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Esta semana continuamos nuestra cobertura de la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido (ISSCC), que tuvo lugar en San Francisco, California. Este evento reunió a grupos del mundo académico y de la industria para presentar sus mejores y más recientes investigaciones y desarrollos.
Como muestra el programa de la conferencia, se presentaron muchos nuevos circuitos, arquitecturas y procesadores de semiconductores, así como evaluaciones de rendimiento más completas.
Los artículos presentados incluyen el núcleo Zen 4c de AMD, que puede resultar familiar ya que se ha incluido, por ejemplo, en los procesadores de la serie 9004 o en el procesador «Bergamo» centrado en la nube en los últimos años. Este artículo analiza el documento ISSCC de AMD para brindar a los diseñadores más contexto sobre lo que ofrece el núcleo Zen 4c y cómo los ingenieros de AMD pudieron lograrlo.
Más núcleos para la computación en la nube
A medida que el enfoque se desplaza cada vez más hacia la computación en la nube, los enfoques tradicionales para el diseño de procesadores están comenzando a volverse obsoletos, ya que la cantidad de núcleos puede superar el rendimiento de los núcleos individuales. Por el contrario, los dispositivos basados en el borde pueden beneficiarse de un núcleo de procesador pequeño pero potente.
Cuando se requiere un bajo rendimiento por núcleo, el Zen 4c puede ofrecer un rendimiento mayor en comparación con el núcleo Zen 4.
Estos mercados son donde AMD espera que el núcleo Zen 4c pueda prosperar. En comparación con la arquitectura Zen 4 anterior, el Zen 4c es totalmente ISA y compatible con funciones, lo que permite una transición más fácil hacia y desde el software Zen 4 y Zen 4c. Además, se utiliza el mismo proceso TSMC de 5 nm, con mayor énfasis en el área y la eficiencia energética.
El tamaño más pequeño del núcleo Zen 4c permite más núcleos por chip, lo que en última instancia mejora el rendimiento informático en aplicaciones de computación en la nube.
En términos de características, el núcleo del Zen 4c es muy similar al Zen 4 normal, con la principal diferencia en el caché L3. En comparación con el Zen 4, el núcleo Zen 4c sólo tiene 2 MB de caché L3, mientras que el Zen 4 tiene 4 MB. Sin embargo, esta compensación se ve compensada por el mayor número de núcleos posibles con la arquitectura central Zen 4c.
Diseño optimizado para el área
Para admitir chips con un alto número de núcleos, Zen 4c requería una optimización agresiva. Se guardaron dos transistores en cada celda SRAM mediante el uso de una arquitectura de doble bombeo para realizar lecturas y escrituras en un ciclo de reloj. Esto permitió una reducción del 40% en el área macro y solo redujo la velocidad del reloj en un 20%.
Al cambiar a celdas SRAM de 6T, los ingenieros de AMD pudieron reducir el tamaño de un solo núcleo en un 35% gracias a requisitos de sincronización relajados.
Si bien una frecuencia de reloj más baja no es necesariamente algo bueno, un reloj más bajo significa en última instancia más área y reducción de energía por núcleo debido a un 50% menos de fugas y un 25% menos de capacitancia de conmutación. En última instancia, el núcleo Zen 4c informó un área central un 35% más pequeña en el mismo nodo de proceso.
La mayor eficiencia del área finalmente permitió a los ingenieros de AMD duplicar el número de núcleos en un chiplet Zen 4c manteniendo la misma cantidad de caché L3 y aumentando el área total en solo un 10%.
En comparación con el Zen 4, el núcleo Zen 4c mejora el área y la eficiencia energética para chips de procesador más densos.
El chiplet Zen 4c resultante demostró un aumento de rendimiento del 9 % con respecto a los chiplets Zen 4, lo que demuestra la eficacia del núcleo en aplicaciones informáticas. Normalizado en cuanto a área y rendimiento, el Zen 4c muestra una mejora del 25% y el 9% con respecto a las arquitecturas Zen 4, respectivamente, allanando el camino para procesadores de alto número de núcleos mejores y más eficientes en aplicaciones de computación en la nube.
Eficiencia informática con bajo consumo de energía.
Los diseñadores que tengan curiosidad por el rendimiento de los núcleos Zen 4c pueden mirar los procesadores AMD EPYC serie 9004 o los procesadores móviles serie 7000 para evaluar el rendimiento de los nuevos núcleos. Por lo que sabemos ahora, podemos ver que los núcleos Zen 4c sobresalen en aplicaciones que requieren informática eficiente.
Todas las imágenes utilizadas son cortesía de ISSCC y AMD.
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