ในการพัฒนา CPU เรามักจะเห็นการเน้นเพิ่มความเร็ว เพิ่มคอร์ เพิ่มจำนวนแคชระดับ L3 และการเสริมความเร็ว ลดความหน่วงในการเข้าถึงข้อมูลเป็นหลัก แต่ในปี 2022 ที่ผ่านมา AMD ได้เปิดตัวชิปรุ่นใหม่อย่าง AMD Ryzen 7 5800X3D (รีวิว) ที่มาพร้อมเทคโนโลยี AMD 3D V-Cache ออกมาเป็นครั้งแรก โดยเน้นเป็น CPU ที่ออกแบบมาให้เหมาะกับการใช้เล่นเกมเป็นพิเศษ ซึ่งก็สอดคล้องกับผลทดสอบประสิทธิภาพในการเล่นเกมที่ตามออกมาด้วย และล่าสุดก็ได้นำมาใส่ในชิป Ryzen 7000 series ได้แก่ Ryzen 7 7800X3D, Ryzen 9 7900X3D และ Ryzen 9 7950X3D
ในบทความนี้เราจะมาดูกันว่าเทคโนโลยี AMD 3D V-Cache คืออะไร ช่วยในการเล่นเกม การทำงานได้อย่างไรบ้าง แล้วถ้าจะซื้อ CPU AMD ใหม่ จำเป็นต้องเลือกรุ่นที่มีเทคโนโลยีนี้หรือเปล่า
หน่วยความจำแคช และการออกแบบ CPU
เรามาเริ่มกันที่หน่วยความจำแคชก่อน หน่วยความจำแคชคือพื้นที่เก็บข้อมูลความเร็วสูง ใช้สำหรับพักข้อมูลระยะสั้น โดยมากแล้วมักจะใช้เก็บข้อมูลที่จ่อคิวรอเข้าไปประมวลผลในแต่ละคอร์ของ CPU รวมถึงเก็บข้อมูลที่เพิ่งผ่านการประมวลผลมาแล้ว ก่อนจะส่งไปยังส่วนต่าง ๆ นอก CPU หรือจะมองว่าเป็นกระดาษทดก็ได้ โดยในปัจจุบันผู้ผลิต CPU มักใส่แคชใน CPU มาด้วยกัน 3 ระดับ ได้แก่
แคช L1 – อยู่ในแต่ละคอร์ CPU มีความเร็วสูงสุด เป็นกระดาษทดชั้นแรก แต่ก็มีความจุน้อยสุดด้วยเช่นกัน ปกติแล้วจะมีอยู่คอร์ละ 64KB เท่านั้น (แบ่งเป็น instruction และ data cache อย่างละ 32KB)
แคช L2 – ยังอยู่ในแต่ละคอร์ CPU เช่นกัน มีความเร็วลดลงมาจาก L1 เล็กน้อย แต่ก็มีความจุเพิ่มขึ้นมาหน่อย เช่นอาจจะมีให้มาคอร์ละ 1MB เป็นต้น
แคช L3 – หรือมักเรียกว่าเป็น LLC เป็นแคชแบบแชร์กันทุกคอร์ เปิดให้ทุกคอร์สามารถเข้ามาดึงข้อมูลใน L3 ได้หมด มีความเร็วต่ำสุดในกลุ่มของแคชใน CPU แต่ก็ยังเร็วกว่าแรมอยู่ดี รวมถึงจะเป็นแคชที่มีความจุสูงสุดในบรรดาแคช CPU ด้วยกัน เช่น อาจจะให้มาทั้งหมดถึง 32MB เป็นต้น และส่วนของชิปกราฟิกใน CPU ก็จะสามารถเข้าถึงข้อมูลใน L3 ได้ด้วยเช่นกัน
ซึ่งเวลา CPU ต้องการเรียกข้อมูลมาประมวลผล ก็จะเริ่มไล่ดูจากกลุ่ม L1 ถ้าไม่เจอก็ออกมาดูที่ L2 ถ้ายังไม่มีอีกก็ไล่มาถึง L3 ซึ่งถ้ายังไม่พบข้อมูล ถึงจะไปขอข้อมูลจากแรม และ SSD/HDD ต่อตามลำดับ ส่วนในการออกแบบ CPU นั้น ตามปกติแล้วผู้ผลิตจะใช้การวางชิปต่าง ๆ ลงบนแพ็คเกจในแนวระนาบ โดยวางให้แคช L3 เป็นพื้นที่กลางที่ทุกคอร์สามารถเข้าถึงได้เร็วสุด ใช้เวลาน้อยที่สุด
อย่างในภาพ layout ของชิป Intel Skylake (Core i Gen 6) ด้านบน ตัวแคช L3 ก็คือส่วนที่เขียนไว้ว่าเป็น Shared LLC (Last Level Cache) ซึ่งเป็นพื้นที่ส่วนกลางที่ทุกคอร์ (สีฟ้า) สามารถเข้าถึงข้อมูลที่อยู่ในแคชกลางนี้ได้ โดยการออกแบบในลักษณะนี้ก็มีการใช้งานมาเป็นเวลาหลายปี แต่ก็จะมีข้อจำกัดในแง่ของการพัฒนา เนื่องจากถ้าจะเพิ่มจำนวนแคช L3 การจะเพิ่มชิป เพิ่ม IC เข้าไป ตัวแพ็คเกจชิปก็จะมีขนาดใหญ่ขึ้น
ประกอบกับการนำชิปกราฟิกเข้ามารวมอยู่ในแพ็คเกจ CPU ด้วย แถมยังค่อนข้างใช้พื้นที่เยอะอีก จึงทำให้การเพิ่มปริมาณแคชเป็นไปได้ยากขึ้นกว่าเดิม จะให้เพิ่มขนาดแพ็คเกจของตัว CPU ทุกครั้งที่เปิดตัวชิปรุ่นใหม่ ลูกค้าก็หายหมดแน่ เพราะเท่ากับว่าแทบจะต้องเปลี่ยนเมนบอร์ด เปลี่ยนซ็อกเก็ตกันทุกรอบ
AMD 3D V-Cache คืออะไร
ในเมื่อการจะเพิ่มจำนวนแคชด้วยการเพิ่มชิป เพิ่ม IC ในแนวราบมันยาก ก็จับมามาแปะกับชิปในแนวตั้งซะเลยสิ – ฟังดูเหมือนเป็นคำตอบที่กวนเอาเรื่อง แต่ AMD ทำจริง และช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้จริงด้วยครับ นั่นก็คือเทคโนโลยีที่มีชื่อว่า AMD 3D V-Cache นี่เอง โดยเริ่มเปิดตัวครั้งแรกกับชิปที่ใช้สถาปัตยกรรม Zen 3 นั่นคือ Ryzen 7 5800X3D ที่มีแคช L3 สูงถึง 96MB ส่วนในชิปรุ่นหลังมาก็จะมีจุดสังเกตคือคำว่า X3D ต่อท้ายเลขชื่อรุ่นนั่นเอง เช่น Ryzen 9 7950X3D ที่มีแคช L3 มาให้ 128MB
จากในภาพด้านบน ส่วนที่เป็นตารางสีแดงด้านบนคือหน่วยความจำ L3 แบบ 3D V-Cache ที่แปะลงไปบน CCD ของ CPU ใช้การเชื่อมต่อด้วยทองแดงโดยตรง จึงทำให้สามารถเพิ่มจำนวนแคช L3 ได้เป็นเท่าตัว แต่ก็จะมีสิ่งที่ต้องแลกมาก็คือความเร็วในการประมวลผลที่ลดลงจากรุ่นปกติที่ไม่มี 3D V-Cache เล็กน้อยด้วย ซึ่งก็พอเข้าใจได้ ในแง่ของการป้องกันความร้อนสะสม เป็นต้น
สำหรับการออกแบบ CPU ที่มี 3D V-Cache แบบนี้ ทาง AMD ไม่ได้ใช้การแปะหน่วยความจำแคชลงไปบนทุก CCD ในชิป เพราะอาจทำให้ทำความเร็วในการประมวลผลได้ไม่สูงมากนัก เนื่องจากต้องควบคุมความร้อนด้วย แต่จะใช้การวางลงไปแค่บน CCD เดียวเท่านั้น จากที่มีทั้งหมด 2 CCD บนตัวชิป โดยเรียกแนวทางการออกแบบว่าเป็นแบบไม่สมมาตร (Asymmetric Chiplet Design) ส่วนอีก CCD ที่ไม่มี 3D V-Cache ก็สามารถทำความเร็วสูงสุดได้เท่ากับรุ่นปกติเลย ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของชิปยังดีอยู่
ตัวอย่างเช่น Ryzen 9 7900X3D ที่มีทั้งหมด 12 คอร์ L3 128MB ก็จะมีอยู่ 2 CCD แบ่งเป็น CCD ละ 6 คอร์ และมีการแบ่งพื้นที่แคช L3 ดังนี้
- CCD 0 (มี 3D V-Cache) – จะมีแคช L3 อยู่ที่ 96MB (เฉลี่ย 16MB ต่อคอร์)
- CCD 1 (ไม่มี 3D V-Cache) – จะมีแคช L3 อยู่ที่ 32MB (เฉลี่ย 5.3MB ต่อคอร์)
ซึ่งแม้ว่า CCD 1 จะไม่มี 3D V-Cache ก็ตาม แต่ก็เป็นกลุ่มคอร์ที่สามารถทำความเร็วตอน boost ได้สูงเท่ากับชิปคู่แฝดที่ไม่มีแคช 3D เช่น Ryzen 9 7900X จึงทำให้สามารถตอบโจทย์การใช้งานทั่วไปที่เน้นความเร็วได้ไม่แพ้กัน แต่จะไปเห็นผลต่างกันเมื่อใช้งานที่ต้องอาศัยความเร็วบูสท์สูงเป็นหลัก เช่น งานเรนเดอร์ งานคำนวณที่สลับซับซ้อน
3D V-Cache ช่วยอะไรในการเล่นเกมบ้าง
ในการเล่นเกม ระบบจะต้องมีการรับ ส่ง ประมวลผลข้อมูลที่รวดเร็วและใหม่อยู่ตลอดเวลา เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลไปหา GPU ประมวลผลด้านการแสดงภาพได้ทัน โดยเฉพาะกับการเล่นเกมที่เฟรมเรตสูง ๆ ก็ยิ่งต้องการความสามารถในการประมวลผลที่เร็วไปพร้อมกันด้วย ซึ่งอันที่จริง ความเร็วในการประมวลผลของ CPU ในปัจจุบันส่วนใหญ่จะเพียงพออยู่แล้ว แต่อาจจะไปช้าตรงเรื่องการเรียกข้อมูลมาใช้งาน เพราะถ้าต้องไปดึงข้อมูลจาก SSD หรือแรมบ่อย ๆ ก็อาจเกิด latency สะสมในระบบที่สูงขึ้น จนอาจเกิดอาการเฟรมเรตตกเป็นช่วง ๆ ได้ โดยเฉพาะช่วงที่มีการโหลดฉากใหม่ ซึ่งจะต้องมีการประมวลผลข้อมูลจำนวนมาก และมีการสั่งโหลดข้อมูลเข้ามาใน CPU เพื่อรอการใช้งานในลำดับต่อไป
แนวทางการเพิ่มขนาดแคช L3 ใน CPU จึงเป็นสิ่งที่ AMD หยิบมาพัฒนาเป็นเทคโนโลยี 3D V-Cache เพื่อเพิ่มพื้นที่เก็บข้อมูลสำหรับรอการประมวลผลใน CPU ได้มากขึ้น ประกอบกับอันที่จริง ขณะที่เล่นเกม ตัว CPU ก็ไม่ได้ทำงานเต็มความเร็วบูสท์ตลอดเวลาอยู่แล้ว จุดด้อยในด้านความเร็วบูสท์ที่ต่ำกว่าชิปรุ่นปกติก็ไม่ใช่ปัญหาใหญ่อีกต่อไป ซึ่งก็ตอบโจทย์ในข้างต้นได้พอดี ส่งผลให้ชิปที่มีแคชแบบ 3D ในลักษณะนี้สามารถทำประสิทธิภาพในการเล่นเกมได้ดีกว่า เมื่อเทียบกับชิปปกติที่มีสเปคเทียบเท่ากัน
ในกราฟด้านบน เป็นกราฟที่ AMD ใช้นำเสนอผลทดสอบการเล่นเกมของชิป Ryzen 7 5800X3D เทียบกับ Ryzen 9 5900X ซึ่งจะเห็นว่าชิปที่มีแคช 3D สามารถทำประสิทธิภาพในการเล่นเกมได้สูงกว่า
ส่วนถ้าเทียบกับ Intel Core i9-13900K ก็ต้องบอกว่ามีหลายเกมที่ Ryzen 9 7950X3D ทำได้ดีเลย
แต่สำหรับการใช้งานทั่วไป การใช้งานกับโปรแกรมสาย productivity งานตัดต่อ การเรนเดอร์ รวมถึงพวกโปรแกรมพื้นฐาน เท่าที่มีการทดสอบออกมาจากหลายสื่อ (ตัวอย่างรีวิวจาก Tom’s Hardware) พบว่าแทบไม่ต่างจากชิปรุ่นปกติมากนัก แทบมีบางจุดที่ประสิทธิภาพลดลงเล็กน้อยด้วย ซึ่งก็เนื่องจากงานเหล่านี้แทบไม่ได้ใช้ประโยชน์จากจำนวนแคช L3 ที่เพิ่มขึ้นมากนัก แต่ไปเน้นเรื่องความเร็วในการประมวลผล โดยเฉพาะส่วนของความเร็วขณะบูสท์ ซึ่งเป็นจุดอ่อนของชิปที่ลงท้ายด้วย X3D แต่แรกอยู่แล้ว ซึ่งก็สอดคล้องกับที่ AMD เน้นนำเสนอว่าชิปกลุ่มนี้เหมาะกับการใช้เล่นเกมเป็นหลักจริง ๆ
ส่วนในแง่ทางกายภาพของตัวชิป รวมถึงความร้อนสะสม การระบายความร้อนต่าง ๆ AMD ก็ทำออกมาได้แทบไม่ต่างจากชิปรุ่นปกติเลย จึงทำให้สามารถใช้งานอุปกรณ์ระบายความร้อนทั่วไปในท้องตลาดได้ทันที
ดังนั้น ถ้าหากคุณต้องการประกอบคอม หรืออัปเกรดคอมสำหรับใช้เล่นเกมเป็นหลัก การเลือกใช้ชิปประมวลผลจาก AMD รุ่นที่ใช้ 3D V-Cache นับเป็นทางเลือกที่ลงตัวมาก ๆ แต่ยอมรับตรง ๆ ว่าราคาขายปลีกในไทยอาจจะไม่ค่อยเป็นใจเท่าไหร่ เพราะถ้าเทียบชิปโครงสร้างเดียวกัน ต่างกันที่ 3D แคช ราคาในไทยจะต่างกันราว 7,000 – 8,000 กว่าบาทเลยทีเดียว ทั้งที่ราคาในสหรัฐฯ ก็ต่างกันไม่ถึงระดับนี้ ซึ่งถ้าเทียบกับประสิทธิภาพในการเล่นเกมที่เพิ่มขึ้นมา ก็อาจจะต้องคิดหนักหน่อยในเรื่องของความคุ้มค่า
เว้นแต่ว่าถ้าฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่อย่างการ์ดจอ เมนบอร์ด SSD อยู่ในระดับที่จัดเต็มอยู่แล้ว แต่อยากอัปความแรง ความลื่นให้กับการเล่นเกมเข้าไปอีก ก็คงต้องลองเปลี่ยน CPU มาใช้เป็นกลุ่มที่มีแคช 3D แบบนี้ดู
