14nm+, Precision Boost 2 e gestione energetica

14nm+ e Precision Boost 2

Il nuovo processo a 14 nm+ è più denso e migliora l'efficienza, ma l'azienda non ha condiviso molti dettagli. Per essere chiari non si tratta del processo a 12 nanometri LP di GlobalFoundries a cui AMD passerà in aprile quando i processori Zen+ arriveranno sul mercato.

Quel nuovo processo fornirà un aumento prestazionale persino maggiore rispetto all'attuale 14nm+ LPP FinFET. AMD ha processori a 7 nanometri già in fase di tape out, che andranno a sfidare le proposte Intel a 10 nanometri nel 2019. In base alle informazioni emerse alle presentazioni IEDM di quest'anno molti analisti si aspettano una quasi parità tra i due processi.

Sappiamo che il processo 14nm+ permette maggiori frequenze a una data tensione, che AMD ha tradotto in frequenze base e boost più alte. L'azienda ha migliorato anche Precision Boost 2, che è almeno in superfice comparabile al Turbo Boost multi-core di Intel.

Precision Boost 2 è un'implementazione DVFS (Dynamic Voltage Frequency Scaling) progettata per migliorare le prestazioni nei carichi multi-thread. Gli attuali processori Ryzen forniscono solo frequenze di boost per due core o tutti i core, ma i nuovi algoritmi Precision Boost 2 includono un insieme più sofisticato di frequenze boost che operano in base al numero di thread attivi. La funzione ora scala da uno a otto thread attivi, il che aiuta a capitalizzare sulle già forti prestazioni multi-thread di Ryzen. AMD può inoltre ora controllare la frequenza e la tensione per ogni core in modo indipendente. In passato, i processori Ryzen potevano regolare ogni CCX quad-core come un'unità intera.

Questa implementazione è anche di aiuto quando thread relativamente leggeri popolano altri core. Questi thread non usano il core completamente, ma possono portare il processore a passare dal turbo dual-core al più lento turbo all-core perché vi sono più di due thread attivi. I motori di gioco sono noti per questo tipo di comportamento, facendo funzionare spesso diversi thread come l'audio su core differenti.

AMD non ha condiviso una lista di bin multi-core turbo specifici perché l'algoritmo è davvero opportunistico e opera su diversi livelli in base alla temperatura attuale della CPU, alla corrente e al carico. Non è così sorprendente dato che anche Intel ha smesso di condividere i rapporti Turbo Boost multi-core per simili ragioni.

Precision Boost 2 si lega ai punti di forza della suite SenseMI, che abbiamo già trattato in più occasioni. La funzionalità Pure Power usa un insieme di 1000 sensori per monitorare temperature, tensioni e correnti, permettendo correzioni in tempo reale.

Questi dati passano su Infinity Fabric, cosa che dimostra ancora una volta l'impatto di questo componente fondamentale del progetto sull'architettura complessiva. Coherent control e l'interfaccia dati sono legati a sei differenti componenti nel SoC che includono gli engine multimediali, il display engine, i controller di memoria DDR4, I/O e System Hub, core x86 e Vega Graphics. AMD suddivide Infinity Fabric in piani controllo e dati, il che ottimizza prestazioni e precisione (intervalli di 1ms) per la telemetria in tempo reale.

Gestione energetica

Come succede con ogni prodotto destinato anche ad applicazioni mobile, il consumo è importante. I processori Raven Ridge hanno diversi componenti, come CPU e core grafici, che possono spegnersi in modo indipendente per risparmiare energia.

Le aree sottoponibili a power gating si estendono all'intero chip. Il SoC usa inoltre regolatori interni ed esterni (sulla motherboard) che comunicano l'un l'altro ma operano in modo indipendente, permettendo al processore di disattivare un regolatore di tensione quando non è necessario. Questo fa scendere il processore in stato di basso consumo.

Intel Kaby Lake e AMD Bristol Ridge hanno due canali di alimentazione, uno per la CPU e uno per la GPU. Le soluzioni Raven Ridge ne hanno uno solo per entrambe le regioni per abilitare la condivisione energetica. Questo permette al SoC di dedicare più corrente a regioni che stanno affrontando un carico più pesante, e questo aumenta le prestazioni.

Spegnere le aree del chip, caratteristica chiamata power gating, richiede un tempo di ripresa veloce, noto come gate exit. In estrema sintesi, se mettete un core a dormire volete che riprenda rapidamente l'attività quando viene richiamato in causa. AMD ha messo a punto tempi di recupero più veloci che permettono il power gating senza impattare drasticamente sull'esperienza utente.