1. Architettura AMD Ryzen 2
La seconda generazione di CPU mainstream di casa AMD, nome in codice Pinnacle Ridge, rappresenta l'evoluzione di Zen, l'architettura che ha segnato la rinascita del chipmaker di Sunnyvale consentendogli di tornare a rivaleggiare, quasi alla pari, con il titanico avversario di sempre, Intel.
| CPU | Core/Thread | Base Clock | Turbo Clock | L2 | L3 | TDP | Dissipatore |
| Ryzen 7 2700X | 8/16 | 3,7GHz | 4,3GHz | 4MB | 16MB | 105W | Prism RGB |
| Ryzen 7 2700 | 8/16 | 3,2GHz | 4,1GHz | 4MB | 16MB | 65W | Spire RGB |
| Ryzen 5 2600X | 6/12 | 3,6GHz | 4,2GHz | 3MB | 16MB | 95W | Spire |
| Ryzen 5 2600 | 6/12 | 3,4GHz | 3,9GHz | 3MB | 16MB | 65W | Stealth |
Con l'architettura Zen+, infatti, gli ingegneri sono riusciti a migliorare i punti nei quali si registrava un maggiore distacco rispetto alla controparte Intel, intervenendo molto sulle latenze della cache e delle RAM e portando ai seguenti risultati:
- la latenza della cache L1 è stata ridotta approssimativamente del 13%;
- la latenza della cache L2 è stata ridotta approssimativamente del 34%;
- la latenza della cache L3 è stata ridotta approssimativamente del 16%;
- la latenza delle RAM è stata ridotta approssimativamente dell'11%;
- le prestazione sul singolo thread sono migliorate di circa il 3%;
- introduzione del supporto ufficiale allo standard JEDEC DDR4-2933.
La conseguenza di tali miglioramenti ha permesso, tra le altre cose, di compensare in parte il gap con Intel in ambito videoludico, soprattutto alle risoluzioni più basse che sono maggiormente influenzate dall'efficienza della CPU.
Il nuovo processo produttivo a 12nm utilizzato da GlobalFoundries ha consentito di incrementare le prestazioni dei transistor di circa il 10-15% rispetto alla precedente tecnologia a 14nm, ottenendo frequenze operative maggiori e riducendo la potenza elettrica richiesta a parità di frequenza.
Concretamente si possono apprezzare i seguenti benefici:
- incremento della frequenza fino a +300MHz in tutte le condizioni d'impiego;
- riduzione della tensione necessaria di 50mV;
- possibilità di overcloccare tutti i core fino a 4,2GHz.
A parità di clock la nuova generazione di processori AMD assorbe circa l'11% di corrente in meno rispetto all'analogo modello di precedente generazione, il che si traduce in un incremento delle prestazioni a parità di TDP di circa il 16%.
L'attuale modello di punta della nuova generazione di processori Ryzen 2, il 2700X, ha un TDP di 105W, ovvero 10W in più rispetto a quelli dichiarati per il Ryzen 7 1800X.
Ciò evidenzia che, nonostante il nuovo processo produttivo ed il miglioramento dell'efficienza energetica, l'incremento del clock operativo tra i 300 ed i 500MHz, variabili a seconda del numero di core utilizzati, ha comportato comunque un innalzamento dei consumi.
Ad ogni modo, a fronte dei 10W in più richiesti, il nuovo sistema di controllo dinamico delle frequenze denominato Precision Boost 2 consente di innalzare, compatibilmente con la temperatura operativa, la frequenza a livelli ben superiori rispetto alla precedente generazione e con molti più thread attivi.
AMD SenseMI Technology
I nuovi processori Ryzen utilizzano una griglia di sensori, tutti interconnessi tra loro, in grado di misurare le grandezze d'interesse con una precisione di 1mA, 1mV, 1mW e 1 °C, rispettivamente, per corrente, tensione, potenza e temperatura con una frequenza di rilevazione di 1kHz, ossia 1000 letture al secondo.
In questo modo le prestazioni possono essere spinte sempre al massimo salvaguardando, al contempo, l'incolumità termica ed elettrica di ogni area del processore.
Precision Boost 2
La precedente versione di Precision Boost, introdotta con l'architettura Zen, consentiva di regolare la frequenza della CPU su intervalli di 25MHz, tuttavia questo algoritmo aveva solo due condizioni:
- fino a 2 thread attivi (Precision Boost);
- 3 o più core attivi (all-core boost).
Accertato, inoltre, che solitamente vengono utilizzati tre o più core anche in condizioni di basso carico, il Precision Boost era poco utilizzato anche se le condizioni elettriche e termiche avrebbero consentito il suo impiego.
La tecnologia Precision Boost 2 utilizza sempre lo step da 25MHz, ma piuttosto che focalizzarsi sul numero di thread attivi, cerca di raggiungere la più alta frequenza possibile compatibilmente con i parametri elettrici e termici.
In tal modo, qualora la potenza assorbita e la temperatura rientrassero nei range ammissibili, avremo un incremento della frequenza operativa anche quando tutti i 16 thread sono attivi.
Dal grafico realizzato da AMD si nota chiaramente il differente comportamento tra la vecchia e la nuova generazione di CPU Ryzen; mentre il 1800X rientrava immediatamente al clock standard appena il carico superava i due thread, il 2700X e gli altri processori che beneficiano del nuovo sistema di overclock dinamico hanno molto più margine, riuscendo a raggiungere in piena sicurezza anche i 4GHz con la CPU impegnata al massimo delle sue capacità.
Extended Frequency Range 2 (XFR2)
L'incremento prestazionale derivante dall'impiego della tecnologia Precision Boost 2 è dovuto ad un algoritmo che, tenendo in considerazione vari parametri, spinge la frequenza operativa entro dei limiti imposti da AMD, comunque piuttosto conservativi per far fronte a tutti i possibili scenari ambientali.
I parametri ambientali sono però estremamente variabili e dipendono sia dal tipo di dissipatore impiegato, sia dalla ventilazione interna al case che dalla temperatura della stanza in cui la postazione si trova ad operare.
Gli utenti che si trovano ad operare in una condizione ideale per tutti e tre gli aspetti sopra indicati potranno beneficiare di un'ulteriore spinta, fornita dalla tecnologia XFR2.
Tale sistema non va tuttavia ad innalzare il clock, già piuttosto elevato, ma estende piuttosto il tempo e il numero di core per i quali una data frequenza può essere mantenuta con il conseguente risultato che la frequenza media sarà sensibilmente più alta.
Come per Precision Boost 2, anche XFR2 può agire indipendentemente dal numero di thread attivi contrariamente a quanto accadeva con l'algoritmo XFR impiegato sulla precedente generazione.
Il risultato è un incremento medio delle prestazioni di circa il 7% passando da un dissipatore standard ed una temperatura ambiente di 32 °C ad un dissipatore di fascia alta e temperatura ambiente di 20 °C.
Neural Net Prediction e Smart Prefetch
Le funzioni speculative delle moderne CPU hanno di recente destato preoccupazioni con l'arrivo di autentici flagelli quali Spectre e Meltdown.
Sebbene i punti di vulnerabilità siano stati più o meno protetti, le funzioni di predizione sono fondamentali per velocizzare l'esecuzione delle applicazioni.
La CPU non fa altro che predire ed eseguire, in funzione di uno storico basato sui comportamenti abituali dei programmi e dell'utente, quella che, con tutta probabilità, sarà la prossima operazione prima che questa venga effettivamente richiesta, sfruttando, così, anche i momenti in cui la stessa non è impegnata.
Con la nuova architettura Zen+, AMD ha introdotto una rete neurale che ha il compito di apprendere le "abitudini" dell'utilizzatore e predire con intelligenza la prossima operazione che sarà richiesta.
tCTL Offset
Come già osservato sui modelli dotati di XFR della precedente generazione, anche il Ryzen 7 2700X presenta un offset sui sensori di temperatura; si tratta di una maggiorazione di +10 °C contro i +20 °C del 1800X e 1700X.
Tale valore è implementato nel BIOS della scheda madre e condiziona quindi per eccesso la temperatura rilevata ed inviata ai sistemi di controllo, consentendo di gestire il clock dinamico con un margine di sicurezza.
Ricordiamo, infine, che le CPU Ryzen non impiegano l'odiata pasta termica per garantire il contatto tra il silicio e l'IHS, ma una raffinata saldatura in lega di Indio, un metallo particolarmente raro e molto simile allo zinco, ma estremamente malleabile.
