Ryzen, nicht Zen: Ist dies AMDs Rückkehr der Performance-CPUs?

Die Salami-Scheibchen stapeln sich fröhlich weiter und wir dürfen heute endlich auch etwas mehr über die kommende CPU-Generation Zen schreiben. Doch Stopp! Ein wenig hat AMD dann doch die Wortspielkasse gefüllt und Zen ist am Ende nur ein Teil des wirklichen Namens. Zen, Ryzen, new Horizon? Oder gar Ryzen = Risen?

Klanglich ziemlich identisch in den Ohren liegend würde es quasi die Wiedergeburt leistungsstarker und konkurrenzfähiger AMD-CPUs verkünden, was die Anwesenden bereits auf dem Technology Summit in Sonoma mit einem wissenden Lächeln quittierten. Welche Molekularverbindungen seinerzeit erst einmal konsumiert werden mussten, um sich hier so galant ums Eck zu schlängeln, weiß natürlich nur AMDs Marketing-Abteilung allein. Wir dürfen dafür auf das Ergebnis gespannt sein, denn nur der Erfolg zählt.

Doch erinnern wir uns noch kurz zurück! Es war 2011, als AMD verbal mit Bulldozer erst alle anderen platt machen wollte und es dann doch nur für sich selbst gereicht hatte. So reflektiere AMDs CEO, Dr. Lisa Su, dann am Donnerstag letzter Woche in Sonoma recht treffend und vor allem selbstkritisch: “[…] we believe that there has been no innovation in desktops over at least the last five years.” Womit sie natürlich nicht Unrecht hat, denn bis auf ein paar kosmetische Änderungen hat sich am eigentlichen Grundproblem der Architektur ja nichts geändert.

Nun soll und muss es also Ryzen richten, eine CPU-Generation, die AMD im High-End-Desktop- und Server-Markt sieht und die am Ende auch den mobilen Sektor erreichen und beispielsweise in Notebooks zum Einsatz kommen soll. Das Unternehmen hat uns bereits mitgeteilt, dass sein Top-Modell ein Acht-Kern-Design mit echter Multi-Threading-Unterstützung sein würde (analog zu Intels SMT), so dass 16 Threads die Ressourcen des Prozessors besser nutzen können.

Frühe Leaks zeigten zunächst Engineering-Samples (ES) mit 2,8 GHz. Später zeigte AMD einen Blender-Benchmark mit einer auf drei GHz laufenden Summit-Ridge-CPU, die gegen einen auf ebenfalls 3 GHz beschränkten Intel Core i7-6900K ein Unentschieden erreichte. Und jetzt, beim Technology Summit in Sonoma, zeigte man uns einen Ryzen mit 3,4 GHz Basistakt, dessen Boost laut AMD jedoch noch nicht aktiviert war.

Das lässt hoffen, denn in einem erneuten Benchmark, diesmal war es das relativ gut über alle Threads skalierende HandBrake, konnte die gleiche Intel-CPU, die zudem Out-of-the-Box (3,2 GHz Basis, Turbo Boost bis zu 3,7 GHz) lief, sogar hauchdünn geschlagen werden. Ein klassisches Kopf-an-Kopf-Rennen also. Außerdem zeigte AMDs Einblendung eine um über 20 Watt niedrigere Leistungsaufnahme, wobei wir nicht einschätzen können, wie viel der Differenz dabei auf die unterschiedlichen Mainboards und deren Spannungswandlerverluste entfiel.

Abgesehen davon hätten wir es natürlich auch gern gesehen, dass AMD Ryzen mit Skylake und / oder Steamroller in anderen Situationen und in rein IPC-dominierten Benchmarks getestet hätte. Nicht nur deshalb, um Klarheit über die IPC-Verbesserungen zu schaffen, sondern auch um zu sehen, ob es dem Unternehmen gelungen ist, die generellen Schwachstellen von Bulldozer zu überwinden.

Erste technische Details von Ryzen

Bei den Hot Chips 28 im August dieses Jahres zeigte AMDs Architekturbriefing bereits, dass jeder Kern seinen privaten L2-Cache mit jeweils 512 KByte Größe besitzt. Somit würde ein sogenannter CPU-Komplex (CCX), der aus jeweils vier Kernen zusammengesetzt ist, insgesamt zwei MByte L2- und acht MByte L3-Cache besitzen, die aus vier Teilen bestehen. Eine Acht-Kern-CPU wie die hier vorgestellte besteht somit aus zwei CCXen, was am Ende in der Summe vier MByte L2- und satte 16 MByte L3-Cache, also 20 MByte für die gesamte CPU ergäbe.

Im direkten Vergleich zum aktuellen Mitbewerber-Portfolio sieht das erfreulich aus, denn der getestete Intel Core i7-6900K (Broadwell-E) besitzt insgesamt nur 18 MByte, während die kleineren Consumer-CPUs maximal sogar nur noch bis zu 9 MByte Cache aufweisen. Das macht dann Naples, die professionelle Variante von Summit Ridge, sogar richtig servertauglich, zumal der L2-Cache doppelt so groß ausfällt wie der auf den aktuellen Intel-CPUs.

Der zuständige Mitarbeiter in der Namensfindungsabteilung bei AMD muss wirklich einen sehr kreativen Lauf gehabt haben, denn es hagelte bei der Präsentation nur so von neuen Schlagworten und Bezeichnungen. Unter dem Oberbegriff SenseMI schnürt AMD verschiedene neue Technologien zu einem Paket zusammen. Drei der neuen Features sind darauf ausgerichtet, vor allem die Effizienz zu optimieren oder die Leistungsfähigkeit in den (thermischen und elektrischen) Grenzbereichen des Prozessors zu maximieren. Zwei weitere Highlights stecken in der künstlichen Intelligenz, die diese Architektur inhärent schneller machen sollte.

Das erste Feature, Pure Power, ist ein modernes Regelungssystem, das in der Lage ist, Temperaturen, Taktraten und Spannungen in einer neuen Qualität zu überwachen. AMDs CTO Mark Papermaster sagte uns, es gäbe Hunderte von Sensoren in verschiedensten Teilen des Chips. Diese Sensoren führen die ermittelten Telemetriedaten zu einer Managementeinheit (Arbitrator), die alle notwendigen Anpassungen fein abgestuft und in Echtzeit vornehmen kann. Dieses sehr umfangreich gegliederte Regelsystem von Pure Power soll dabei helfen, die Leistungsaufnahme bei jedem geforderten Leistungsniveau noch schneller und optimaler anpassen zu können. Es soll also am Ende nur noch das geliefert werden, was wirklich benötigt wird.

Im Umkehrschluss zielt Precision Boost darauf ab, die jeweilige Taktrate innerhalb dieses Regelkreises so zu maximieren, dass die Gesamtleistungsaufnahme nicht überschritten wird. Auch der Algorithmus dafür ist neu, der nunmehr quasi “on-the-fly” feinste Frequenzanpassungen in 25-MHz-Schritten ermöglicht. Oder anders gesagt: Man nutzt den verbleibenden Spielraum innerhalb eines momentanen Lastzustandes aus, um den Takt und damit auch die Performance unter Einhaltung aller Spezifikationen so hoch wie möglich zu halten.

Da der Volkssport des Übertaktens natürlich auch an AMD nicht unbemerkt vorbeigeschlichen ist, stellt man Enthusiasten auf der passenden Plattform entsprechende Möglichkeiten zur Verfügung, die Rahmenbedingungen von Pure Power so zu ändern, dass Precision Boost dann im Sinne des Anwenders zu höheren Taktraten gebracht werden kann.

Die Kühlung spielt dabei eine sehr wichtige Rolle für eine möglichst niedrige Betriebstemperatur des Prozessors. AMD verriet uns nämlich auch, dass Taktraten über die normalen Grenzwerte von Precision Boost hinaus umso höher zulässig sind, je aggressiver und besser eine Kühlung agiert. Das Unternehmen nennt diese Möglichkeit den Erweiterten Frequenzbereich (XFR), der zudem automatisch per Default aktiviert ist.

Details über diese Technologie sind leider rar gesät, aber wir fragen uns, ob es überhaupt eine fest definierte Grenze für XFR gibt und wenn ja, wo sie liegt. Auch scheint es uns, als ob die anspruchsvollen Arbeitsbelastungen, die ja primär von höheren Frequenzen profitieren würden, auch diejenigen sein werden, die die Temperaturen nach oben treiben könnten. Die Kühlerindustrie wird es AMD sicher danken und noch nie war Wasser so wertvoll wie heute.

Unabhängig von den bisher genannten Features soll das vierte Feature von SenseMI ebenfalls zur generellen Steigerung der Performance dienen. Derzeit ist aber noch unklar, ob das, was AMD Neural Net Prediction nennt, wirklich eine echte Neuerung ist oder doch nur einen abgeänderten Marketingbegriff für bereits bekannte Verbesserungen von (Ry)Zens Front-End darstellt.

Das Gleiche gilt übrigens auch für Smart Prefetch. Mark Papermaster räumte ein, dass er zwar hierbei die Back-End-Hardware von (Ry)Zen besprochen habe, aber noch nicht die genauen Algorithmen nennen könne, die am Ende wirklich dafür verantwortlich sind, dass Daten stets (nur) dann im Cache gespeichert werden, wenn sie effektiv auch benötigt werden. So stellt Smart Prefetch wohl AMDs Bemühung dar, als rhetorisches Schlagwort genau das zu verkaufen, was bei der neuen Architektur helfen soll, um Latenzen und Pipeline-Auslastungen zu minimieren.

AMD bestätigte außerdem noch einmal die Interoperabilität zwischen Ryzen und seiner neuen AM4-Plattform, die mit DDR4-Speicher, PCIe 3.0, USB 3.1 Gen2, NVMe und SATA Express kommen wird. Darüber, wie viele Speicherkanäle, Lanes oder Ports die ersten Mainboards haben könnten, schwieg man sich aber weiterhin aus.

Das wäre erst einmal alles, was es zu Ryzen vom Technology Summit in Sonoma zu berichten gäbe, wobei eine Salami ja noch deutlich mehr Scheiben hergeben könnte. Der geneigte Leser darf also weiterhin gespannt sein.

Für all diejenigen, die dies alles noch einmal als Video handlich verpackt und optisch aufgemotzt konsumieren möchten, hätten wir zusätzlich noch einen Stream, den AMD ab sofort zum alsbaldigen Verzehr bestimmt hat. Wer möchte – einfach auf das Bild oder den darunter stehenden Link klicken:

Link: Live-Stream folgen

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