十年磨一剑：初探 AMD 14nm FinFET新一代X86微架构Zen处理器支持SMT多线程、大幅提升单线程性能

很多DIY老玩家对AMD处理器是很有感情的，比如他们经典的K8架构及代表产品Athlon X2 3800+可以说是AMD历史上最成功的CPU，不论是功耗、性能和效率都全面领先同时期“胶水双核”Pentium D。不过短暂的优势从2006年Intel Core 2处理器登场时被追平反超，再经过2008年到2010年这段时间从初代酷睿i7、i5到i3的发布，AMD的K10架构根本无力反抗只有用AMD Phenom II勉强支撑。为对抗酷睿家族而推出的FX处理器事后证明是一代并不成功的产品，Bulldozer推土机根本无力对抗进步巨大的酷睿Sandy Bridge架构全面败下阵来。后续的Piledriver打桩机架构为了性能在增加频率和功率这条黑路上越走越远，甚至造就了5GHz频率220W功耗官方推荐水冷的奇葩处理器FX-9590。可以说AMD在推土机架构后期走了Intel奔腾4/D时代的老路，处理器总给人高频低能的感觉。

经过十年的卧薪尝胆，北京时间2016年8月18日AMD在美国旧金山首次官方发布了Zen架构特点和具体产品规格。桌面版会推出Summit Ridge处理器，基于14nm FinFET工艺，处理器采用AM4插槽，8核16线程设计，支持DDR4内存，标称的新一代I/O内含NVMe、10Gbps速率的USB 3.1等等扩展接口，支持PCI-E 3.0接口但暂时不知道具体通道数，服务器端则有32核64线程的Naples处理器。官方号称对比上代产品新处理器的IPC指令执行效率提升超过40%，家用版Summit Ridge处理器将在2017年第一季度批量上市。

针对从2006年以来桌面处理器全面被酷睿打压的问题，AMD在性能、吞吐力及能效三方面强化Zen架构处理器，针对的正是此前推土机架构处理器的三大问题：单核性能差、模块化物理多核效率不佳和高功耗。首先看性能，AMD增强了Zen预测分支单元选择正确指令的能力，增加了微操作缓存提高指令分发功能，指令调度窗口能力增加75%，指令分发带宽及执行单元资源提升50%。通过这一系列的改动，最终会大幅提升单线程性能，解决的正是FX处理器单核性能很差的问题，能大幅提高处理器游戏表现。

FX处理器采用模块化物理多核设计，最终性能对比Intel的HT超线程技术表现并不好。在Zen架构AMD回归了传统的SMT多线程架构，每个核心支持2个线程，类似Intel的HT超线程技术。处理器的缓存机制也进行了重制，L1指令缓存64KB（4-Way）；L1数据缓存32KB（8-Way）；每个核心享受L2缓存512KB（8-Way）；共享的L3缓存8MB（16-Way），单个核心的缓存带宽是之前的5倍。

针对之前处理器的高功耗问题，AMD在Zen微架构直接升级使用GlobalFoundries的14nm FinFET工艺，工艺对处理器功耗的改进是最直接明显的。在架构设计方面Zen拥有全方位的时钟栅极以控制不同区域、L1缓存写回模式、更大容量微指令缓存和堆栈引擎，经过这一系列改动Zen架构处理器与推土机相关架构保持同样能耗频率时其IPC指令执行效率能提升40％。

在AMD的演示现场，全新Summit Ridge处理器对阵了同样8核心16线程的Core i7-6900K，测试环境双方频率都固定在3GHz以获得同频性能对比，最终多线程渲染测试中两者几乎不相上下Zen架构Summit Ridge处理器还略胜一筹。怎么样作为A饭的你有没有为之一振的感觉？Zen架构桌面版Summit Ridge处理器将于2017年第一季度批量上市，请期待我们的陆续报道。