在常見的文字圖片處理，以及游戲應(yīng)用中，一般的8核心、16核心處理器就足以滿足用戶的需求。但在電腦用戶中，還有一部分人對(duì)處理器的性能要求非常高，他們要么用電腦設(shè)計(jì)汽車、飛機(jī)與艦船等高度復(fù)雜的產(chǎn)品，也就是常說的工業(yè)設(shè)計(jì)，要么用電腦來進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)與工程計(jì)算，或是影視級(jí)視頻的編輯、3D動(dòng)畫與特效制作，當(dāng)然現(xiàn)在流行的AI計(jì)算，以及科學(xué)計(jì)算與軟件設(shè)計(jì)等專業(yè)應(yīng)用也是它能夠勝任的任務(wù)，他們需要的電腦也就是我們常說的工作站。AMD自2017年開始發(fā)布專為工作站打造的Ryzen Threadripper銳龍線程撕裂者處理器，到2023年年底，已推出六代產(chǎn)品，獲得了大量專業(yè)用戶的選擇與好評(píng)?，F(xiàn)在，基于AMD最新Zen 5架構(gòu)的銳龍線程撕裂者9000系列處理器也終于來了。

銳龍線程撕裂者的主要特點(diǎn)就是核心數(shù)多，比如我們?cè)?023年測(cè)試，基于Zen 4架構(gòu)的銳龍線程撕裂者7980X、銳龍線程撕裂者7970X處理器各采用64核/128線程、32核/64線程配置。本次我們測(cè)試的銳龍線程撕裂者9980X、銳龍線程撕裂者9970X也分別采用相同的核心數(shù)與線程數(shù)配置，那么在已經(jīng)擁有如此多核心數(shù)量的設(shè)計(jì)下，僅僅是處理器架構(gòu)的升級(jí)，是否能為處理器帶來明顯的性能提升？另外，與同樣采用Zen 5架構(gòu)，但核心數(shù)量少得多的普通處理器相比，銳龍線程撕裂者9000系列在專業(yè)軟件應(yīng)用中是否真的有優(yōu)勢(shì)呢？會(huì)不會(huì)出現(xiàn)“幾顆核心干活，其他核心圍觀”的名場(chǎng)面？接下來就讓我們通過實(shí)戰(zhàn)測(cè)試來體驗(yàn)銳龍線程撕裂者9980X、銳龍線程撕裂者9970X的強(qiáng)大威力。

▲工作站主要用在專業(yè)領(lǐng)域

穩(wěn)步發(fā)展的多核心怪獸

AMD銳龍線程撕裂者9000系列處理器簡(jiǎn)介

長(zhǎng)期以來，AMD的銳龍線程撕裂者處理器在一些性能測(cè)試中都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過消費(fèi)者使用的普通處理器。就像2023年底發(fā)布的銳龍線程撕裂者7980X的CPU-Z多線程性能得分在52000分以上，這是現(xiàn)在最新消費(fèi)級(jí)處理器也難以企及的成績(jī)。原因就在于AMD通過Chiplet技術(shù)和處理器架構(gòu)更新，極大地提高了單插槽處理器核心數(shù)量上限。除了針對(duì)企業(yè)級(jí)用戶的EPYC處理器外，借助強(qiáng)大的架構(gòu)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，AMD在2017年推出了首代基于Zen架構(gòu)的銳龍線程撕裂者處理器，其中的AMD銳龍線程撕裂者1950X率先在個(gè)人電腦上實(shí)現(xiàn)16核心、32線程配置，一上市就憑借強(qiáng)大的規(guī)格和極高的性能得到了工作站和專業(yè)用戶的青睞。

▲AMD從2017年開始推出專為工作站打造的銳龍線程撕裂者處理器

隨后AMD又在2018年推出了采用Zen+架構(gòu)的第二代銳龍線程撕裂者處理器，僅僅時(shí)隔一年就在單顆處理器上實(shí)現(xiàn)了32核心、64線程的配置。接下來，隨著生產(chǎn)工藝、Zen處理器架構(gòu)的不斷進(jìn)化，AMD銳龍線程撕裂者處理器也得到了同步發(fā)展，2019年末基于Zen 2架構(gòu)的第三代銳龍線程撕裂者處理器發(fā)布，AMD在銳龍線程撕裂者3990X上實(shí)現(xiàn)了64核心、128線程的配置。而2022年發(fā)布的第四代銳龍線程撕裂者5000WX系列，憑借強(qiáng)大的Zen 3架構(gòu)、優(yōu)秀的擴(kuò)展能力，專業(yè)的安全與管理技術(shù)，得到眾多整機(jī)廠商的采用，成為各款工作站中的“心臟”。2023年末上市的第五代銳龍線程撕裂者7000系列則得益于對(duì)DDR5內(nèi)存、PCIe 5.0技術(shù)的支持，Zen4架構(gòu)的采用，使得其綜合性能更上一層樓。

▲相對(duì)第一代旗艦產(chǎn)品：銳龍線程撕裂者1950X，銳龍線程撕裂者Pro 7995WX的核心數(shù)量是它的6倍，內(nèi)存帶寬與PCIe帶寬則是它的4倍。

在Zen架構(gòu)問世的這8年時(shí)間里，只要每一代Zen架構(gòu)發(fā)布，除了推出像銳龍9 9950X這類面向普通用戶的消費(fèi)級(jí)處理器外，AMD也勢(shì)必將發(fā)布基于新一代Zen架構(gòu)的銳龍線程撕裂者處理器。這也令該系列產(chǎn)品的性能越來越強(qiáng)，其核心數(shù)量不僅隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)步增加，新架構(gòu)的使用也有效提升了每顆核心的IPC性能，畢竟每代Zen架構(gòu)較上一代Zen架構(gòu)的提升幅度幾乎都在10%以上，并帶來了更強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，以及對(duì)各類新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的支持。更值得一提的是，目前國(guó)內(nèi)的工作站市場(chǎng)也在高速成長(zhǎng)，根據(jù)IDC數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，從2026年到2028年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年的工作站市場(chǎng)容量增長(zhǎng)幅度都在15%以上，直到2029年，增長(zhǎng)勢(shì)頭才會(huì)有所放緩，凸顯市場(chǎng)對(duì)高性能處理器與顯卡的渴求。

▲根據(jù)IDC預(yù)測(cè)，市場(chǎng)很快將迎來工作站的成長(zhǎng)高峰期。

▲眾多游戲與動(dòng)畫、特效等數(shù)字化內(nèi)容制作公司都采用了銳龍線程撕裂者處理器，包括制作《黑神話：悟空》的游戲科學(xué)，為電影《終結(jié)者:黑暗命運(yùn)》制作后期場(chǎng)景的Blur Studio。

所以在基于Zen 5處理器架構(gòu)的AMD銳龍9000系列處理器發(fā)布約一年以后，AMD也毫不意外地為用戶帶來了第六代銳龍線程撕裂者處理器：銳龍線程撕裂者Pro 9000 WX以及銳龍線程撕裂者9000系列。其中前者面向?qū)I(yè)工作站，核心數(shù)最多、擴(kuò)展能力最強(qiáng)，完整支持安全功能、安全管理工具。銳龍線程撕裂者9000系列則面向HEDT高性能桌面平臺(tái)，即需要多線程性能的發(fā)燒友或?qū)Π踩砸蟛桓叩墓ぷ髡尽?/p>

▲銳龍線程撕裂者9000系列處理器將于2025年7月31日晚9點(diǎn)在各大平臺(tái)上市

Zen 5架構(gòu)是更新的重點(diǎn)

相對(duì)上一代產(chǎn)品，銳龍線程撕裂者Pro 9000 WX以及銳龍線程撕裂者9000系列最大的更新就是采用Zen 5架構(gòu)。首先其制造工藝由銳龍線程撕裂者7000系列所用的TSMC 5nm FinFET升級(jí)為了TSMC 4nm FinFET，提高了能效比。Zen 5架構(gòu)核心內(nèi)部改進(jìn)的重點(diǎn)在于解碼器改為2個(gè)4寬度的解碼器，在同一時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)8寬度的解碼。從Zen架構(gòu)開始，AMD使用單個(gè)4寬度解碼器已經(jīng)歷經(jīng)多代，包括Zen 4架構(gòu)都是使用的4寬度設(shè)計(jì)，在Zen 5中終于徹底改進(jìn)。相對(duì)應(yīng)的分支預(yù)測(cè)能力也大幅度提升，包括更低的延遲、更高的準(zhǔn)確性以及更大的吞吐能力等。Zen 5的分支預(yù)測(cè)啟用了更大的TAGE，每周期可以處理2個(gè)執(zhí)行的分支。同時(shí)處理器支持SMT同步多線程技術(shù)，每核心支持兩個(gè)計(jì)算線程。指令緩存方面也由于解碼器的調(diào)整，更快、更寬了?？偟膩碚f，Zen 5現(xiàn)在擁有了一個(gè)更大的前端，隨之而來的則是更多的優(yōu)化和調(diào)整工作。

▲Zen 5架構(gòu)改進(jìn)的重點(diǎn)在于解碼器升級(jí)為2個(gè)4寬度的解碼器

前端的變化帶來了更多指令的涌入，因此Zen 5的整數(shù)執(zhí)行部分更大、更寬。Zen 5的整數(shù)部分現(xiàn)在擁有8寬度的調(diào)度和退出系統(tǒng)，排序單元由之前Zen 4的4個(gè)小單元變成2個(gè)大規(guī)模單元。整數(shù)執(zhí)行部分包含3個(gè)ALU BR和3個(gè)ALU Mul乘法器與4個(gè)AGU，前代Zen 4則是2個(gè)ALU、2個(gè)ALU BR單元以及3個(gè)AGU，從規(guī)模上來看Zen 5顯然更大一些。浮點(diǎn)執(zhí)行單元方面，AMD則帶來了一個(gè)強(qiáng)大的、支持AVX-512的SIMD 512bit單元，隊(duì)列深度為384，擁有6個(gè)2周期延遲的FADD單元，每周期支持6個(gè)浮點(diǎn)指令，且延遲從3個(gè)周期減少到2個(gè)周期，整體的FP指令執(zhí)行能力也大幅度提升。浮點(diǎn)運(yùn)算能力的進(jìn)步將讓處理器在AI和科學(xué)計(jì)算方面表現(xiàn)更好。雖然Zen 4處理器也可以執(zhí)行AVX-512，但它是通過2個(gè)256bit的SIMD單元來合并實(shí)現(xiàn)的，Zen 5則擁有完整的AVX-512支持能力，而且Zen 5內(nèi)部的4條裝載流水線可以保證每個(gè)時(shí)鐘周期，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)AVX-512指令的載入。

▲Zen 5架構(gòu)的主要改進(jìn)之處——增加了執(zhí)行單元的能力，提高了L1緩存的容量與帶寬，并內(nèi)置支持AVX-512的SIMD 512bit單元。

緩存和數(shù)據(jù)處理方面，Zen 5帶來了新的48KB L1 12-way數(shù)據(jù)緩存，延遲為4周期，L1緩存總?cè)萘窟_(dá)到了每核心80KB，而Zen 4架構(gòu)處理器每顆核心的L1數(shù)據(jù)緩存容量只有32KB，且只采用8-way設(shè)計(jì)，L1緩存總?cè)萘恐挥?4KB。同時(shí)Zen 5架構(gòu)下的L1緩存帶寬翻倍，浮點(diǎn)單元帶寬翻倍（對(duì)應(yīng)浮點(diǎn)執(zhí)行部分的調(diào)整），數(shù)據(jù)預(yù)取性能得到了加強(qiáng)。在二級(jí)緩存上，Zen 5與Zen 4架構(gòu)的容量相同，依然是每顆處理器核心獨(dú)享1MB緩存，但AMD將指令緩存和數(shù)據(jù)緩存的關(guān)聯(lián)性從8-way增加到了16-way，從而提高了命中率并減少了沖突失誤。AMD還將L2到L1的帶寬從每個(gè)周期32個(gè)字節(jié)增加到64個(gè)字節(jié)，能更有效地提升執(zhí)行單元的效率。不僅如此，即使高達(dá)320次未命中，其L3緩存仍然能保持低延遲，這對(duì)于高并發(fā)工作負(fù)載來說是一個(gè)顯著的提升。和以前一樣，L3是CCD中所有核心的共享緩存，每8顆核心共享32MB，允許應(yīng)用程序利用其全部容量。

▲Zen 5架構(gòu)中的L2緩存采用16-way設(shè)計(jì)，L2到L1的帶寬翻倍，L3緩存延遲降低。

由于Zen 5架構(gòu)在分支預(yù)測(cè)方面表現(xiàn)更好，所以利用SMT技術(shù)可以提供更好的每區(qū)域性能和每瓦性能，并且大規(guī)模消除冗余指令，最大限度地減少不必要的內(nèi)核流量，從而減少能耗的浪費(fèi)。Zen 5內(nèi)核還實(shí)現(xiàn)了更智能的功率門控和更快的功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換，這有助于幫助芯片在動(dòng)態(tài)工作負(fù)載下保持高效，從而提升系統(tǒng)性能，降低功耗。結(jié)合以上幾大改進(jìn)，根據(jù)AMD官方數(shù)據(jù)，在與上一代線程撕裂者產(chǎn)品的比較中，在相同核心數(shù)量、相同工作頻率設(shè)置下，Zen 5在10個(gè)工作站基準(zhǔn)測(cè)試?yán)锲骄嵘?6%，在工作站AI推理和機(jī)器學(xué)習(xí)測(cè)試?yán)锏奶嵘哌_(dá)25%。

▲Zen 5架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了更智能的功率門控和更快的功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換，擁有更高的每瓦性能。

▲按AMD官方數(shù)據(jù)，Zen 5架構(gòu)的銳龍線程撕裂者在相同核心數(shù)量、相同工作頻率設(shè)置下較Zen 4產(chǎn)品獲得了大幅提升。

接下來，再看看新一代銳龍線程撕裂者的結(jié)構(gòu)圖，從圖中可知，完整版本的處理器將具有12個(gè)CCD，每個(gè)CCD有8顆CPU核心，12個(gè)CCD總計(jì)96顆CPU核心。所有CPU核心和外界數(shù)據(jù)的溝通交換都通過中央的IOD完成。其IOD芯片則和之前的Zen 4處理器中的那顆IOD芯片一致，依舊是TSMC N6工藝打造，IOD中布局了PCIe 5.0控制器、DDR5內(nèi)存控制器、第三代Infinity Fabric總線以及安全處理器等。12個(gè)CCD被平均分布在IOD左右，每側(cè)6個(gè)，同時(shí)單側(cè)的6個(gè)CCD也是上下各三個(gè)分布。

▲完整版銳龍線程撕裂者Pro 9995WX的芯片組成圖示，可看到由左右總計(jì)12顆小芯片也就是CCD，圍繞著中間那顆巨大的IOD芯片。

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