【技术解读】Zen5架构升级了什么？AMD技术大佬手把手给你讲明白

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7月9日~7月10日，AMD在美国洛杉矶举办了AMD 2024 Tech Day技术沟通会，进一步公布了Ryzen AI 300系列移动处理器、锐龙9000台式机处理器以及Zen5架构、第三代Ryzen AI引擎、RDNA3.5架构的技术细节。而大家最关心的Zen5架构部分，更是由AMD首席技术官及执行副总裁Mark Papermaster以及AMD“架构之父”首席架构师Michael Clark进行了详细的讲解，我们受邀参加了这次会议，也为大家带回来了丰富的一手技术资料。
全面升级的Zen5架构带来IPC的起飞

整体来说，Zen5架构的升级包括了四大方面。第一，每个周期可以处理更多的指令；第二，分发和执行带宽得到了提升；第三，将缓存数据带宽翻倍；第四，提供AI加速。

前端部分，在指令取/解码的升级方面，Zen5架构带来了双管道获取以及高级分支预测。分支预测拥有了更低的延迟、更高的准确度与吞吐量；指令缓存响应速度与带宽都得到了提升；提供双解码管道。

执行部分，整数执行的升级主要包括了更宽的分发与执行，提供了8个单位宽度的获取/退出，拥有6个ALU，包含3个乘法器，具备更多的统一架构ALU调度器和更大的执行窗口。

浮点/矢量计算单元的执行部分，Zen5架构提供了512位的AI数据通路，支持满血512bit数据通路的AVX-512加速，拥有6流水线/双周期延迟的浮点加法器，可以发送更大数量的浮点运算指令。

载入和存储部分，Zen5架构提升了数据带宽。它拥有48KB的12路一级数据缓存，提供4周期载入；一级缓存与浮点单元的最大带宽得到了翻倍；提升了数据预取效率。

总而言之，就算普通玩家看不明白那么多专业术语，光是从图上也能看到Zen5对于处理器架构的各个部分都进行了升级，所有这些升级都是以提升IPC和执行效率为目标，这也意味着就算频率不变，Zen5的性能也会高出上代不少。
架构升级带来IPC大幅提升

那么经过四大方面的升级之后，Zen5架构相对Zen4有多大的IPC提升呢？AMD官方给出了对比的数据。从图中可以看到，13项测试中，Zen5最低领先了10%，最高领先幅度达到35%，平均下来大约在16%左右。这13项测试包含了游戏、视频转码、网页应用、3D渲染输出和基准测试，覆盖面也比较广，比较有代表性。

而在数学计算加速单元方面，Zen5的提升更是巨大。和Zen4相比，Zen5单核机器学习性能暴增32%，单核AES-XTS计算也剧增35%之多。

当然，除了锐龙9000之外，采用Zen5架构的AMD处理器还有Ryzen AI 300系列移动处理器和第五代AMD EPYC服务器处理器（将在2024下半年上市），其中Ryzen AI 300系列移动处理器不但采用了Zen5架构，还内置了第三代Ryzen AI引擎的NPU，为用户提供了进入AI PC时代的全能解决方案。第五代AMD EYPC服务器处理器则最多可提供192核384线程，采用领先业界的4nm与3nm制程工艺打造。
RDNA 3.5架构再次拉高内置GPU性能天花板

除了Zen5架构，AMD这次也把GPU架构更新到了RDNA 3.5。大家对于Zen4架构的锐龙7040/8040/8000G处理器内置的RDNA 3集显肯定印象深刻，毕竟它在桌面平台上的性能表现已经超越了GTX 1650独显。而RDNA 3.5这次又在RDNA 3基础上进行了三大提升。第一，优化了每瓦性能，提高了执行很多常见图形着色操作的能效比；第二，优化了每位宽性能，减少了访问显存的操作，提升了能效比；第三，针对更长的续航进行了设计，升级了GPU内置的高级电源管理，节约了激活状态下的功耗。很明显，作为移动处理器内置的GPU，RDNA 3.5将升级能效摆在了第一步是最合理的，如此一来不但可以大幅提升笔记本的续航能力，也能在有限散热条件下发挥出更强大的性能。

具体到性能指标方面，RDNA 3.5相对上代提供了双倍的材质采样率，在最常见的材质采样操作部分，现在可以在常见游戏中提供双倍的采样速率。同时，RDAN 3.5相对上代还提供了双倍的插值率和比较率，因此在大多数插值率和比较率的富向量标准中，现在可以实现双倍着色操作率。此外，RDNA 3.5也优化了显存管理，减少了显存访问量，采用了更好的压缩技术，减少了工作负载，优化了LPDDR5内存访问。

从量化的数据来看，在同为15W TDP设定的情况下，代号Strix Point的Ryzen AI 300系列的3DMark TimeSpy得分高达3462，相对上代Hawk Point提升了32%之多，Night Raid得分也提升了19%。由此可见未来搭载Ryzen AI 300处理器的轻薄本不管是游戏性能还是续航都会得到极大的提升。
考虑到目前Windows掌机的处理器TDP最高可解锁到33W，其TimeSpy得分也没有达到3400分，而Ryzen AI 300处理器则可以15W TDP实现如此高的分数，这就意味着未来采用Ryzen AI 300处理器的掌机在续航和游戏性能方面也都会有长足的进步。

最后简单总结一下，首先，Zen5架构带来了巨大的性能提升，而这个架构会全面应用到桌面、移动平台和服务器上，从而开启性能大升级的Zen5时代；其次，代号Granite Ridge的锐龙9000会成为桌面平台的性能标杆，而代号Strix Point的Ryzen AI 300系列移动处理器则是高能效计算的标杆；最后，RDNA 3.5着重优化了能效比，以至于在Ryzen AI 300中可以放下更多的CU单元，这也让16个CU的Radeon 890M成为集显的新一代标杆，千元独显已经难望其项背。
写在最后
细心的玩家可以发现，AMD Zen5这一代的架构升级是CPU+GPU+NPU全面升级，得益于架构和制造工艺的升级，采用Zen5架构的锐龙9000系列、Ryzen AI 300系列甚至是下半年上市的第五代EPYC都可以得到极大的性能提升。而对于今年最重头的AI PC之星Ryzen AI 300系列来讲，Zen5/Zen5C+RDNA 3.5+XDNA2架构的配置可以说是全面升级的代表了，集中如此多的先进架构为Ryzen AI 300带来了标杆级的性能与能效比，更是为三位一体的全能AI加速提供了强大的引擎。那么，这次AMD手里有了那么多王牌，今年下半年的核心硬件平台必然会更加精彩。