Zen3でキャッシュが共通化 IPCは20％向上 コア数は据え置き 新設計でどう変わるのか
今回は、最近有名なCPUメーカーであるAMDから発売される期待のCPU Ryzen5000シリーズについて情報がある程度わかってきたので紹介していこうと思います。
今回紹介するRyzen5000シリーズはついに新アーキテクチャの「Zen3」になりました。Ryzen4000シリーズはZen3になるのではとうわさされていたのですがZen２でした。そのためこの度のRyzen5000シリーズがZen３アーキテクチャを搭載した初めてのCPUになります。
- Ryzenとは
- Ryzenが安価な理由
- Zen３とZen２の変更点と強化点
- L3キャッシュが共有化
- IPCが20パーセントほど向上
- Ryzen5000シリーズのラインナップ
- 発売日
Ryzenとは
まず、Ryzenとは何かについてわからない人がいてはいけないのでRyzenとは何なのかについて紹介していきます。
Ryzenとはパソコンの中の頭脳の役割をするCPUという部品の商品名で今まではIntelのCPUがほとんどで市場のパソコンのほとんどがインテル製CPUを搭載していてあまり知られていませんでした。
そして、そのインテルが市場を独占している中Intelのライバル会社であるAMDが開発していたのがRyzenというCPUです。RyzenはIntelと同じように動作するのですが、インテルとAMDのRyzenでは設計が大きく異なります。ここは後で解説しますがこの設計によりAMDのRyzenシリーズはIntelの同等性能の製品に比べ価格が安く抑えられています。
Ryzenを搭載することでパソコンを作るときにかかるコストが少なくて済むのでRyzenを搭載したパソコンも安価になっているので現在注目されています。
また、CPUという部品にはコアと言って処理をする部分がありその数が多いだけ並列して処理を行えるため処理速度を速めることができます。AMDのRyzenではインテルにないようなたくさんのコアを積んだメニーコアなCPUも販売されているのもAMDのRyzenが注目されている理由です。
Ryzenが安価な理由
Ryzenではメニーコアを実現するために4コアまたは8コアを基本単位とするチップをたくさん作りそれらを内部で接続しあうことメニーコア化を実現してきました。（ここから紹介するのはZen2の設計でありZenアーキテクチャの設計とは多少異なります。Zenアーキテクチャーはゼペリンを基本単位としその中のCCXが最小4コア最大8コアとなっておりゼペリン内にIO関係のチップも内蔵しています。また、スレッドリッパー等の超メニーコアの製品ではこれらのゼペリンを複数個接続しあうことでメニーコアを実現しています）
Ryzenではメニーコア兼安価を実現するために4コアを基本単位とするチップを多数製造しそれらを相互に接続しあいうことでメニーコアを実現していると語りました。さらにその設計を深く見ていきます。
Ryzen（Zen2）では、処理を高速化させるためにチップレットアーキテクチャというものを採用しています。このチップレットアーキテクチャは上記の画像にある通り8コアが一つになったいわば8コアCPUを搭載しそれらをメモリやPCIeと接続するIODieを介して通信しあうことでメニーコア化しています。また、これらはインフィニティファブリックという接続を用いて接続されています。これにより8コアだったチップレットが接続されメニーコアが実現されるのです。
また、CPUには動作しない不動作コアができてしまうことがあります。Intelだとコアを無効にすることで少ないコア数で処理をさせることにし廉価版製品（セレロン等）として利用されます。しかしRyzenは仮に不動作コアがあったとしても複数個のチップレットを接続できるのでコア数を自由に操作することができます。インテルの場合メニーコアを一つのダイにて実現しようとすると難しくすべてのコアが動作するチップを作るのは難しく生産数も限られてきます。それもインテルのCPUが高くAMDのCPUが安い理由でもあります。
PCに詳しい人ならこの画像を見て気づいたと思いますが、RyzenはこのチップレットとチップレットまたはIODieとの通信にインフィニティファブリックという内部パスを用いて接続しています。そのためレイテンシが発生してしまいます。そしてこれにはメモリの速度が関係しています。RyzenのCPUの内部パスはメモリの速度に対応しています。そのため遅いメモリを用いると遅くなるというのはこの内部パスによる接続が原因です。だから、Ryzenには高速なメモリが必要なのです。
と以上のような設計がなされており、安価で高性能なCPUができています。ですが最後の分で言ったようにRyzenはメモリの速度が重要なのでメモリの速度をよく見るようにしましょう。
Zen3とZen2との変更点と強化点
Zen3とZen2では2つほど変更及び性能の強化がなされました。ここではその二つについて紹介していきます。
L3キャッシュの共有化
Zen3ではキャッシュがきょう共有化されました。上記の画像を見てください。Zen2ではキャッシュが2つになっており、それぞれのコアがL3キャッシュに接続しデータを受け渡ししています。
ですが、もう一つのほうのL3キャッシュに接続をしているコアに処理を任せる場合もう一つのL3キャッシュにデータを移動させる必要があります。しかしZen3ではキャッシュを共通化したため、どのコアからもL3キャッシュにアクセスすることができデータのやり取りによりレイテンシが軽減され高速化しています。
IPCが20パーセント向上
Zen3ではZenからZen2に代わるときに大幅にIPCが改善したとされていましたがZen2からZen3からもおよそ20パーセントのIPCの改善を果たしています。
IPCとはクロック当たりの処理のできる量のことでクロック当たりの処理が多くなることで性能が向上します。IPCの向上はシングルスレッド性能にも大きく影響する設計変更なのでより高性能になったと期待できると思います。
Ryzen5000シリーズのラインナップ
上記の画像はRyzen5000シリーズのラインナップです。
この画像には載せていませんが、今回発売されるRyzen5000シリーズは全世代のものと比べてキャッシュ全体の容量や性能に大きくかかわるコア数等の変更はありません。ですが、IPCの向上とキャッシュの向上により性能向上がうたわれているので性能が向上したことは間違いなさそうです。
発売日
Ryzen5000の発売は11月5日と予定されており10月28日には同AMDが開発するグラフィックスカードであるRadeon RX 6000シリーズについても発売をする予定です。
画像はAMDより引用
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