AMD Ryzen 7nmCPU無法在內核上達到最大提升頻率

AMD的第三代Ryzen處理器在所有報告中都為公司帶來了巨大的衝擊，與英特爾的核心CPU相比具有出色的性能。然而，在屈服，超頻和增強頻率方面存在一些問題。Ryzen上的CPU超頻非常低，一些發燒友注意到他們的CPU上有限數量的內核達到了目標提升頻率。

湯姆的硬體公司已經深入研究了這個問題，並得出了一些重要的發現。在過去，AMD CPU 能夠在任何CPU內核上達到最高額定升壓頻率。英特爾晶元的設計類似。使用Ryzen 3000，顯然只有一個核心需要能夠達到其最大或接近最大的提升頻率。據說Windows 10中的調度程序更新可以加速電源狀態轉換，但是他們還將工作負載專門分配給能夠達到給定時鐘的最快內核。

這些發現可以解釋為什麼這些新的Ryzen 7處理器的全核超頻空間如此之低。在Ryzen 7 3600X上，只有一個CPU核心能夠達到4.35GHz，例如，同一晶元上的其他核心提升到75-100MHz。AMD沒有公布其內核需要能夠滿足其內部發布指標的頻率的確切規格，這意味著我們並不真正「知道」這些CPU核心將在哪些頻率上運行。這絕對是以前的部分改變，其中所有核心都可能或多或少地被認為能夠達到相同的提升頻率，並且它可能對超頻者有影響 - 但它並沒有真正改變我對AMD 7nm的看法Ryzen CPU。如果有的話，我懷疑它是未來行業發展方向的預兆。

我在ExtremeTech上反覆討論的一個主題是，隨著工藝技術的不斷縮小，難以擴展IPC（每時鐘指令，CPU效率的衡量標準）或時鐘速度。從2018 12至6月2019年，我寫了一個數量的物品推回防的各種AMD球迷誰堅持公司將使用7海里，使大鐘上面躍起英特爾。當我們在2019年E3上遇到AMD時，公司的工程師告訴我們，他們預計最初7nm的時鐘沒有時鐘改進，並且非常高興能夠在最終設計中適度改進時鐘。

半導體代工廠在7nm和更低節點上處理的主要困難之一是可變性增加。部件的變化增加意味著獲得更寬的「擴展」的可能性，核心能夠在特定的頻率和電壓設置下運行。AMD 採用Carrizo 改編自適應電壓和頻率調節，部分原因是AVFS可以通過更精確地匹配CPU內部電壓和處理器的特定要求來控制工藝變化。與Microsoft合作確保Windows在最高時鐘CPU核心上運行工作負載不僅僅是一個好主意; 它將成為未來提取最佳性能的必要方法。

英特爾決定在2011年將Sandbo Bridge引入Turbo Boost是該公司有史以來最明智的舉措之一。英特爾的工程師準確地預測，在所有情況下保證最大時鐘變得越來越困難。沒有人認為AMD在這裡所做的事情代表了公司過去幾年的方法的根本轉變，但我堅信我們將會看到更多的公司在未來擁抱。更高的硅可變性需要軟體的響應。行業向晶元轉移的全部原因是，如下圖所示，考慮到大尺寸晶元的成本規模，在7nm上構建整個晶元被視為愚蠢的差事。

為什麼要轉向AVFS？減少變異性。為什麼要轉向小晶元？降低製造成本，提高整體產量。為什麼要改變Windows調度以了解每個核心的提升頻率？確保最終用戶獲得他們所支付的全部績效。雖然英特爾CPU可能能夠在任何核心上達到提升頻率，但這並不意味著這種狀態對最終用戶來說客觀上更好。Windows的典型核心改組不是一些非合作的好事，Paul Alcorn在他的文章中指出。「通常我們會看到核心之間出現更多散布的頻率跳躍，」Alcorn寫道，「很大程度上是由於Windows調度程序一時興奮地將線程分配到不同的內核，這種看似無理的傾向。」同時，我們知道英特爾CPU的提升頻率幾乎會保持仍然直接取決於正在載入的CPU核心數量。所有CPU核心都可以 達到更高的時鐘並不一定會以任何方式使最終用戶受益，除非所述用戶超頻 - 而且從統計上來說，大多數計算機用戶都沒有。

但是，由於增加頻率提升和性能改進變得越來越困難，製造商正在投資技術，這些技術可以在任何給定的CPU中充分利用性能儲備，僅供自己使用。這就是為什麼高端超頻正在慢慢消亡並且至少在過去的七年里一直存在的原因。AMD和Intel也越來越在提供給最終用戶他們的產品使有限的頻率凈空好無超頻是因為以傳統方式對這些CPU進行超頻會嚴重影響它們的功率曲線。我發現AMD採用這種時鐘方法並不會讓我感到驚訝，因為與推出採用更傳統的全核增強配置的低時鐘晶元相比，它可以更低的功耗提高性能。

過程節點轉換和晶元設計的舊規則已經改變。這是底線。我相信我們會看到英特爾在未來部署自己的先進策略來處理這些問題，因為沒有證據表明這些問題是AMD或TSMC獨有的。AMD採用AVFS，業界小晶元的使用率越來越高，7nm的預期時鐘頻率越低，由於工程設計巧妙，這些問題變得微不足道 - 所有這些問題都指向了同一方向。毫無疑問，公司會開發自己的特定解決方案，但每個人都在努力解決同樣的基本問題。

良好的溝通是關鍵

值得讚揚的是AMD確實告訴用戶他們需要運行最新的晶元組驅動程序和Windows 1903更新以利用新的調度程序。隱含在修辭中沒有這樣做會阻止你看到第三代Ryzen改善表現的全部影響。我同意公司應該向E3的技術出版社披露這種新的分箱策略，因此我們可以在實際審核期間詳細說明。

但這是否會改變我對第三代Ryzen的整體評價？不，不是以任何方式。THG為探索這個問題所做的工作是非常徹底的，但基於我對現代製造業中工藝技術發展所做的閱讀，我堅定地認為這是一件好事。它是同一趨勢的延伸，導致ARM發明了巨大的東西。小 - 即，操作系統需要更緊密地耦合到底層硬體的想法，更好地了解應該使用哪些CPU核心來處理哪些工作負載最大化性能並最大限度地降低功耗。

據AMD稱，過去十年中大約25％的性能改進來自更好的編譯器和改進的電源管理。從現在起10年後，這個百分比可能會更大。空閑和負載時的功耗現在是改善硅性能的最大敵人，硅工藝的可變性是功耗的主要原因。未來的性能提升將依賴於我們過去幾十年使用的不同工具，而這種推動的可能後果之一就是超頻結束。製造商不能再承擔10％，20％，30％的性能利潤率。這些利潤率占其可提供的總體改進的很大一部分。

這些調查結果是否對Ryzen 9 3900X 目前有限的可用性有影響？我們不知道。當然，這兩者可能已經連接，並且AMD在晶元上獲得良率也很困難。最後，我堅持在我們關於AMD CPU的文章中所說的話今天早些時候可用 - 我們將給公司更多時間將產品推向市場並在幾周內重新審視該主題。但CPU的性能非常出色。它的功耗特別是與X470主板配合使用時非常出色。我們仍在研究未來的Ryzen文章，並且已經使用這些CPU幾周了。性能和整體功率特性基本上是強大的，雖然THG的發現非常有趣，因為他們對AMD未來的總體戰略所說的內容以及我認為整體半導體的可變性普遍增加，我認為它們廣泛證實了行業發展的方向。處理本質上更高的硅變化將成為20世紀20年代的主要挑戰之一。

我毫不猶豫地將英特爾引入這個對話，因為我們還沒有看到該公司最新的10nm工藝迭代，但公司即將推出的移動處理器大大降低了最大Turbo Boosts（冰湖4.1GHz） ，與14nm Whiskey Lake的4.8GHz相比）。其中一些可以通過內置於第11代的更廣泛的圖形核心來解釋，但英特爾從一開始就預測14nm 將是高頻晶元比最初的10nm工藝更好的節點。這並不意味著英特爾採用了AMD的新時鐘方法，但它確實表明該公司正在努力解決有關頻率，變化和功耗的一些相同問題，並努力尋找自己的理想平衡。

挑戰越來越嚴峻。沒有更輕鬆的勝利。軟體和硬體之間的相互作用將來會發生變化，因為替代方案 - 簡單地放棄和回家 - 不是一個可行的。這可能會產生影響計算其他方面的涓滴效應，包括超頻玩家和發燒友。但是，在這位評論者看來，Ryzen 7 3000系列是一套優秀的CPU，並沒有改變這一事實。

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