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Zen2 Microarchitektur.svg
Schemazeichnung der Zen-2 Microarchitektur
Produktion: seit 7. Juli 2019
Produzenten:
Fertigung: 12 nm bis 7 nm
Befehlssatz: AMD64 (x86-64)
Mikroarchitektur: x86-Prozessor
Sockel:
Namen der Prozessorkerne:
  • Matisse (Desktop-CPUs)
  • Rome/Epyc (Server-CPUs)
  • Castle Peak (Workstation-CPUs)

Zen 2 ist eine Prozessor-Mikroarchitektur (x86-64) des Unternehmens AMD. Zen 2 ist die dritte Generation der unter den Markennamen "Ryzen" und "Epyc" 2017 eingeführten ersten Generation Zen-Prozessoren. Es wurde sowohl die Herstellungsprozesstechnologie (von 14 nm / 12 nm auf 7 / 12 nm) verbessert als auch die eigentliche CPU-Mikroarchitektur. AMD hat diese Prozessorgeneration im Juni 2019 auf der Computex in Taiwan vorgestellt. Wie schon bei den Zen-1-Server bzw. -Hochleistungsprozessoren Epyc und Threadripper kommen Multi-Chip-Module zum Einsatz, diesmal auch bei den Ryzen-Arbeitsplatz-Prozessoren: Alle Ein-/Ausgabefunktionen sind in ein getrenntes E/A-"Chiplet" (I/O Die) ausgelagert, welches wie bisher in 12-nm-Prozesstechnologie (12LP, 12 nm Leading-Performance) bei Globalfoundries hergestellt wird. Die in 7-nm-Prozesstechnologie (N7) bei TSMC hergestellten CPU-Dies bestehen wie bei Zen-1-Zeppelin aus 2 × 4 Kernen (Core Complex)-Bausteinen, die über „Infinity Fabric“ genannte serielle Hochleistungsverbindungen gekoppelt werden. Der Verkauf der Ryzen-3000-Prozessoren (Codename "Matisse") begann in Anspielung auf die 7-nm-Technologie am 7. 7. 2019. Ebenfalls im Juli sollen bereits Epyc-Serverprozessoren der Generation 2 (Codename „Rome“) ausgeliefert werden.[1]

Sowohl Ryzen 3000 als auch Epyc Rome sind „sockelkompatibel“ zu den Vorgängern, passen also in Hauptplatinen für die Zen-1-Generation (AM4 bzw. SP3) und sind nach einem zuvor erfolgten BIOS-Update nutzbar. Offiziell sind A320-Boards nicht kompatibel mit Zen 2, allerdings haben alle fünf Mainboard-Hersteller entsprechende BIOS-Updates veröffentlicht. Sollen neue Funktionen wie PCIe Generation 4 genutzt werden, werden neue Hauptplatinen benötigt, AMD liefert für diesen Fall den neuen Chipsatz X570, der offiziell die erste Zen-Generation nicht mehr unterstützt, was jedoch nicht unbedingt den Tatsachen entspricht.[2] ASUS prüfte Berichten zufolge zudem, auf 19 Boards der zweiten Generation (400er-Chipsätze) PCIe 4.0 für einzelne oder alle Lanes (entsprechend PCIe-Grafikslot ×8, PCIe-Grafikslot ×16 und/oder NVMe/M.2 ×4) zu aktivieren, nahm davon jedoch wieder Abstand.[3]

Neuerungen gegenüber der ersten Generation sind: [4]

  • Unterstützung PCIe-Generation 4.0 (damit Verdoppelung der I/O-Bandbreite)
  • Ryzen-Prozessoren mit bis zu 16 CPU-Kernen
  • Verdoppelung der L3-Cache-Größe
  • Erhöhung von zwei auf drei AGU-Einheiten (Address Generation Units)
  • zwei AVX2-Ausführungseinheiten (SIMD-Einheiten mit 256 Bit Breite)
  • bedingt durch das 7-nm-Fertigungsverfahren höhere Recheneffizienz (mehr Rechenkapazität je Watt Leistungsbedarf) und geringfügig höhere maximale Taktfrequenzen

ArchitekturBearbeiten

Ryzen-CPUs auf Basis der Zen 2 Mikroarchitektur profitieren, wie auch die Vorgängergeneration, besonders von schnellem Arbeitsspeicher, weil die Taktrate des „Infinity Fabric“ direkt vom Speichertakt abhängt.[5] Schnellerer Arbeitsspeicher bedeutet dadurch auch schnelleren Datenaustausch zwischen zwei Core Complexes bzw. auch zwischen den Chiplets. Während Zen 2 für bis zu DDR4-3200 spezifiziert ist, liegt der Sweet-Spot zum Zeitpunkt der Veröffentlichung bei etwa DDR4-3600 bis DDR-3733 – bei schnellerem Speichertakt, wird das Infinity Fabric in einen asynchronen Modus geschaltet, welches die Speicherlatenz erhöht und somit die Performance nachteilig beeinflusst. Erst mit deutlich höheren Taktraten um die DDR4-4800 wird dieser Nachteil wieder relativiert, wobei hier unverhältnismäßig hohen Kosten entstehen. Mit experimentellen Vorserien-Modellen von Gigabyte sind mit Ryzen 3000 CPUs auf Socket AM4 seit September 2019 unter Standardbedingungen (Luftkühlung) bis zu DDR4-5000 möglich[6].

Ryzen 3000 "Matisse"Bearbeiten

Am 7. Juli 2019 erschienen zunächst fünf Prozessormodelle für AM4 mit 6 bis 12 Kernen, während der Ryzen 9 3950X mit 16 Kernen später im Jahr 2019 folgen sollte.[7] Im Oktober 2019 stellte AMD zwei weitere Modelle (vorerst) nur für OEMs bzw. den chinesischen Markt vor: Ryzen 9 3900 und Ryzen 5 3500X. Eine Übersicht:

Name Basis-/
Boost-Takt
Kerne/
Threads
L3-Cache PCI-Express
(PEG)
TDP
Ryzen 9 3950X 3,5/4,7 GHz 16/32 64 MByte 04.0 (x16) 105 W
Ryzen 9 3900X 3,8/4,6 GHz 12/24
Ryzen 9 39001 3,1/4,3 Ghz 065 W
Ryzen 7 3800X 3,9/4,5 GHz 08/16 32 MByte 105 W
Ryzen 7 3700X 3,6/4,4 GHz 065 W
Ryzen 5 3600X 3,8/4,4 GHz 06/12 095 W
Ryzen 5 3600 3,6/4,2 GHz 065 W
Ryzen 5 3500X2 3,6/4,1 Ghz 06/06
Ryzen 5 35003 16 MByte
1 Nur für OEMs
2 Nur für den chinesischen Markt
3 Noch nicht angekündigt aber in Indien bereits erhältlich

Die APUs der Zen-Architekturen gehören hingegen jeweils zur Vorgängergeneration, im Falle von Ryzen 3000 also zu Zen+, obwohl die Desktop-APUs Ryzen 5 3400G und Ryzen 3 3200G gemeinsam mit den oben genannten Zen2-Prozessoren vorgestellt wurden (Mobile-APUs hingegen schon ein halbes Jahr zuvor).

Epyc Generation 2 "Rome"Bearbeiten

Der Codenamen für diese Server-CPU ist Rome. Erstmalig wurde die CPU auf der Computex 2019 im Mai vorgestellt, der Erscheinungstermin ist der 7. August 2019.[8] AMD produziert hier wie in Generation 1 schon ein Multi-Chip-Modul (MCM), dieses besteht nun aus einem Ein-/Ausgabe Chip in 14-nm-Technik von Globalfoundries produziert und 8 CPU-Chips mit je 2 4fach-CoreComplex-Chips in 7-nm-Technik von TSMC produziert. Epyc-Rome kommt somit auf maximal 64 CPU-Kerne. Unverändert gegenüber Zeppelin/Generation 1 hat die CPU 8 DDR4-Hauptspeicherkanäle, die jetzt aber alle vom Ein-/Ausgabe-Chip angebunden werden, die NUMA-Konstellation wird somit deutlich einfacher gegenüber Zeppelin. AMD produziert Varianten für Ein- oder Zwei-Sockel-Systeme, so dass Systeme mit bis zu 128 CPU-Kernen aufgebaut werden können.

 
Aufbau des Multi-Chip-Moduls von Epyc Rome

Die CPU kann mit bis zu 4 Terabyte Hauptspeicher ausgestattet werden (128 GB DIMMs), ein oder zwei-Sockelsysteme haben 128 Lanes PCIe 4.0 für Ein-/Ausgabezwecke zur Verfügung. AMD-Epyc-Rome konkurriert vor allem mit Intel Xeon (Cascade Lake).[9]

Während die ersten Generation der Epyc-CPUs die Performance-Werte der im Serverumfeld dominierenden Intel Xeon – Skylake – Scalable Processors erreichte oder nur knapp übertraf, hat die Epyc-Rome-CPU bis auf einige Funktionen (z. B. keine persistenten Speichermodule, keine AVX512-Maschinenbefehle) nun teilweise erhebliche Leistungsvorsprünge gegenüber Intels Cascade Lake – Scalable Processors[10][11]

Modelle Epyc-7002Bearbeiten

Epyc-Modellnummern der 2. Generation enden auf die Ziffer "2", Modellnummern, die ein "P" angehängt haben, sind nur für Ein-Sockel-Systeme geeignet, die anderen für Ein- oder Zwei-Sockelsysteme.

Modell Kerne Threads Basistakt Max. Boosttakt TDP cTDP min-max L3-Cache
7742 64 128 2,25 GHz 3,4 GHz 225 Watt 225 – 240 Watt 256 MByte
7702 64 128 2,0 GHz 3,35 GHz 200 Watt 165 – 200 Watt 256 MByte
7702P 64 128 2,0 GHz 3,35 GHz 200 Watt 165 – 200 Watt 256 MByte
7642 48 096 2,3 GHz 3,3 GHz 225 Watt 225 – 240 Watt 256 MByte
7552 48 096 2,2 GHz 3,3 GHz 200 Watt 165 – 200 Watt 192 MByte
7542 32 064 2,9 GHz 3,4 GHz 225 Watt 225 – 240 Watt 128 MByte
7502 32 064 2,5 GHz 3,35 GHz 180 Watt 165 – 200 Watt 128 MByte
7502P 32 064 2,5 GHz 3,35 GHz 180 Watt 165 – 200 Watt 128 MByte
7452 32 064 2,35 GHz 3,35 GHz 155 Watt 155 – 180 Watt 128 MByte
7402 24 048 2,8 GHz 3,35 GHz 180 Watt 165 – 200 Watt 128 MByte
7402P 24 048 2,8 GHz 3,35 GHz 180 Watt 165 – 200 Watt 128 MByte
7352 24 048 2,3 GHz 3,2 GHz 155 Watt 155 – 180 Watt 128 MByte
7302 16 032 3,0 GHz 3,3 GHz 155 Watt 155 – 180 Watt 128 MByte
7302P 16 032 3,0 GHz 3,3 GHz 155 Watt 155 – 180 Watt 128 MByte
7282 16 032 2,8 GHz 3,2 GHz 120 Watt 120 – 150 Watt 064 MByte
7272 12 024 2,9 GHz 3,2 GHz 120 Watt 120 – 150 Watt 064 MByte
7262 08 016 3,2 GHz 3,4 GHz 155 Watt 155 – 180 Watt 128 MByte
7252 08 016 3,1 GHz 3,2 GHz 120 Watt 120 – 150 Watt 064 MByte
7232P 08 016 3,1 GHz 3,2 GHz 120 Watt 120 – 150 Watt 032 MByte

Threadripper 3000 "Castle Peak"Bearbeiten

Am 7. November 2019 stellte AMD zwei CPUs der Threadripper Reihe basierend auf Zen 2 vor. Diese Threadripper 3000 CPUs sind für den Sockel sTRX4 gebaut, der zwar mechanisch, aber nicht elektrisch mit dem Sockel TR4 der Threadripper 2000-Baureihe kompatibel ist. Ebenso kommt ein neuer Chipsatz, genannt TRX40 mit 88 PCIe 4.0 Lanes (davon 72 verfügbar) zum Einsatz. Es werden also neue Hauptplatinen benötigt, und Threadripper-Systeme der ersten Zen-Generation können nicht mit diesen CPUs aufgerüstet werden. Die CPUs führen im Unterschied zu Epyc nur vier DDR4-Hauptspeicherkanäle nach außen, unterstützten aber ebenso ECC-Speichermodule.[12][13][14]

Name Basis-/
Boost-Takt
Kerne/
Threads
L3-Cache PCI-Express
(PEG)
TDP
TR 3970X 3,7/4,5 GHz 32/64 128 MB 88 4.0 (x16) 280 W
TR 3960X 3,8/4,5 GHz 24/48 128 MB 88 4.0 (x16) 280 W

Siehe auchBearbeiten

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. https://www.nextplatform.com/2019/05/30/amd-puts-epyc-in-the-hpc-drivers-seat/
  2. https://www.pcgameshardware.de/Mainboard-Hardware-154107/Specials/Ryzen-3000-B350-X370-Kompatibilitaet-1294036/
  3. https://www.gamestar.de/artikel/pci-express-40-offenbar-doch-auf-aelteren-am4-mainboards-moeglich,3346453.html
  4. https://www.anandtech.com/show/14525/amd-zen-2-microarchitecture-analysis-ryzen-3000-and-epyc-rome/2
  5. https://premiumbuilds.com/ram/best-ram-for-ryzen-3000
  6. Roman Hartung: 5000 MHz RAM Takt mit RYZEN 3900X. In: der8auer. Abgerufen am 7. Oktober 2019.
  7. https://www.heise.de/newsticker/meldung/AMD-Prozessor-Ryzen-3000-Ab-7-Juli-auf-Intel-Jagd-ab-September-auch-mit-16-Kernen-4443362.html
  8. https://www.heise.de/newsticker/meldung/AMD-Server-CPUs-Epyc-7002-Mit-Zen-2-an-Intel-vorbei-4489732.html
  9. Timothy Prickett Morgan: AMD Doubles Down – And Up – With Rome Epyc Server Chips (englisch) nextplatform.com. 7. August 2019. Abgerufen am 7. September 2019.
  10. https://www.servethehome.com/amd-epyc-7002-series-rome-delivers-a-knockout/
  11. https://www.heise.de/newsticker/meldung/AMD-Epyc-7002-Benchmark-Rekorde-und-viele-neue-Server-4491611.html
  12. Threadripper 3rd Generation is Here, Plus the Fastest Ryzen CPU Ever - IGN. Abgerufen am 7. November 2019 (englisch).
  13. Paul Alcorn 2019-11-07T14:00:02Z CPUs: AMD Unveils Threadripper 3960X and 3970X, Ryzen 9 3950X Details, and Athlon 3000G. Abgerufen am 7. November 2019 (englisch).
  14. Ryzen-Threadripper-3000 32-Kern Prozessor für 2000 USD. Abgerufen am 8. November 2019.