zen 2 架構、最高實體八核心
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