你想知道有關AMD ZEN 2架構的一切都在這裡

在實物評測完成之前，這有可能是最全面最深入的AMD ZEN 2架構解讀文章了。我們知道，在採用業界領先的7nm工藝之後，配合全面強化的ZEN 2架構，第三代AMD銳龍台式機處理器終於一飛衝天，在各方面領先競爭對手，AMD也再次站到了領軍者的位置。那麼ZEN 2架構到底強在哪裡？我們受邀參加了AMD Next Horizon Gaming Tech Day技術分享會，AMD的工程師團隊給出了最詳細的答案（COMPUTEX2019報道文章中已經介紹過的部分我們會簡單帶過）。

★★★前方超多技術乾貨預警，請注意腦部降溫以防燒毀★★★

模塊化玩到極致，徹底解放ZEN 2性能

ZEN 2架構三大提升： 15% IPC、2倍的緩存容量、2倍的浮點運算能力

ZEN 2架構三大設計目標：在所有計算模式下提供更高晶元內帶寬、行業領先的能效密度、在AM4平台上無縫升級更多核心與I/O通道

第一代（ZEN架構）和第二代（ZEN 架構）AMD銳龍台式機處理器上市之後，都以極高的性價比、強悍的多線程性能方面贏得了市場和用戶的認可，不過在絕對的單核心性能、執行效率和內存延遲方面還不能對競品實現全面碾壓。

因此，AMD必然會在ZEN 2架構中解決這些問題，所以「在所有計算模式下提供更高晶元內帶寬」、「行業領先的能效密度」、「在AM4平台上無縫升級更多核心與I/O通道」就成為了ZEN 2價格的三大設計目標。而從最終效果來看，ZEN 2真的實現了15%的IPC提升、緩存和浮點性能都增加到了上代的兩倍，效果相當顯著。

目前採用ZEN 2架構的AM4處理器由兩個CCD（每個CCD包含兩個CCX共8個核心）和一個cIOD（IO核心）組成

在進一步了解ZEN 2架構之前，我們有必要先了解一下組成完整ZEN 2架構的各個單元。以目前最高規格的ZEN 2架構第三代AMD銳龍台式機處理器銳龍9 3950X為例，它由兩個CCD和一個cIOD組成。一個CCD包含兩個CCX，每個CCX具備4個物理核心，並共享16MB L3（相對上代翻了一倍）。如此一來，最高規格的AMD銳龍9 3950X總緩存就達到了72MB之多，這麼大緩存作用是什麼？我們後面會詳細介紹。

cIOD則是IO模塊，不僅要負責對外連接，還要負責處理器核心之間的通信。值得一提的是兩個CCD都採用了7nm製程，而cIOD則採用了12nm製程，如此組合也是充分考慮性能與成本的平衡，畢竟cIOD頻率不高，12nm完全能滿足設計需求。

ZEN 2各個處理器核心之間的通信還是通過Infinity Fabric匯流排傳輸到cIOD再到處理器核心這樣的路線來完成，而為了適配新加入的帶寬翻倍的PCIe 4.0匯流排，ZEN 2用於內部通信的Infinity Fabric匯流排進行了升級，帶寬實現了翻倍。

此外，ZEN 2的內存控制器也提供了1/2分頻模式，在DDR4 3733之上就使用1/2分頻，如此一來，ZEN 2對於高頻內存的支持能力大大增強，不但默認支持DDR4 3200，而且從現場的超頻演示來看，AMD銳龍9 3950X完全可以支持到DDR4 5000以上！AMD工程師更是興奮地宣布在ZEN 2上所謂的內存兼容性再也不是問題了。

好了，現在來細看一下ZEN 2架構的升級之處。後面這一部分比較複雜，相信大多數朋友看起來都頭痛，所以我們就撿大家比較容易理解的關鍵部分進行介紹。

ZEN 2繼續支持SMT技術以實現一個核心兩個線程；配備了新的分支預測器；更大的微操作緩存，現在支持4K指令集；更大的三級緩存，兩倍於ZEN和ZEN ；每個Cycle可以實現2個負載和1個存儲；雙浮點單元×256Fmacs，雙倍浮點與負載存儲帶寬，4條流水線設計，包括雙浮點加法和雙浮點乘法（乘法操作延遲從4加速到3），現在支持單操作AVX256。

具備32K/8-Way的指令緩存和數據緩存；二級緩存高達512K/8-Way；TLBs：L1 64全部包括指令與數據，所有頁面尺寸，L2包括512指令，2K數據；更快的基於虛擬化的安全功能；硬體增強安全緩解。

聽起來是不是感覺雲里霧裡？那就簡單總結一下。前面已經介紹了ZEN 2價格中各個核心都通過Infinity Fabric匯流排進行數據傳輸，但這樣的傳輸都會經過cIOD來完成，那麼會不會造成更大的延遲呢？

AMD顯然考慮到了這個問題，因此通過Infinity Fabric匯流排帶寬與處理器緩存容量翻倍、提高TLBs命中率等一系列優化措施來降低核心與核心數據傳輸的延遲，因此我們看到最終的結果是ZEN 2遊戲性能非常出色，相對上代ZEN 有明顯提升，顯然沒有受到核心間傳輸延遲的負面影響。

此外，ZEN 2在浮點單元方面的改進很大，還加入了對AVX256的支持，因此浮點性能得到了成倍的增長，為AMD銳龍9 3950X成為遊戲處理器之王打下了堅實基礎。

封裝方面，得益於7nm製程對於減小Die面積的幫助，ZEN 2的CCX面積相對ZEN 減小了47%之多，從而可以在一塊晶元上塞進16個核心，相比上代產品實現了核心數量翻倍的提升。

同時，7nm也帶來了功耗的大幅降低，ZEN 2的每瓦性能相比同級競品提升了56%之多，功耗卻明顯要低很多，例如AMD銳龍7 3700X的滿載功耗就比Intel酷睿i7 9700K低了22W。

在效率方面，ZEN 2架構相比ZEN 架構也有大幅提升，AMD銳龍7 3700X相比AMD銳龍7 2700X的每瓦性能就提升了75%，功耗也低了60W之多。

7nm工藝還大大提升了ZEN 2架構的頻率上限，同時也降低了所需的電壓，目前ZEN 2的最高加速頻率可達4.6GHz。

在封裝方面，ZEN 2也是黑科技滿滿。前面我們介紹過，ZEN 2具備兩個7nm的CCD和一個12nm的cIOD，因此可以說是一種混合式的封裝方式。

在7nm的CCD部分，ZEN 2採用了Cu Pillar with PB-Free Cap的封裝方式，這種方案規格為50~100micron，而12nm的cIOD部分原本計劃採用Pb-Free Bump方案，規格為75~150micron，但後來也決定改用Cu Pillar方案。畢竟Cu Pillar方案更緊湊、也方便封裝後高度與CCD一致。特別值得一提的是，ZEN 2處理器採用高達12層的布線，同時cIOD的位置也進行了優化，提升了對高頻內存的兼容性。

總結：每一個細節的嚴謹，造就了新一代最強遊戲U

每一分進步，都來自每一分不妥協和每一分嚴謹。從工程師講解的ZEN 2架構設計歷程我們可以感受到，AMD確確實實是放眼未來（ZEN 3和ZEN 4也已經在規劃之中）、以領跑高性能計算為目標、不斷地在追求技術的創新，而這一切努力終於都收穫了回報，第三代銳龍終於做到了一飛衝天獨孤求敗，從頂級的第三代AMD銳龍台式機處理器銳龍9到主流的銳龍5，都實現了打平或小勝對手遊戲性能、碾壓對手多線程性能的目標，其中第三代AMD銳龍台式機處理器銳龍9 3950X甚至還能越級挑戰Intel HEDT平台的酷睿i9 9920X，表現超乎想像。總而言之，第三代AMD銳龍台式機處理器沒有讓遊戲玩家失望，確實值得期待！（7月7日正式開售，不要錯過！）

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