銳龍AMD Ryzen 7處理器——核心探秘

作為英特爾在個人處理器領域唯一的挑戰者，AMD曾經以多款非常出色的處理器為消費者帶來了快樂的回憶。不過在英特爾進入酷睿時代後，AMD處理器由於基礎架構已經較為老舊，所以效率方面的表現並不是很出色。雖然APU以獨特的設計理念在運算能力方面有明顯提升，但由於軟體在異構計算方面的進展不夠，能夠充分發揮其能力的應用並不多。在這樣的形勢下，AMD還是決定研製效率更高的新型處理器內核，那就是「Zen」，而這一內核的首款產品就是今天我們的主角——Ryzen，中文名為「銳龍」。

從基本規格上看，Ryzen系列將替代目前的AMD FX、Athlon等無內置顯示核心的處理器。首批發布上市的Ryzen被稱為7系列，包括Ryzen 7 1700/1700X/1800X等產品。這些產品均擁有8個核心，並且支持超線程技術，擁有16個線程，且全部不鎖頻。目前AMD已經公布了Ryzen 5系列，並且預計會有Ryzen 3系列的產品，Ryzen 7/5/3基本可以看作是對應英特爾的酷睿i7/5/3的產品，這些產品型號的意義可以參考（圖1）。

從外形上看，Ryzen與AMD的FX和APU系列處理器沒有太大差別，都採用金屬殼體封裝，且封裝面積和高度都類似（圖2），這是它與目前AMD處理器散熱器完全兼容的基礎。Ryzen採用AM4接口，針腳數大幅增加至1331個（圖3），也藉此大幅增加了通信能力和供電能力。

銳龍AMD Ryzen處理器採用14納米工藝製造，採用比較獨特的CPU組（CPU Complex，簡稱CCX）架構（圖4），這種結構有些類似現在的GPU設計方式，更便於進行擴展，例如首批上市的Ryzen 7系列處理器都內置兩個CPU組（圖5），未來更低端的Ryzen 5/3或更高端產品則可進行架構的縮減和提升。在每一個CPU組中，四個物理核心分布在周邊，二、三級緩存雖然是跟隨核心部署，但均位於CPU組的中央，便於其他處理器進行訪問，其中三級緩存更是可以形成一個整體，成為整個CPU組的8MB共享緩存空間，可以進行快速數據交換（圖6）。

Ryzen處理器內置內存控制器，可支持雙通道DDR4 2400內存。它還內置了四條PCI-E 3.0通道、兩個SATA 6Gbps接口控制器和4個USB 3.0接口控制器。由於這些直通處理器的接口性能顯然會比通過晶片組轉接更好，這也使得主板設計和設備安裝有了更多的可選性，用戶在使用時需要認清哪些接口是來自處理器內置通道（圖7），更適合安裝高速固態硬碟、PCI-E板卡、USB外設。

一些高端主板提供了處理器總線和晶片組總線接口的不同選擇

AMD SenseMI技術是AMD為新一代核心準備的最重要技術之一，從名稱可以看出，這是以大量內置傳感器為基礎的技術，它能以1000Hz的頻率對CPU的運行狀態進行檢測，並實時調整運行狀態，讓CPU全程保持在最適宜當前需求的最佳狀態，提升性能並降低能耗比。AMD SenseMI包括精確功耗控制（Pure Power）、精準頻率提升（Precision Boost）、XFR自適應動態擴頻（Extended Frequency Range）、神經網絡預測（Neural Net Prediction）、智能數據預取（Smart Prefetch）等技術。

精確功耗控制是通過分布式網絡傳感器精確控制處理器在不同負載下的功耗（圖8），比單純的功耗優化更加智能化和高效，理論上講，每一顆銳龍AMD Ryzen處理器根據用戶的需求和實際運行情況不同，都會有完全個性化的電源管理策略。

Ryzen處理器內部分布著大量傳感器

銳龍AMD Ryzen同樣會自動檢測內部溫度，並根據散熱效果來確定處理器頻率，在散熱良好的情況下，會根據實際需要自動進行頻率提升，甚至超過默認頻率，這就是自適應動態擴頻。這項技術完全不需要用戶幹涉，對擁有高端散熱器，甚至使用水冷、液氮冷卻的發燒級用戶來說是一個福利，在散熱條件良好的情況下，在運行高負載應用時，處理器完全可以一直使用最高擴頻頻率，Ryzen 7雖然默認頻率並不算高，但其3.7GHz～4.0GHz的最高擴頻頻率，已經接近了對手高端處理器的普遍運行頻率。

精準頻率提升與功耗控制類似，是通過傳感器了解處理器的負載、溫度等運行狀態，更精確地進行頻率調整，調整幅度最小只有25MHz。更加精確的頻率調整可以幫助處理器更好的達到理想的運行頻率。

除了傳感器的實時數據之外，銳龍AMD Ryzen還是一款相當智能，具有自主學習能力的處理器，其主要技術就是神經網絡預測和智能數據預取。它們都是通過應用程式的行為來進行實時的學習，來預測處理器的下一步需求。神經網絡預測是通過預測該程序的下一個動作，讓處理器進行提前調整，保證隨時處在工作的最佳狀態。智能數據預取則是預計應用程式將需要什麼樣的數據，將這些數據預先加載到處理器的緩存中，在需要時快速執行，可以充分利用銳龍AMD Ryzen處理器的巨大緩存，提供更快的響應和計算能力。