text: Zen是一種x86-64微架構，由AMD開發，2016年發表，取代Bulldozer微架構及其改進版本。該微架構是AMD重返高效能運算市場的重要產品，與舊有架構相比幾乎完全重新設計並以新工藝製作以提升效能，同時還引入眾多新特性，處理器產品以SoC或半SoC形態面市。而首款Zen微架構的處理器，核心代號「Summit Ridge」，正式品牌名稱為「Ryzen」，而中文名稱為「銳龍」，於2017年3月2日正式上市。外部合作方面，超微以2.93億美金賣給中科海光的x86架構CPU使用，不過預計不會提供後續型號的授權。概覽.首個基於Zen微架構的系統展示平臺在2016年的E3消費電子展上現身，而架構的細節，則是到了同年英特爾開發者論壇正舉行時，在其舉行地點對面的街區上公佈。不同於使用將近6年的並且在各種小修小補和僅更新了一次製作工藝的Bulldozer微架構，Zen微架構由曾經領隊設計K6/K7/K8架構、2012年回歸AMD的Jim Keller帶隊操刀另行開發，並且直接使用14nm節點FinFET製程，著重於提升每個CPU核心的效能，最初目標是比當時預期的Bulldozer微架構最終形態時的企業級CPU系列，並且可作為無需南橋晶片的半SoC化產品。架構設計.Zen架構改進如下：處理器產品.除了2017年3月販售的Ryzen以外，主流消費級AMD APU產品線也更新到Zen微架構了，新版AMD APU預計2017年下半年開賣，而伺服器及工作站用的Opteron系列，則是更名為EPYC，預計2017年第二季度以後出貨。目前出貨的Zen微架構的處理器均為GlobalFoundries在美國紐約州的Fab 8廠製造，製程工藝技術來自GF與三星電子旗下晶圓廠合作的14nm LPP。受制於GF的生產能力，AMD在2017年初以一億美元的代價修訂與GF的合同，不再排除讓三星、臺積電代工製造的可能，不過這將在未來的7nm製程節點上開始。Ryzen系列.2017年3月初至4月中，Ryzen 7、Ryzen 5系列處理器正式上市，Ryzen 7為8核心16執行緒的桌上型電腦處理器，Ryzen 5則是有6核心12執行緒和4核心8執行緒兩種規格，基準時脈從3 GHz ~ 3.6 GHz不等，均支援雙通道DDR4記憶體，擁有最多24條PCIe通道。早期Ryzen系列的DDR4記憶體支援度有相容性問題，記憶體只能以較低的速率、時序引數執行。不過隨著2017年3月、4月的數次AGESA韌體的更新，已經大有改善，最高能支援至DDR4-3200規格。AMD也發表了極致效能級別的產品Ryzen ThreadRipper最高可擴充到2TB。本次也是繼AMD Quad FX平臺以來第二次面向消費級市場推出NUMA結構的電腦系統平臺，不過這次AMD將多顆處理器整合到一塊處理器基板上，僅需一個處理器插座。APU產品線.2017年5月17日AMD公佈了行動版Ryzen處理器，均為自家的APU產品。本次公佈的CPU規格是，4核心8執行緒、每核心 512KB 的 L2 Cache、所有CPU核心共用 4MB L3 Cache，基準時脈有 1.9 GHz、2 GHz、3 GHz的配置，最高加速時脈可達 3.3 GHz；而GPU則是採用與代號「Vega」GPU相同的架構，11組CU共704個ALU，核心時脈800MHz左右。EPYC系列.2017年5月17日AMD在財務分析報告會上宣佈，基於Zen微架構的伺服器/工作站用CPU，另立Epyc品牌取代原來Opteron品牌。主攻高密度雲端運算等企業應用。最高規格是核心代號「Naples」的多晶片模組，由4顆8核心16執行緒的處理器晶片做在一塊處理器PCB上，所以一共擁有4×8個CPU核心，4×16執行緒，晶片之間採用Infinity Fabric連線。處理器採用Socket SP3 LGA封裝，支援雙處理器，每顆處理器支援八通道DDR4記憶體，每顆處理器擁有高達64條PCIe 3.0通道，處理器之間也使用Infinity Fabric連線。由於處理器晶片是已經內建SATA/SATA Express控制器、USB控制器、時鐘電路等傳統上由南橋晶片提供的功能，針對高密度伺服器的主機板可更利用海量的PCIe通道增加網路處理元器件、RAID陣列控制器等而無需南橋晶片，必要的也就一顆顯示輸出用GPU，也是x86架構平臺首次對伺服器市場推出高度整合化的半SoC化處理器。不過，也由於處理器本身的多晶片模組設計，相當於一顆NUMA結構的4路處理器平臺，需要軟體開發做更進一步的針對NUMA結構的最佳化調適，尤其於工作站用途時，不過市面上並不缺少NUMA的使用範例，Intel在企業級平臺上也是大量使用。效能表現.從多數媒體的首發效能評測而言禪架構比起推土機架構獲得了廣泛的好評，首發產品Ryzen 7系列的每個CPU核心的效能及多執行緒效能已經達到Intel Haswell/Boardwell微架構在同時脈下的水準，能源效率則更佳，多執行緒的需求是Ryzen的優勢，其競爭對手的處理器產品採用舊一代的架構時的預設時脈也不會如此高。但不足之處是，一來受制於製造工藝，最高時脈及能源效率不如對手英特爾最新的Skylake/Kaby Lake微架構的產品。目前英特爾主要以製造工藝優勢和預設高時脈優勢與AMD拉開差距，為維持x86處理器的效能領導地位，英特爾推出了Core i9系列，市場定位相當於以往的Core i7極致版，但規格更為誇張。針對企業級市場打造的EPYC，則在巨量資料處理以及高效能運算上樂勝英特爾的Xeon系列，但是在資料庫處理方面則不敵對手。Ryzen並沒有熔毀漏洞、幽靈漏洞的問題也比較輕微，競爭對手Intel修正這些漏洞所造成的效能損失，讓Ryzen在許多需求的競爭力提高。有第三方x86-64指令集程式最佳化指導機構Anger，推出了針對Zen微架構處理器的原始碼最佳化建議指導。Zen+.Zen+是Zen的改進型微架構，首款基於Zen+的處理器於2018年4月發表。改進之處.Zen+微架構的處理器使用了GlobalFoundries的「12奈米」LP，而Zen+相較於Zen而言沒有大變動，電晶體數量也是幾乎一樣。有第三方媒體對基於Zen+的Ryzen 7進行實測，發現除了晶片面積有所減少以外，相較於第一代也有小幅的時脈提升及同等效能下功耗的下降，但這個也與AMD對Zen的電源管理有改善有關，主要是對AMD SenseMI電源管理的調整改善，令CPU電源管理模組更快響應CPU的負荷需要，並且在有負荷時CPU核心的時脈比此前Zen的更能維持高時脈，特別是XFR2，還進一步改進了檢測單個CPU核心在當前最高工作溫度下的最高時脈的特性。除了換用更新的製程以及對CPU電源管理的改善外，還有：這些改進使得Zen+相較於Zen而言同時脈下每時鐘週期能處理多3%的指令數量，最高時脈也有6%的提升，最終大約取得10%左右的效能提升。配套的晶片組更新至400系列，不過原先300系列的透過AGESA EFI韌體更新後也可以使用基於Zen+的處理器。Zen 2.首批採用Zen 2微架構的CPU產品於2019年7月發表，Zen 2顯著改善了效能。Zen 3.首批採用Zen 3微架構的CPU產品於2020年10月8日發布。
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metadata.title: AMD Zen
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