หลังจากที่ AMD เปิดตัวชิป AMD Ryzen 3000 series ออกมาอย่างเป็นทางการแล้วพักหนึ่ง แต่ในงาน AMD Next Horizon Gaming Tech Day 2019 ที่ผมได้มาร่วมครั้งนี้ ได้มีเซสชั่นบรรยายข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสถาปัตยกรรม Zen 2 ให้ฟังมากมาย ผมเลยขอนำมาถ่ายทอดบางส่วนให้ทุกท่านได้อ่านกันครับ แต่อาจจะไม่ได้ลงรายละเอียดเชิงลึกมากนัก เพราะมันจะเป็นถึงระดับชุดคำสั่งเลยทีเดียว โดยบทความนี้จะเน้นนำเสนอในส่วนที่น่าสนใจและมองเห็นภาพได้ง่ายเป็นหลักนะครับ
เริ่มต้นกันที่ทิศทางที่ผ่านมาของ AMD กันก่อนเลย ซึ่ง ณ จุดนี้ AMD เปิดเผยว่าสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ในสถาปัตยกรรม Zen ได้ตามแผนที่วางไว้ตั้งแต่แรก และยังมีแผนโร้ดแมปที่จะพัฒนาต่อไปในอนาคตด้วย
โดยตัวของสถาปัตยกรรม Zen 2 นั้น มาพร้อมกับสิ่งที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาจากเดิมหลายด้าน ไม่ว่าจะเป็น
- การเป็น CPU ประสิทธิภาพสูงรุ่นแรกของโลกที่ผลิตขึ้นบนสถาปัตยกรรมระดับ 7nm
- มีการพัฒนาชุดคำสั่งภายในคอร์ของ CPU
- มีการเพิ่มความสามารถด้านความปลอดภัยให้กับตัวชิป
- มีการพัฒนา Infinity Fabric ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ และความสามารถในการปรับแต่ง การปรับสเกลของการทำงานได้อิสระมากยิ่งขึ้น
ซึ่งการเปลี่ยนมาใช้สถาปัตยกรรมการผลิตระดับ 7nm ก็ช่วยให้ AMD สามารถเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ได้เพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว โดยที่ใช้พลังงานเพียงครึ่งเดียว ก็สามารถทำประสิทธิภาพออกมาได้เท่าเดิม หรือถ้าเลือกใช้พลังงานเท่ากับชิปรุ่นก่อนหน้า ชิปที่ใช้ 7nm ก็จะมีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าชิปรุ่นก่อนหน้าถึง 1.25 เท่าด้วย
การเปลี่ยนแปลงโดยรวมภายในชิป Ryzen 3000 series ก็มีด้วยกันหลายส่วนครับ นับตั้งแต่ภายในแต่ละคอร์ แคช ส่วนเชื่อมต่ออย่าง Infinity Fabric ที่มีความยืดหยุ่นขึ้น เอื้อต่อการปรับสเกล เพิ่มคอร์ เพิ่มชุดคำสั่งภายในดายชิปมากขึ้น ซึ่งทั้งหมดนี้ก็มีผลมาจากการขยับมาที่สถาปัตยกรรมการผลิตในระดับ 7nm ที่ช่วยให้มีพื้นที่ภายในดายเหลือมากขึ้น ใส่ชิ้นส่วนอื่น ๆ เข้าไปได้เพิ่มขึ้น
ในแง่ของส่วนประมวลผล AMD สามารถเพิ่มจำนวนของชุดคำสั่งต่อคล็อก (IPC) ภายในได้ตามเป้าที่ตนเองวางไว้ ซึ่งสูงกว่าค่าเฉลี่ยทั่วไปในอุตสาหกรรมเดียวกัน โดยในปีนี้ก็มีจำนวน IPC เพิ่มขึ้นจากเดิมประมาณ 15%
การเพิ่มจำนวนของ IPC นั้น ก็ส่งผลให้ประสิทธิภาพในส่วนต่าง ๆ เพิ่มขึ้น เช่น
- การคาดเดาการทำงานต่อไปของ CPU เพื่อดึงข้อมูลมารอใช้งาน ทำได้มากขึ้น
- การคำนวณ การส่งผ่านข้อมูลทั้งประเภท integer และ floating point ทำได้เร็วขึ้น มากขึ้น
- ช่วยลดค่าความหน่วงเวลาที่ส่งผลกับการทำงานของหน่วยความจำลง
ซึ่งสิ่งเหล่านี้ก็จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานโดยรวมมาถึงผู้ใช้ด้วยนั่นเอง
ในด้านของกายภาพ ชิป Ryzen 3rd gen (7nm) ก็มีการเปลี่ยนวิธีการบัดกรีในตัวชิปจากแบบ solder bumps มาใช้ทองแดงคั่นกลางด้วย (ในภาพซ้ายบน) ซึ่งมีข้อดีในด้านของจุดบัดกรีที่มีขนาดเล็กลงกว่าเดิมเมื่อเทียบกับแบบปัจจุบัน (ภาพขวาล่าง) ช่วยให้สามารถอัดชิ้นส่วนลงไปได้ความหนาแน่นมากขึ้น และยังช่วยลดความสูงของดายชิปลงอีกด้วย
การวาง layout ของชิปเองก็ยังคงออกมาเป็นในรูปแบบเดิมครับ คือวางดายของคอร์ประมวลผลไว้ด้านบน ส่วนพวก I/O controller ก็แยกออกมาเป็นอีกส่วนหนึ่ง ตำแหน่งของพินต่าง ๆ ก็ยังคงเป็นรูปแบบเดิม เนื่องจากยังคงใช้ซ็อกเก็ต AM4 อยู่ แต่ในกระบวนการการผลิต ได้มีการปรับปรุงไปใช้การผลิตให้ตัวชิปมีเลเยอร์ 12 ชั้น เพื่อให้สามารถวางเส้นบัสเชื่อมต่อภายในชิปได้มากขึ้น
ซึ่งการปรับปรุงในตัวคอร์ ตั้งแต่ชุดคำสั่ง การทำงานร่วมกับหน่วยความจำ การเชื่อมต่อต่าง ๆ ก็ช่วยให้การทำงานแบบ single thread ของชิป Ryzen ในสถาปัตยกรรม Zen 2 ออกมาได้ดีขึ้นถึง 21% เมื่อเทียบกับ Zen+ ในการทดสอบ Cinebench ซึ่งใน 21% ที่เพิ่มขึ้นมานั้น หากนำมาดูแยกย่อยว่าอะไรคือสิ่งที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้บ้าง กว่า 60% นั้นเกิดมาจากการเพิ่มศักยภาพของ IPC ส่วนอีก 40% นั้นเกิดมาจากการใช้สถาปัตยกรรมระดับ 7nm และความถี่สัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้น
เมื่อจับเอาชิป Ryzen 3rd gen มาทดสอบ Cinebench R20 แบบ single thread ก็พบว่าได้ประสิทธิภาพในการทำงานที่สูงขึ้นทั้งหมด ขนาด Ryzen 5 3600 ยังได้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า Ryzen 7 2700X อยู่ 9% ดังนั้นปีนี้เราน่าจะได้เห็นชิป Ryzen มีความแรงในการทำงานหลาย ๆ อย่างเพิ่มขึ้นแน่นอน (ส่วน multithread นี้หายห่วงเลยครับ)
ด้วยประสิทธิภาพแบบ single thread ที่สูงขึ้น แน่นอนว่าประสิทธิภาพในการเล่นเกมก็ย่อมสูงขึ้นเป็นเงาตามตัว โดยนอกเหนือจากการพัฒนาในตัวชิป CPU แล้ว ปีนี้ AMD ยังร่วมมือกับผู้พัฒนาเกมมากขึ้นกว่าเดิม เพื่อให้สามารถรีดประสิทธิภาพจากตัวชิปได้สูงขึ้น
ส่วนเรื่องการใช้พลังงาน ด้วยประสิทธิภาพที่สูงขึ้น เลยทำให้ชิป Ryzen 3rd gen มีประสิทธิภาพต่อวัตต์ที่ดีขึ้นด้วยเช่นกัน เมื่อเทียบกับชิป Ryzen 2nd gen ในระดับเดียวกัน
อีกสิ่งที่ AMD ให้ความสำคัญก็คือเรื่องของความปลอดภัย โดยสถาปัตยกรรม Zen 2 ได้มีการปิดช่องโหว่ชื่อดังอย่าง Spectre เอาไว้ที่ระดับฮาร์ดแวร์เลย จึงทำให้ไม่ส่งผลกับประสิทธิภาพของระบบ และ AMD ยังมีแผนที่จะปิดช่องโหว่ด้านความปลอดภัยของตัวชิปที่อาจจะมีเพิ่มเข้ามาในอนาคตด้วย
บัสเชื่อมต่ออย่าง Infinity Fabric ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาใน AMD Ryzen 3rd gen ก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับการทำงานโดยรวมของทั้งระบบได้อย่างมีนัยสำคัญครับ เพราะได้มีการเพิ่มขนาดบัสให้กว้างขึ้น รองรับกับ PCIe Gen 4 ได้เต็มที่ และยังปรับการเชื่อมต่อกับหน่วยความจำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น มีความหน่วงน้อยลง ทั้งกับแรมและแคชภายใน CPU ด้วย เลยเป็นผลให้ AMD Ryzen 3rd gen สามารถเล่นกับแรมได้อิสระมากยิ่งขึ้นด้วย
อย่างที่กล่าวไปข้างต้นว่าตอนนี้ AMD สามารถเดินตามโร้ดแมปได้ตามที่วางไว้ โดยในปีนี้ก็จะเป็นปีของสถาปัตยกรรม Zen 2 ที่ 7nm ส่วนสถาปัตยกรรมต่อไปก็จะเป็น Zen 3 ที่ 7nm+ ซึ่งอยู่ในระหว่างการพัฒนาแล้ว และในอนาคตก็จะเป็น Zen 4 ที่ยังอยู่ในระหว่างการออกแบบอยู่ ดังนั้นแฟน AMD ก็อุ่นใจกับ Zen กันไปได้ยาว ๆ แน่นอน
ในการที่จะใช้งานชิป AMD Ryzen 3rd gen ได้อย่างเต็มศักยภาพนั้น ก็ต้องใช้งานร่วมกับแพลตฟอร์ม AM4 ชิปเซ็ต X570 ครับ แต่ก็ยังเปิดกว้างให้ใช้งานกับชิปเซ็ตอื่นอย่างเช่น X470 X370 B450 ไล่ไปจนถึง A300 ได้ทั้งหมด แต่ประสิทธิภาพก็อาจจะได้ไม่เต็มอย่างที่ตัวชิปได้รับการออกแบบมา ที่ชัดสุดก็คือไม่สามารถใช้งาน PCIe gen 4 ได้นั่นเอง (ขึ้นอยู่กับตัวชิป)
สำหรับแพลตฟอร์มชิปเซ็ต X570 ก็ได้รับการเสริมศักยภาพจาก X470 พอสมควรเลย ที่ชัดสุดก็เป็นส่วนของ PCIe 4.0 และการรองรับแรมของตัวคอนโทรลเลอร์ที่ DDR4-3200 แล้ว เท่ากับว่าสามารถโอเวอร์คล็อกแรมได้ไกลขึ้น จากในการสาธิตในงาน ก็สามารถดันคล็อกแรมไปแตะเกิน 4,000 MHz ได้ง่ายมาก ๆ
เมื่อเทียบกับคู่แข่ง จะเห็นว่า Ryzen 3rd gen มาพร้อมกับแบนด์วิธในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ ที่มากกว่า ด้วยการเลือกใช้ PCIe 4.0 ที่ทำให้แบนด์วิธกว้างขึ้นกว่า PCIe 3.0 ถึงสองเท่าตัว ประกอบกับแนวทางการออกแบบที่ให้ CPU สามารถเชื่อมต่อกับสตอเรจ และ USB 3.2 Gen 2 ได้โดยตรง เลยทำให้ความเร็วในการใช้งานอุปกรณ์เหล่านี้สูงขึ้นด้วย
สำหรับข้อนี้ ผมมองว่าน่าจะเป็นประโยชน์กับขา oc แน่นอนครับ เพราะ AMD ได้ร่วมมือกับผู้ผลิตเมนบอร์ด X570 หลายรายในการปรับปรุงเมนูสำหรับการโอเวอร์คล็อกในหน้าไบออสให้สามารถใช้งานได้ง่ายขึ้น ดูเป็นหมวดเป็นหมู่มากขึ้น และจะพยายามขอความร่วมมือให้แต่ละผู้ผลิตใช้คำเรียกฟังก์ชันแต่ละส่วนให้ตรงกัน มีคำอธิบายเหมือนกัน เพื่อให้สะดวกต่อการใช้งานของลูกค้ายิ่งกว่าเดิม ซึ่งน่าจะช่วยให้คนสามารถโอเวอร์คล็อกได้ง่ายขึ้น หาแหล่งข้อมูลในการศึกษา หรือดูตัวอย่างได้สะดวกขึ้นกว่าเดิมอีกมากเลย
ณ ตอนนี้ สถิติของการโอเวอร์คล็อกแรมบนชิปเซ็ต X570 อยู่ที่ประมาณ 5,132 MHz โดยใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศตามปกติครับ ซึ่งศักยภาพที่เพิ่มขึ้นมาได้ถึงขนาดนี้ก็เกิดมาจากทั้งการออกแบบของเมนบอร์ดเอง ตัวชิปเซ็ต X570 แรมที่ดี ไปจนถึงการออกแบบภายในของสถาปัตยกรรม Zen 2 เลย
ด้านของโปรแกรม Ryzen Master ก็จะมาพร้อมเวอร์ชันใหม่ที่ช่วยให้สามารถโอเวอร์คล็อกได้ง่ายขึ้น สามารถปรับ timing ของแรมได้ในตัว รวมถึงรองรับการโอเวอร์คล็อกอัตโนมัติ กับการทำ PBO จากในโปรแกรมตามการใช้งานของผู้ใช้ได้ด้วย
ตัวของ PBO (Precision Boost Overdrive) ก็ได้รับการปรับปรุงให้มีความสามารถมากขึ้น รองรับการโอเวอร์คล็อกอัตโนมัติของระบบ ที่จะช่วยปลดลิมิตคล็อกสูงสุด รวมถึงปลดลิมิตคล็อกสูงสุดขณะ boost ได้อีกนิดนึง (ในส่วนสีแดงของกราฟด้านข้าง) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบขึ้นไปอีก แต่อาจจะรองรับเฉพาะเมนบอร์ดระดับท็อป ๆ เท่านั้นนะครับ
ซึ่ง PBO แบบใหม่นี้ จะช่วยปลดลิมิตความเร็วขึ้นมาได้อีก 200 MHz ที่ส่งผลกับคะแนนการทดสอบ Cinbench R20 single thread ให้สูงขึ้นกว่าความเร็วทั่วไปของตัวชิปอีกเล็กน้อย
ส่วนของ Windows 10 เองก็มีการปรับแต่งมาเพื่อรองรับกับชิป Zen 2 ด้วยเช่นกันครับ โดยมาในแพตช์ May 2019 Update ซึ่งมีการปรับปรุงในส่วนของกระบวนการจัดเธรดเข้ามาประมวลผลให้ดีขึ้น เป็นระเบียบขึ้น รวมถึงช่วยลดเวลาที่ใช้ในการเลือกคล็อกที่เหมาะสมจากเดิมที่ใช้ราว ๆ 30ms ลงมาเหลือ 1-2ms เท่านั้น
ซึ่งการปรับเปลี่ยนทั้งสองส่วนนั้น ก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของระบบโดยรวมขึ้นได้จริง ทั้งในการเล่นเกม และการทดสอบการจำลองการทำงานด้วยโปรแกรม PCMark 10
ทั้งหมดนี้ก็คือเทคโนโลยีในสถาปัตยกรรม Zen 2 ในชิป AMD Ryzen 3rd gen ที่น่าสนใจครับ ซึ่งหลาย ๆ ท่านคงเตรียมจะสัมผัสความแรง ความสดใหม่กันแล้วแน่ ๆ ยังไงก็อีกไม่นานเกินรอครับ ได้เจอกันแน่นอน
