AMD 3D V-Cache چیست؟ فناوری بسته بندی رایزن توضیح داد

AMD Ryzen 7 5800X3D را در سال 2022 عرضه کرد و اولین پردازنده V-Cache سه بعدی جهان را به بازار آورد. این پردازنده جالبی است و گاهی اوقات بهتر از پرچمداران گران قیمت AMD و Intel عمل می کند. برای درک دلیل، باید بدانید که AMD 3D V-Cache چیست، عملکردی که ارائه می دهد و چرا مهم است.

با نگاهی به پردازنده‌های Ryzen 7000، 3D V-Cache می‌تواند یک تغییر بزرگ بازی برای AMD باشد و می‌تواند برای بسیاری از نسل‌های آینده تأثیرگذار باشد. ما متوجه خواهیم شد که آیا برای صدرنشینی در لیست بهترین پردازنده ها کافی است یا اینکه فقط تبلیغات است.

AMD 3D V-Cache چیست؟

AMD 3D V-Cache یک فناوری بسته بندی است که لایه های کش اضافی را در بالای پردازنده قرار می دهد. این پیچیده به نظر می رسد، و از منظر مهندسی چنین است، اما درک اینکه فناوری AMD چه می کند دشوار نیست. به جای قرار دادن حافظه پنهان در کنار CPU همانطور که به طور سنتی انجام می شود، AMD کش را در بالا قرار می دهد تا بیشتر روی تراشه فشرده شود.

این روشی متفاوت برای قرار دادن پردازنده است، و به لطف پیشرفت هایی که در نحوه قرار دادن اجزای سازنده پردازنده بر روی یک تراشه انجام شده است، AMD قادر است حافظه پنهان بیشتری را بدون ساخت یک پردازنده بزرگ فشرده کند. AMD کش اضافی را فقط در حوزه بازی قرار داده است، جایی که این شرکت می گوید می تواند به طور متوسط ​​​​15٪ پیشرفت داشته باشد.

برای درک اینکه چرا مهم است بدانید که یک کش چه کاری انجام می دهد. پردازنده شما دارای سه سطح حافظه نهان است که کمترین آن حافظه نهان L3 یا سطح 3 است. هر سطح از حافظه نهان از نظر اندازه کوچکتر اما سرعت بالاتری دارد و به عنوان زنجیره ای از حافظه برای پردازنده شما عمل می کند که می تواند در صورت نیاز دستورالعمل ها را ارائه دهد.

کش را به عنوان یک زنجیره تامین در نظر بگیرید. رم شما مانند یک انبار ملی است، کش L3 یک مرکز توزیع منطقه ای است و غیره از طریق کش های L2 و L1. در 3D V-Cache، ما در مورد حافظه نهان L3 اضافی صحبت می کنیم که کندترین سطح پردازنده شما است. با این حال، این نسبتاً کند است – هر لایه کش هنوز به طور قابل توجهی سریعتر از هارد دیسک یا رم شما است.

حافظه نهان L3 بیشتر به پردازنده اجازه می دهد تا دستورالعمل های بیشتری را ارسال و ذخیره کند و تعداد دفعاتی را که باید دستورالعمل ها را از RAM دریافت کند کاهش می دهد. به طور طبیعی، این مزیت عملکردی در همه شرایط ایجاد نمی کند. با این حال، در سناریوهایی که CPU دستورالعمل‌های متعددی را پردازش می‌کند، مانند بازی، یک کش L3 اضافی باید تقویت زیادی را ارائه دهد.

دلایل متعددی وجود دارد که چرا AMD ترجیح می دهد یک تراشه کامل را تنها با حافظه کش بسازد، نه اینکه حافظه پنهان بیشتری را در خود پردازنده قرار دهد، که تا این لحظه معمول بوده است. برای شروع، 3D V-Cache قابل تنظیم تر است و می تواند به صورت اختیاری به CPU هایی اضافه شود که واقعاً از آن سود می برند. در حالی که کش اضافی کاربردهای خود را در خارج از بازی دارد، برنامه های زیادی وجود دارند که از کش بیشتر بهره نمی برند، از جمله معیارهایی مانند Cinebench R23.

کش برای پردازنده های تولید نیز مشکل ساز است. یکی از جنبه های کلیدی در ایجاد پردازنده ها، فرآیند یا گره ای است که عملکرد، کارایی انرژی و ویژگی های چگالی ترانزیستورها را تعیین می کند. گره‌های جدیدتر به ترانزیستورهای فیزیکی کوچک‌تر و در نتیجه پردازنده‌های فشرده‌تر اجازه می‌دهند، اما کوچک شدن حافظه نهان بسیار دشوارتر از سایر اجزای پردازنده، مانند هسته‌ها است. از آنجایی که حافظه نهان از قرار گرفتن در نودهای پیشرفته بهره نمی برد، ساختن یک تراشه کش روی یک گره قدیمی تر و ارزان تر می تواند ارزان تر باشد.

ما در حال حاضر فقط یک پردازنده داریم که با V-Cache سه بعدی عرضه می شود: Ryzen 7 5800X3D. این دستگاه با 64 مگابایت V-Cache سه بعدی اضافه می شود، اما AMD می گوید فناوری باندلینگ آن می تواند تا 192 مگابایت (یا سه تراشه V-Cache) افزایش یابد. با نزدیک شدن به سال 2022 و بررسی پردازنده های Ryzen 7000 AMD، احتمالاً شاهد V-Cache سه بعدی بیشتری خواهیم بود.

پردازنده های 3 بعدی V-Cache

3D V-Cache یک فناوری است که در نهایت باید به مجموعه محصولات AMD راه پیدا کند. تا کنون تنها یک پردازنده با آن داریم: Ryzen 7 5800X3D. بهار گذشته عرضه شد و جدا از سرعت ساعت، مشابه Ryzen 7 5800X است: هشت هسته، 16 رشته، معماری مشابه و غیره. تفاوت بزرگ 64 مگابایت 3D V-Cache است که کل کش L3 را به 96 مگابایت می رساند.

AMD به آرامی پردازنده های بیشتری را با 3D V-Cache منتشر می کند، اما برای CPU های سرور Epyc خود، نه خط Ryzen. اکنون چهار پردازنده Epyc با کش سه بعدی V وجود دارد که هر کدام دارای 768 مگابایت حافظه نهان L3 هستند. این CPUها همچنین سرعت کلاک کمتری نسبت به نمونه های غیر V-cache خود دارند، همانطور که 5800X3D کمتر از 5800X است.

در سال 2022 و پس از آن، احتمالاً شاهد خواهیم بود که 3D V-Cache سنگ بنای اعلامیه های پردازنده AMD باشد، زیرا این فناوری در حال حاضر با 5800X3D و پردازنده های Epyc با 3D V-Cache فعال شده است. AMD تایید کرده است که پردازنده‌های Ryzen 7000 با V-Cache سه بعدی وجود خواهد داشت و طبق یک شایعه، این شرکت ممکن است این فناوری را در پرچم‌داران 12 و 16 هسته‌ای دو چیپست خود یعنی Ryzen 9 7900X و 7950X پیاده‌سازی کند.

عملکرد 3D V-Cache

در بررسی Ryzen 7 5800X3D، متوجه شدیم که به طور متوسط ​​سریعترین پردازنده بازی موجود است که حتی Core i9-12900K را یک مو شکست می دهد. همچنین کمی سریعتر از پرچمدار AMD Ryzen 9 5950X بود که دارای 64 مگابایت حافظه نهان L3 در مقابل 92 مگابایت 5800X3D است.

با این حال، داستان این که چرا Ryzen 7 5800X3D بهترین پردازنده بازی است، کمی بیشتر از عملکرد متوسط ​​است.

انحراف جالبی وجود داشت Red Dead Redemption 2، جایی که 5800X3D به طور قابل توجهی کندتر از 12900K و همچنین 5950X بود. این احتمالاً یک اشکال محک نیست، بلکه یک ضرر مشروع ناشی از سرعت ساعت بسیار پایین تر 5800X3D است. 5800X3D تنها به 4.5 گیگاهرتز افزایش می یابد، در حالی که 5950X می تواند به 4.9 گیگاهرتز برسد. سرعت ساعت همچنان عامل مهمی در عملکرد CPU در بازی ها است و می تواند در برخی بازی ها تفاوت زیادی ایجاد کند. بخش تاسف بار در مورد V-Cache این است که سرعت پایین تر ساعت اجتناب ناپذیر است.

نقطه ضعف اصلی افزودن 3D V-Cache کاهش شدید حداکثر استرس برای CPU است. پردازنده‌های رایزن برای دستیابی به سرعت کلاک بالا برای کارهای سبک به ولتاژ بالا متکی هستند و بازی یکی از آنهاست. این می تواند به ویژه برای Ryzen 7000 مشکل ساز باشد که سرعت کلاک بسیار بالاتری نسبت به Ryzen 5000 دارد و AMD احتمالاً از مقدار زیادی ولتاژ برای دستیابی به این سرعت های ساعت استفاده می کند.

با وجود همه اینها، 3D V-Cache در بیشتر بازی ها یک سود خالص است. Red Dead Redemption 2 تفاوتی در آزمایش ما بود و 5800X3D در غیر این صورت به همان سرعت، اگر نگوییم سریعتر از 12900K بود. علاوه بر این، Zen 4 (معماری که Ryzen 7000 را تامین می کند) دارای بهبودهای حافظه پنهان در هسته خود، با یا بدون V-Cache است. حتی اگر پردازنده‌های Ryzen 7000 با V-Cache بسیار کمتر از سایر مدل‌ها کلاک داشته باشند، ممکن است سود حاصل از V-Cache ارزش آن را داشته باشد.

انقلابی در بسته بندی؟

AMD در مورد 3D V-Cache و دلایل خوبی دارد معامله بزرگی انجام می دهد. 5800X3D قادر است پردازنده های بسیار قدرتمندتری را مدیریت کند، همه اینها به دلیل حافظه نهان بزرگ L3 است. راه اندازی Ryzen 3000 در سال 2019 و Ryzen 5000 در سال 2020 به شدت نشان داد که حافظه پنهان شاید مهمترین جنبه عملکرد CPU در بازی است و به نظر می رسد 5800X3D آن را تأیید می کند.

پردازنده‌های رایزن بدون اینکه خیلی به علف‌های هرز عمیق شوند، از چیپ‌لت‌ها به جای یک قالب استفاده می‌کنند. با جداسازی اجزای CPU، تراشه های AMD تاخیر بیشتری نسبت به همتایان اینتل خود دارند. برای مقابله با این، AMD شامل مقدار زیادی حافظه نهان L3 و پیوندهای محکم است. و هنگامی که صحبت از رم به میان می آید، سرعت های بالاتر وضعیتی را که طراحی معماری چیپلت های AMD ایجاد می کند، بیشتر بهبود می بخشد.

3D V-Cache آنچه را که برای مقابله با کسری عملکرد طراحی شده است می گیرد و آن را به یک مزیت عملکرد تبدیل می کند. حافظه نهان L3 بیشتر تأخیر را بهبود نمی بخشد (در واقع تأخیر L3 هر چه بیشتر اضافه کنید افزایش می یابد)، اما اجازه می دهد تا داده های بیشتری به جای RAM در CPU ذخیره شود. به نوبه خود، این امر تأخیر کلی را کاهش می‌دهد – داده‌هایی که از RAM می‌آیند و به پردازنده می‌رسند – با اجازه دادن به باقی ماندن بیشتر آن روی تراشه قبل از دور انداختن.

در سطح فنی، 3D V-Cache بیش از یک تبلیغات تبلیغاتی است. با این حال، این بیشتر به نفع گیمرهایی است که می خواهند نرخ فریم بالا را هدف قرار دهند، به خصوص در رزولوشن های پایین تر. دلیل واقعی هیجان‌زده شدن در مورد 3D V-Cache، نسل‌های آینده پردازنده‌های AMD است، جایی که پیشرفت‌های معماری و 3D V-Cache با هم می‌توانند منجر به جهش‌های بزرگ در عملکرد شوند.

توصیه های سردبیران