Innovatives Design

„Zen“ ist unsere hybride Multi-Chip-Architektur, die es AMD ermöglicht, separate Innovationswege zu verfolgen, um konsequent neue und leistungsstarke Produkte zu liefern. Dank „Zen“ kann AMD weiterhin führende Performance, Skalierbarkeit und Effizienz über ein breites Spektrum von Desktop-, Server- und Mobilprozessoren für Privat- und Geschäftskunden bieten. 

Vorteile

Performance

Mit einer Kern-Engine, die gleichzeitiges Multithreading für zukunftsweisende Workloads unterstützt, einem innovativen Cache-System und Vorhersage durch neuronale Netze zur Senkung der effektiven Latenz, einem konsequenten Fokus auf Effizienz und einer beeindruckenden Performance pro Watt ist „Zen“ eine skalierbare Architektur, die kontinuierlich verbessert werden kann. 

Skalierbarkeit

AMD hat eine radikal neue Idee für x86-Prozessoren entwickelt: Chiplets. Anstatt größere monolithische Chips zu bauen, investierte AMD in eine Strategie zur Verwendung von Prozessorbausteinen, so genannten Chiplets. Jedes Chiplet beherbergt eine Anzahl von „Zen“-basierten Kernen und es können weitere Chiplets zu einem Paket hinzugefügt werden, um einen Modellprozessor mit höherer Performance zu schaffen.  

Effizienz 

Bei AMD unterliegt unser Kerndesign einer kontinuierlichen Optimierung. Durch die Entkopplung unserer Kern- und E/A-Entwicklungsprozesse konnten wir den CPU-Chip verkleinern und Varianten davon für Performance oder Energieeffizienz optimieren. Die Platzierung jedes Transistors und die Zuweisung jedes Mikrowatts Leistung vom Prozessor zur Plattform sind Beweis für das Engagement von AMD für Effizienz.

Generationen

AMD Ryzen™
Desktop-Prozessor AMD Ryzen 1000 AMD Ryzen 3000 AMD Ryzen 5000 AMD Ryzen 7000/8000 AMD Ryzen 9000
Kernarchitektur „Zen“ „Zen 2“ „Zen 3“ „Zen 4“ „Zen 5“
CPU-Prozesstechnologie 14 nm 7 nm 7 nm 5 nm/4 nm 4 nm
IPC-Verbesserung gegenüber der vorherigen Generation k. A. ~15 %2 ~19 %3 ~13 %1 ~16 %10
AMD EPYC™
Produkt AMD EPYC 7001 AMD EPYC 7002 AMD EPYC 7003 AMD EPYC 9004, 8004 AMD EPYC 9005
Kernarchitektur „Zen“ „Zen 2“ „Zen 3“ „Zen 4“ und „Zen 4c“ „Zen 5“ und „Zen 5c“
CPU-Prozesstechnologie 14 nm 7 nm 7 nm 5 nm 4/3 nm
IPC-Verbesserung gegenüber der vorherigen Generation k. A. ~24 %4 ~19 %5 ~14 %6 ~37 % (ML/HPC)
~17 % (Enterprise)11

Die Entwicklung der „Zen“-Architektur

Die historische „Zen“-Architektur stellte ein Umdenken beim Designansatz für Prozessoren dar und brachte einen unvorstellbaren Leistungszuwachs gegenüber früheren AMD Produkten. Die ersten AMD Ryzen™ Prozessoren kamen 2017 auf den Markt und haben Gaming, Produktivität und Kreativität revolutioniert. Die „Zen“-Architektur ist die Grundlage für jeden heute erhältlichen AMD Prozessor, von AMD Ryzen™ für Desktop- und Notebook-Prozessoren für Privatanwender bis hin zu AMD EPYC™ für Server und AMD Threadripper™ für Workstations. Alles begann mit „Zen“.

„Zen 5“-Architektur

Die hochmoderne 4-nm-Fertigungstechnologie ermöglicht mit AMD Ryzen 9000-Serie Prozessoren die weltweit leistungsfähigsten und effizientesten Desktop-Prozessoren. Zu den Verbesserungen gehören eine bessere Genauigkeit und Latenz bei der Verzweigungsvorhersage, ein höherer Durchsatz mit breiteren Pipelines und Vektoren sowie eine erweiterte Fenstertiefe im gesamten Design für mehr Parallelität. Infolgedessen wurden Single-Thread-IPCs von Generation zu Generation um ca. 16 % erhöht.

AMD EPYC™ 9005 Prozessoren, die neueste EPYC Generation mit zweistelliger Steigerung der IPC-Performance im Vergleich zu den Vorgängern11, nutzen die innovative „Zen 5“ Kernarchitektur für herausragende Effizienz bei Rechenzentrums-, Cloud- und KI-Auslastungen. Sie sind für verschiedene Geschäftsanforderungen geeignet und bieten konkurrenzfähige Preise, x86-Kompatibilität und umfangreiche Funktionen mit unterschiedlichen Kernzahlen, Frequenzen, Cache-Kapazitäten und TDP-Leveln.

„Zen 4“-Architektur

Mit AMD Ryzen wurde eine führende 5-nm-Fertigungstechnologie entwickelt. AMD Ryzen 7000-Serie Prozessoren bieten eine beeindruckende maximale Taktrate von bis zu 5,7 GHz7. Dank der grundlegenden Umgestaltung wichtiger Teile des Chips, wie dem Frontend, der Ausführungs-Engine, der Lade-/Speicher-Hierarchie und einem generationsübergreifend verdoppelten L2-Cache auf jedem Kern, kann der Chip eine Steigerung der IPCs um bis zu 13 % im Vergleich zum Vorgängermodell liefern. In Kombination mit der Erhöhung des Takts um 800 MHz gegenüber der letzten Generation kann dies bis zu 29 % mehr Single-Thread-Performance bedeuten.

AMD EPYC Prozessoren der 4. Generation beinhalten bis zu 128 „Zen 4“- oder „Zen 4c“-Kerne mit herausragender Speicherbandbreite und Kapazität.  Die innovative AMD Chiplet-Architektur ermöglicht energieeffiziente High-Performance-Lösungen, die für die unterschiedlichsten Computing-Anforderungen optimiert sind. Diese Kerne stellen einen bedeutenden Fortschritt gegenüber der letzten Generation dar und unterstützen zunehmend komplexe Anwendungen wie maschinelles Lernen und Inferenz.

„Zen 3“

„Zen 3“ hatte sein Debüt mit AMD Ryzen 5000-Serie Desktop-Prozessoren und erhöhte die maximale Taktrate auf 4,9 GHz. Diese umfassende Designüberarbeitung führte zu weiteren 19 % mehr IPCs. Außerdem wurde ein neues „vereinheitlichtes komplexes“ Design entwickelt, das die Latenzzeiten zwischen Kern zu Kern und Kern zu Cache deutlich reduzierte. Von dieser Änderung profitierten insbesondere latenzkritische Anwendungen wie PC-Spiele, da Aufgaben jetzt direkten Zugriff auf doppelt so viel L3-Cache haben wie unter „Zen 2“.

„Zen 3+“ wurde auf das neuere 6-nm-Fertigungsverfahren umgestellt. Mit Fokus auf mobilen Nutzern lag der Schwerpunkt neben hoher Performance und Performance pro Watt besonders auf der Effizienz. Dies zeigte sich bei den AMD Ryzen 6000-Serie Prozessoren für Mobilgeräte. Notebooks mit diesen Prozessoren bieten bis zu 29 Stunden Videowiedergabe im Akkubetrieb.8 Außerdem liefern sie in flachen und leichten Notebooks außergewöhnliche Performance.

„Zen 2“

Die Ryzen 3000-Serie Desktop-Prozessoren profitierten von einer umfassenden Überarbeitung der Kerne, wodurch die L3-Cache-Kapazität (auf bis zu 32 MB), der Gleitkommadurchsatz (auf 256 Bit), die OpCache-Kapazität (auf 4K) und die Infinity Fabric-Bandbreite (auf 512 Bit) verdoppelt wurden. Sie enthielt auch eine neue TAGE-Verzweigungsvorhersage. All diese Verbesserungen trugen zu einer erheblichen Steigerung der IPCs um 15 % bei. Da diese Prozessoren vom neuen 7-nm-Fertigungsknoten profitieren, stiegen die maximalen Taktraten auf 4,7 GHz. 

„Zen“

Die ursprüngliche Einführung der „Zen“-Architektur bei den Ryzen 1000-Serie Desktop-Prozessoren bot Taktraten von bis zu 4 GHz und wurde auf dem 14-nm-Fertigungsknoten hergestellt. Ein Jahr später folgte die Ryzen 2000-Serie mit der aktualisierten „Zen+“-Architektur, die auf den 12-nm-Knoten reduziert wurde und im Vergleich zu ihrem Vorgänger höhere Taktraten mit etwa 3 % mehr IPCs (Anweisungen pro Takt) lieferte. Trotz dieser bescheidenen Steigerung bot er dank Updates wie Precision Boost 2 und XFR 2 eine bis zu 15 % höhere Spiele-Performance, unter anderem dank einer Erhöhung der Taktrate auf 4,3 GHz.

Portfolio

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Fußnoten
  1. „Max. Boost“ bezeichnet bei AMD Ryzen Prozessoren die höchste Taktrate, die von einem Prozessorkern erreicht werden kann, der Einzelprozesse stoßweise verarbeitet. „Max. Boost“ wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, z. B. Wärmeleitpaste, Systemkühlung, Mainboard-Konzept und BIOS, neueste AMD Chipset-Treiber und neueste Betriebssystem-Updates. GD-150  
  2. Systeme mit AMD „Zen 2“ CPU erzielten ca. 15 % höhere Werte als frühere AMD „Zen“ Generationen (Ergebnisse geschätzt nach SPECint®_base2006). SPEC und SPECint sind eingetragene Marken der Standard Performance Evaluation Corporation. Siehe www.spec.org. GD-141 
  3. Tests durchgeführt im AMD Leistungslabor am 01.09.2020. IPC ausgewertet mit einer Auswahl von 25 Workloads bei einer festen Taktfrequenz von 4 GHz auf „Zen 2“ Ryzen 7 3800XT und „Zen 3“ Ryzen 7 5800X Desktop-Prozessoren mit 8 Kernen, konfiguriert mit Windows® 10, NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti (451.77), Samsung 860 Pro SSD und 2 x 8 GB DDR4-3600. Ergebnisse können abweichen. R5K-003 
  4. Basiert auf internen Tests von AMD. Durchschnittliche Performance-Verbesserung pro Thread bei ISO-Frequenz auf einer AMD EPYC™ Plattform der 2. Generation mit 32 Kernen und 64 Threads, im Vergleich zu einer AMD EPYC™ Plattform der 1. Generation mit 32 Kernen und 64 Threads, gemessen mit einer ausgewählten Reihe von Auslastungen, einschließlich Teilkomponenten von SPEC CPU®2017_int und repräsentativen Server-Auslastungen. SPEC® und SPEC CPU® sind eingetragene Marken der Standard Performance Evaluation Corporation. Weitere Informationen unter www.spec.org. ROM-236 
  5. Basiert auf internen Tests von AMD am 01.02.2021, durchschnittliche Performance-Verbesserung bei ISO-Frequenz auf einem AMD EPYC™ 72F3 (8 Kerne/8 Threads, 3,7 GHz), im Vergleich zu einem AMD EPYC™ 7F32 (8 Kerne/8 Threads, 3,7 GHz), pro Kern, Single-Thread, mithilfe eines Pakets an Workloads einschließlich SPECrate®2017_int_base, SPECrate®2017_fp_base und reprä​sentativer Server-Auslastungen. SPEC® und SPECrate® sind eingetragene Marken der Standard Performance Evaluation Corporation. Weitere Informationen unter spec.org. MLN-003 
  6. EPYC-038: Basiert auf internen Tests von AMD am 19.09.2022: Performance-Verbesserung im geometrischen Mittel bei gleicher Festfrequenz auf einer AMD EPYC™ 9554 CPU der 4. Generation im Vergleich zu einer AMD EPYC™ 7763 CPU der 3. Generation unter Verwendung ausgewählter Auslastungen (33) einschließlich gesch. SPECrate®2017_int_base, gesch. SPECrate®2017_fp_base und repräsentativer Server-Auslastungen. SPEC® und SPECrate® sind eingetragene Marken der Standard Performance Evaluation Corporation. Weitere Informationen unter spec.org. 
  7. „Max. Boost“ bezeichnet bei AMD Ryzen Prozessoren die höchste Taktrate, die von einem Prozessorkern erreicht werden kann, der Einzelprozesse stoßweise verarbeitet. „Max. Boost“ wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, z. B. Wärmeleitpaste, Systemkühlung, Mainboard-Konzept und BIOS, neueste AMD Chipset-Treiber und neueste Betriebssystem-Updates. GD-150
  8. Siehe Ergebnisse: https://results.bapco.com/results/benchmark/MobileMark_2018
  9. Basiert auf Tests vom AMD Leistungslabor am 11.04.2022. Akkulaufzeit ermittelt in Stunden an ununterbrochener lokaler 1080p-Videowiedergabe mit einem HP EliteBook 865 G9, ausgestattet mit einem AMD Ryzen 7 PRO 6850U Prozessor mit Radeon 680M Grafikeinheit, einem 76-Wh-Akku, einer Bildschirmhelligkeit von 150 cd/m2, einer 256-GB-Festplatte, 8 GB Arbeitsspeicher, Win 10 Pro, einer Videoauflösung von 1.920 x 1.200 x 60 Hz und mit einem auf „bessere Akkuleistung“ eingestellten Energiesparregler. Tatsächliche Akkulaufzeiten hängen von verschiedenen Faktoren ab, u. a. Systemkonfiguration und -nutzung, Software, Betriebsbedingungen, Drahtlos-Funktionalität, Einstellung der Energieverwaltung, Bildschirmhelligkeit. Die maximale Kapazität des Akkus nimmt naturgemäß mit der Zeit und der Nutzung ab. RMP-39
  10. Tests durchgeführt im AMD Leistungslabor im Mai 2024. „Zen 5“-System konfiguriert mit: Ryzen 9 9950X, GIGABYTE X670E AORUS MASTER Mainboard, Ausgewogen, DDR5-6000, Radeon RX 7900 XTX, VBS EIN, SAM EIN, KRAKENX63 im Vergleich zu „Zen 4“-System konfiguriert mit: Ryzen 7 7700X, ASUS ROG Crosshair X670E Mainboard, Ausgewogen, DDR5-6000, Radeon RX 7900 XTX, VBS EIN, SAM EIN, KRAKENX62 {FixedFrequency = 4,0 GHz}. Zu den getesteten Anwendungen gehören: Handbrake, League of Legends, Far Cry 6, Puget Adobe Premiere Pro, 3DMark Physics, Kraken, Blender, Cinebench (n-thread), Geekbench, Octane, Speedometer und WebXPRT. Systemhersteller wählen möglicherweise andere Konfigurationen, was zu anderen Ergebnissen führen kann. GNR-03
  11. 9xx5-001: Basierend auf internen Tests von AMD vom 10.09.2024, Performance-Verbesserung im geometrischen Mittel (IPC) bei Festfrequenz.
    - EPYC CPU der 5. Generation IPC-Steigerung im Generationenvergleich bei Unternehmens- und Cloud-Serverauslastungen von 1,170 x (geometrisches Mittel) mit ausgewähltem Satz von 36 Auslastungen und geometrisches Mittel der geschätzten Bewertung für Gesamt- und alle Teilmengen von SPECrate®2017_int_base (geometrisches Mittel), geschätzte Bewertungen für Gesamt- und alle Teilmengen von SPECrate®2017_fp_base (geometrisches Mittel), Bewertungen für serverseitige Java Multi-Instanz max. Vorgänge/Sek, repräsentative Cloud-Server-Auslastungen (geometrisches Mittel) und repräsentative Unternehmensserverauslastungen (geometrisches Mittel).
    „Genoa“ Konfiguration (alle NPS1): EPYC 9654 BIOS TQZ1005D 12c12t (1c1t/CCD in 12+1), FF 3 GHz, 12 x DDR5-4800 (2Rx4 64 GB), 32 Gbit/s xGMI;
    „Turin“ Konfiguration (alle NPS1): EPYC 9V45 BIOS RVOT1000F 12c12t (1c1t/CCD in 12+1), FF 3 GHz, 12 x DDR5-6000 (2Rx4 64 GB), 32 Gbit/s xGMI
    Unter Verwendung von Performance-Determinismus und dem Performance-Governor auf Ubuntu® 22.04 mit 6.8.0-40-generic Kernel Betriebssystem für alle Auslastungen.
    - EPYC der 5. Generation IPC-Steigerung im Generationenvergleich bei ML-/HPC-Server-Auslastungen von 1,369 x (geometrisches Mittel) mit ausgewähltem Satz von 24 Auslastungen und geometrisches Mittel von repräsentativen ML-Server-Auslastungen (geometrisches Mittel) und repräsentativen HPC-Server-Auslastungen (geometrisches Mittel). „Genoa“ Konfiguration (alle NPS1) „Genoa“ Konfiguration: EPYC 9654 BIOS TQZ1005D 12c12t (1c1t/CCD in 12+1), FF 3 GHz, 12 x DDR5-4800 (2Rx4 64 GB), 32 Gbit/s xGMI;
    „Turin“ Konfiguration (alle NPS1):   EPYC 9V45 BIOS RVOT1000F 12c12t (1c1t/CCD in 12+1), FF 3 GHz, 12 x DDR5-6000 (2Rx4 64 GB), 32 Gbit/s xGMI
    Unter Verwendung von Performance-Determinismus und dem Performance-Governor auf Ubuntu 22.04 mit 6.8.0-40-generic Kernel Betriebssystem für alle Auslastungen, mit Ausnahme von LAMMPS, HPCG, NAMD, OpenFOAM, Gromacs, die 24.04 mit 6.8.0-40-generic Kernel verwenden.
    SPEC® und SPECrate® sind eingetragene Marken der Standard Performance Evaluation Corporation. Weitere Informationen unter spec.org.