AMD Ryzen 1800X – ASUS Crosshair VI Hero

Gde je tu AMD?

AMD je još 80tih godina proizvodio Intel  286 i 386 klonove. Neki od njih su bili veoma solidno rešenje. 1993. godine Intel je lansirao svoj prvi Pentium, nakon čega je ukinuta licenca na proizvodnju postojeće Intel arhitekture izvan njihovih fabrika.

Licenca je ostala samo za korišćenje x86 instrukcija. Ako uporedimo to sa današnjim tržištem mobilnih uređaja baziranim prevashodno na ARM setu instrukcija, shvatićemo da ARM svoju licencu izdaje mnogim proizvođačima za set instrukcija, ali i za ponuđene mikroarhitetkure, a ne proizvode čipove.

Na primer Cortex A72 je njihova mikroarhitektura koja se koristi od strane mnogih proizvođača i na taj način se pravi velika ušteda kada je u pitanju istraživanje i razvoj čipova. Ipak Intel je najveći proizvođač poluprovodnika, a ne bi bio najveći da nije zadnjih 25 godina gušio konkurenciju. Prema tome, od sredine 90tih godina AMD je morao sam da se snalazi za razvoj procesora.

AMD K5 je svojevremeno bio takmac Pentiumu, zapravo znatno brži u izvršavanju celobrojnih operacija, ali je problem bio znatno slabiji FPU, što je negativno uticalo na igre. Problem je takođe bio što se pojavio tri godine kasnije od prvog Pentiuma iako je ovo u osnovi OoO (Out Of Order) procesor, kao što su današnji, dok Pentium i to nije bio.

Tek predstavljanjem Pentiuma Pro Intel je udario temelj za današnje Core procesore. Da dobro ste pročitali, Core i7 je razvijen na osnovi Pentiuma Pro koji se pojavio sad već davne 1995.

Suštinski gledano, ovo je jako dobar dizajn, koji se pokazao kao vrlo skalabilan. Intel je vremenom dodao nove instrukcije, unapredio izvršne jedinice, povećao keš memoriju, produbio pipeline za par stanja, dodao HyperThreading tehnologiju, integrisao memorijski kontroler i smanjio proces proizvodnje sa 500nm na 14nm. Evolucija Pentiuma Pro može se ispratiti kroz Pentium II, PIII i sve Core procesore od 2005. do danas.

Poseban izlet predstavlja Netburst mikroarhitektura, implementirana u Pentium  IV, koja se ipak na kraju pokazala kao loše rešenje. AMD je u vreme kada je Intel nudio Pentium  II, zatim Celeron A sa 128K L2 keša, mogao da ponudi jedino K6, odnosno K6-2 i K6-3 na vremešnoj Socket 7 platformi, koja je mogla da podrži i stare Pentium I MMX procesore. 1999. godine AMD predstavlja potpuno novu arhitekturu, novu platformu, koja je razvijena od nule.

U pitanju je K7, odnosno Athlon. Ova skalabilna arhitektura je korišćena više od 10 godina kao osnova za buduće čipove. K7 je koristio paralelne izvršne jedinice, ukupno 3 ALU bloka i 3 AGU bloka, kao i 3 FPU bloka. ALU/AGU su bile uparene, pa su ili aritemtičko logičke operacije mogle da se izvršavaju ili kalkulacije memorijskih adresa. U suštini Athlon je posedovao nešto šire jezgro, veći IPC faktor. Interno je moguće bilo izvršiti do 6 mikrooperacija, dok je kod PIII taj broj iznosio 5. Front-end je kod oba procesora bio sličan, a maksimalan broj instrukcija koje su mogle da se dekodiraju je 3.

Athlon je kao procesor pobedio PIII po pitanju performansi i kloka, ali ne i po pitanju energetske efikasnosti i zagrevanja. Nesrećni Netburst je Intelov pokušaj da se napravi procesor sa nešto nižim IPC-om i višim klokom, koji bi kompenzovao ekstremno dugačak pipeline. U određenim periodima, zahvaljujući tome što Intel leži na parama, Northwood jezgro je moglo da se nosi i pobeđivalo je tadašnje Athlone XP, dok je prelazak na Tbred B jezgro, a kasnije na Barton, uspelo da zadrži AMD kompetentnim u ovoj trci. Izlaskom Athlona 64, odnosno Hammer arhitekture, AMD je smrsio konce Intelovim Prescottima i svim mogućim varijantama Pentiuma 4. Nije im pomogao ni sitniji proizvodni proces da pobede A64, kasnije X2 sa integrisanim memorijskim kontrolerom. AMD je sa Hammer arhitekturom uveo nove standarde, a to su 64-bitni set instrukcija, bez kojeg danas ne bi smo mogli da zamislimo većinu aplikacija, a da ne govorimo o adresaciji veće količine memorije.

Intel je u međuvremenu uvodio nove setove vektorskih instrukcija. SSE je došao sa PIII, SSE2 sa P4, SSE3 sa Prescottom,  SSE4.1 predstavljen sa 45nm Core 2 arhitekturom, SSE 4.2 sa Nehalem arhitekturom  – prvom generacijom i7 procesora.

Sunovrat AMD-a je započeo pojavljivanjem Core 2 procesora, ali se izvesni „come back“ ostvario predstavljanjem K10, odnosno Phenom ahitekture. Ipak, Phenom I, odnosno Barcelona jezgro nije bilo u stanju da parira Core 2 Quad procesorima zbog relativno niskih klokova na kojima je radilo, kao i zbog TLB bug-a, koji je oduzimao 30tak % performansi za adekvatan bugfix.

Večito kašnjenje je predstavljalo problem oduvek za AMD. Phenom II X4 koji je bio odličan procesor, pojavio se početkom 2009.  godine, kada je već lansirana prva generacija i7 procesora. Međutim, ovo je dalo prostora AMD-u da „diše“ u mainstream segmentu narednih par godina, jer je LGA1366 platforma predstavljala ipak „workstation“ klasu matičnih ploča, dok je za gaming još uvek bio popularan Core 2 Duo i Core 2 Quad. Phenom II X4 se solidno nosio sa C2Q, teško je reći da je bio brži, ali je imao barem 95% performansi uz osetno nižu cenu.

2011. godine AMD predstavlja Bulldozer, kojeg su ironično nazvali „Faildozer“. Procesori namenjeni desktop korisnicima imali su čak 8 jezgara, u takozvanoj CMT konfiguraciji.  CMT znači „Clustered based Multi Threading“. Ova tehnologija pretpostavlja korišćenje deljenih resursa od strane klastera unutar procesorskog modula. Definicija klasičnog jezgra je ovde malo izmenjena. Ovde smo imali dva jezgra u modulu koja su u stanju da procesiraju dva treda, uz korišćenje deljenog FPU bloka i deljenog front-enda. Za oba jezgra koristio se 4-way dekoder za x86 instrukcije, jedan FPU koji je u sebi sadržao dve 128-bitne FP jedinice za FMA (Fused Multiply Add) instrukcije, koje su po potrebi mogle da izvršavaju jednu 256-bitnu FMA po modulu za dva jezgra sukcesivno, dekodirane u dva mikroopa. Osim ove dve jedinice za rad sa pokretnim zarezom Bulldozer FlexFP sadrži i dve jedinice za rad sa celobrojnim vektorima, MAL 1 i MAL 2 pipeline. Throughput ove FP jedinice je upola niži od throughput-a Haswell-ovih 256-bitnih FMA3 jedinica  jednak throughput-u Sandy Bridge-ovih AVX 256-bitnih jedinica, pod uslovom da se koriste FMA setovi instrukcija na Bulldozeru, odnosno AVX na Sandy Bridgeu.

Bulldozer procesori su imali niži IPC od K10. Zapravo, single thread izvršavanje je bilo oko 15% sporije od isto klokovanog Phenoma II. S druge strane klokovi su bili oko 20% veći, pa je ukupan dobitak u single thread operacijama bio oko 5% uz nešto bolji memorijski protok i u slučaju multithreadinga, throughput je bio oko 15% veći nego na Thuban jezgru. Pored ovoga, potrošnja Bulldozera, odnosno FX8150 je bila enormna.

Donekle je stvar ispravio Piledriver sa Visherom (FX8350) koja se proizvodila od 2012. godine u 32nm, baš kao i Bulldozer. Bulldozer arhitektura predstavlja AMD-ov Netburst. Pipeline je produžen, FPU blok je deljen između dva integer jezgra, skaliranje sa 1 na 2 treda je više nego dobro, ali je problem što su single thread performanse loše, optimizacija niska, zagrevanje veliko. Vishera je donekle obuzdala potrošnju, donela je oko 10-15% veći IPC i dan danas se proizvodi kao deo ponude za učmalo desktop PC tržište. Vishera se tu našla kao neko konačno rešenje za desktop PC, sa IPC faktorom od 0,95 od K10 i znatno većim klokovima, brojem tredova itd… Da budemo jasni, Vishera FX8350 je znatno brži procesor od X6 1100T sa Thuban jezgrom, čak i na istom kloku neke stvari rade bolje iako sirova snaga po jezgru i na istom kloku nikako nije veća od prethodne generacije. Problem za tržište je nastao, jer je period Vishere trajao previše dugo, do 2017. godine.

AMD se u međuvremenu preorijentisao na grafičke karte, na APU koji u sebi sadrže Piledriver, unapređeni Steamroller ili poslednju generaciju Excavator arhitekture bazirane na Bulldozer arhitekturi iz 2011. ukombinovanih sa GPU-ovima koji poseduju HSA mogućnosti, projektovanih od strane ATI/AMD fuzije. APU se pokazao kao zanimljivo rešenje, koje bi trebalo da nudi GPGPU mogućnosti i grafičke performanse osetno veće nego što ih nudi Intel u svojim i3, i5 ili čak i7 procesorima. Međutim GPGPU ne može baš sve da pokrene, iako pojedini softveri demonstriraju zanimljive mogućnosti programabilnog grafičkog procesora i za GPU deljenog adresnog prostora HSA i hUMA.

Kako je vreme prolazilo AMD-ova gaming platforma je postajala sve mrtvija, barem kada su procesori u pitanju. Bulldozer je po pitanju  IPC faktora napredovao nekih 20% u svojoj poslednjoj reviziji, Excavatoru. Nije baš sasvim jasno zbog čega AMD nije izvršio „update“ svoje AM3+ platforme u međuvremenu. Mogli su da izbace unapređenu verziju FX-a, izrađenu u 28nm, sa Steamroller, a zatim i sa Excavator jezgrom, ali očigledno je da to ne bi donelo dovoljno poboljšanja, a klokovi bi možda bili i niži, pa bi se to svelo na maksimalnih 10tak % poboljšanja, što nije bilo vredno ulaganja novca u razvoj, već su sredstva preusmerena u razvoj potpuno nove platforme.

Da ne bi potpuno izgubili primat na tržištu čelni ljudi iz AMD-a su unajmili grupu vrhunskih inženjera još 2012. godine, među kojima je kao jedan od vodećih bio Jim Keller, poznat po razvoju K7 arhitekture, ali i kao „team leader“  K8 Hammer projekta. Originalno Zen je zamišljen kao ARM procesor, međutim ne tako davno, 2015. godine, procurela  je u javnost vest da se ipak radi o potpuno novoj x86 arhitekturi, da je testirana i da ne sadrži bitna uska grla. Tape-out je odrađen, a tržište je dugo čekalo na ovakav proizvod i na preko potrebnu konkurenciju Intelu, koji već duže vremena kažnjava tržište paprenim cenama njihovih čipova.