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AMD公布Ryzen 4000移动APU细节:性能强、能效高、省电耐用

今年1月份,AMD正式公开了很多OEM、硬件爱好者和大众都期待已久的,代号为“Renoir”的APU,是为Ryzen 4000系列移动APU,它将表现出色的Zen 2架构和成熟的Vega GPU整合在了一起,并重构了外围的I/O、供电等部分,成功地在15W这个档次的TDP限制中塞入了8个带有超线程特性的CPU核心和高频的GPU单元。

在等待产品正式上市的两个月间,不断地有跑分信息传出。前不久,我们也拿到了一台搭载Ryzen 7 4800H的机型进行测试,结果令人振奋。AMD也终于在昨日晚间正式公布Renoir APU的技术细节,带着“除了核心架构的大变动以外,Renoir身上究竟还有哪些改变之处?”这样的疑问,我们深入研究了这些资料,一窥Renoir的究竟。

更强更全面的SoC

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Renoir内部结构图

从内部结构图上面可以看到,Renoir APU整合了Zen 2 CPU、8个Vega CU和各种I/O、显示输出引擎、多媒体处理引擎,和桌面版CPU一样,SoC中还集成了SMU(系统管理单元),不过它多了FCH和Sensor Fusion Hub,前者就是APU平台的芯片组,后者用于收集各种传感器数据。

再看到I/O部分,AMD没有为Renoir APU设计PCIe 4.0总线,仍然沿用PCIe 3.0,SoC一共具有16个通道,其中8个用于接驳独显,剩下的x8由厂商自行分配,可以用于NVMe和SATA存储设备,也可连接网卡等外围设备。当然新的I/O部分肯定是少不了原生USB-C支持的,它和新版显示控制器一起合作,支持DisplayPort 1.4版本与显示流压缩技术(DSC),可以用菊花链的形式串联输出到两个4K显示器上。

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Zen 2内核架构图,较Zen的改动有使用了全新的“TAGE”分支预测器,优化过的L1指令缓存,两倍的微指令缓存,两倍的浮点单元数据宽度,第三代AGU,加大的各种调度器、指令存储队列,两倍的L1数据缓存读写带宽,单个CCX拥有两倍的L3缓存。以上这个改动促成了Zen 2相对于Zen有超过15%的IPC提升。

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在Renoir上面,单个CCX的三级缓存被削减到了4MB,相当于每个核心配备1MB的三级缓存。

就像上面这张图中的体现出来的那样,APU的CCX面积明显要比桌面版的CCX要小,这也有利于控制核心面积。

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GPU部分使用了成熟的Vega架构,不同点在于,Renoir APU上面的Vega是基于7nm工艺的,比最早的Vega要强上很多。因此这些CU也得以运行在更高的频率上,单个CU的性能提升了59%,从而以更少的CU实现了更强的性能,单精度浮点运算性能比Ryzen 3000系列移动APU要高出27%。

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多媒体引擎得到了升级,对于HEVC,它能够支持HDR/WCG(广色域)的编码,另外在编码速度上提升了31%。

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内存控制器同时支持LPDDR4x和DDR4,前者规格可到LPDDR4x-4266,后者原生支持DDR4-3200,与桌面版相同。LPDDR4x-4266可带来峰值为68.3GB/s的内存带宽,对于GPU是非常有利的。

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SoC的内部互联使用了Infinity Fabric总线,不过针对移动平台进行了调整。

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改动最终结合到一起,形成了这枚Renoir APU,在台积电N7P工艺的帮助下,它的核心面积控制在了156mm2的级别,晶体管多了两倍,但是面积却比上代小25%。

新版频率调度和电源管理,补足自身短板

要说上代APU身上有什么毛病的话,那它的电源管理和频率调度可谓是拖了相当的后腿。这次AMD着重优化了这一块,Renoir APU的调度系统有很大的改变。

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如果用一图流来表示,那么就是该高频的时候高频,该低频的时候低频。在PCMark 10的应用启动测试中,Renoir APU明显有着更好的表现——在应用开启时迅速变更至高频状态,开启后迅速回归低频状态。在节能与性能之间切换的速度提升了,并且会在低频状态保持更长时间。在测试中,其减少了59%的电能消耗量。

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新的STT(系统温度追踪,System Temperature Tracking) V2频率调度系统增加了频率缓降措施,它不是常见的PL2时间结束或触发温度墙之后强硬地直接掉到PL1,而是慢慢降低自己的功耗,直到达到PL1。当然,AMD方面给PL2换了个名字,叫做STAPM(表面温度感知电源管理,Skin Temperature Aware Power Management)Boost,而之后的“延程时间”称为STT Boost,它将会监控笔记本的表面温度,在合理范围内最高允许SoC在Boost状态下运行长达四倍的时间。

这里引用我们实测的例子,还是那台使用Ryzen 7 4800H的机子,OEM给它设定了最高62W的功耗上限,在开启烤机的瞬间,其功耗上到62W大的最高值,并维持了一段时间,然后逐渐降低到53W,并停留了一段时间,最后缓慢落到47W的PL1,在这个功耗上面稳定运行。

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Renoir APU的这套整合电源管理方案可以大幅简化OEM厂商的嵌入式控制器(EC)的设计,让厂商在调度上面做到更好。系统将会根据用户偏好、操作系统指令、BIOS及驱动报告的状况以及硬件监测情况来决定SoC的运行状况。

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处于最上层的是用户偏好,举例来说就是在Windows自带的电源管理中自行选择需要的性能模式。当然,OEM的软件也可以提供相似的调整选项。SMC将会根据偏好设定功耗上限。

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在用户层下面的是操作系统层,它会根据即将要运行的活动来调整电源状态,这里Renoir APU一共提供了三种状态,分别为正常运行、节能和深度节能。

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BIOS和驱动在操作系统和硬件层之间,前者包含OEM设置的信息,同时还会反馈系统运行状态,后者可以提供当前硬件上面的负载,比如说显卡驱动可以提供当前GPU上面正在跑3D渲染还是游戏应用。SMC会根据这些信息来调整系统电源状态。

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最下面就是硬件层,SMC将会根据当前SoC活动的信息来调整频率,当然,更高层次的调整可以影响硬件层面的调整。

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总而言之,新的频率和电源调度系统可以在让SoC反应地更迅速的同时尽可能地延长设备的续航时间。

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除了软件方面的调整外,由工艺进步和硬件设计层面给到的帮助也是相当重要的。

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AMD还给出了一系列的实测数据,参考机型为搭载Ryzen 7 4800U的联想Yoga Slim 7,对照机型为使用Core i7-1065G7的XPS 13,为了公平性,AMD调整了XPS 13的电池容量到同一水平线,后者的Ice Lake拥有Intel平台最新的电源管理技术。在PCMark 10和3DMark的测试中,Yoga Slim 7均拥有更好的表现。不过在Cinbench R20、视频回放、开屏待机和关屏待机这四个项目上仍然不及使用Core i7-1065G7的XPS 13,但相比于上代,已经有了非常大的提升了。

SmartShift:3A平台有了新的核显/独显切换机制

AMD在CES 2020上公布新APU的同时,还公布了一个新的核显/独显切换机制——SmartShift,不过当时并没有给出太多关于这套机制的信息。现在我们能够得知这套机制的原理了,首先,它是一套AMD平台独家方案,只有在使用Ryzen APU和Radeon RX显卡时才能够使用。它并不是什么显卡交火机制,只不过能够带来更好的电源效能。

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平台通过Infinity控制总线整合SoC内部和独显的状态(实际上独显通过PCIe总线发送自己的状态),两者工作在同一个虚拟域中,此时独显的电源状态将会由SoC来接管,SoC将会像管理自己的集显一样管理这颗独显的电源状态,它的性能标定由平台DPTC决定。

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它实际上是STT V2的一个组成部分。在支持SmartShift技术的机型上面,独立显卡将会提供一个新的数据源,SoC的SMC将会参考它的状态来协同调整整个平台的电源状态。在该技术的支持下,整个平台的性能可以完整的发挥出来,SoC的睿频时间也会更长。

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AMD官方介绍了一款使用SmartShift技术的机型——Dell G5 SE,它使用H系列处理器和RX 5600M显卡,将会在第二季度上市。

总结:AMD要挑战Intel最稳定的根据地之一——移动市场了

从整个Renoir APU的调整来看,AMD这回是在移动市场动真格的了。新的架构和制程带来的能效比提升让新的处理器在更低的功耗下提供更好的性能,对于散热系统有限,功耗限制严格的移动市场来说,厂商们更喜欢功耗和发热更低的产品,这样在不增加散热系统成本的前提下可以往里面塞入拥有更强悍性能的CPU。比如说,之前只有顶级游戏本才能拥有的8核16线程处理器,现在在7000元级别上面就出现了,而且表现一点都不差,根据我们的测试成绩来看,同样的45W功耗下,Ryzen 7 4800H在常见测试中毫无压力地干掉了Core i7-9750H。

上面说的还是对功耗敏感程度较低的游戏本市场,放到对功耗非常敏感的轻薄本市场中,新的Renoir APU也是有很大优势的。AMD针对原本的短板——频率调度和电源管理做了非常大的改进,从目前泄漏出来的各种成绩来看,15W的Renoir APU一点都不差,并且在续航表现上有惊喜。另外,新的制程带来的能耗比提升让8核16线程的处理器登陆15W的低功耗端成为了可能,未来的高端轻薄本将会拥有强悍的生产力。

总的来说,Renoir APU将会成为AMD在移动市场中挑战Intel的利器。当然,Intel方面也不是坐以待毙的,不管是放开Ice Lake处理器的供应还是加快Tiger Lake-U系列的上马,他们仍然在想办法围堵AMD,不过在Tiger Lake-U之前,我们将会在四月份首先见到Comet Lake-H。但从目前的情况来看,它在面对Renoir APU时并没有明显的优势,甚至我们可能会在今年看到Intel在稳稳占据了十多年的移动市场中出现一定的衰退。

AMD,Yes吗?还是等待具体产品上市的时候,再说吧。

发布者:姑苏,转转请注明出处:https://www.thedian.com/24447.shtml

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