AMD銳龍4000架構(gòu)解析，7nm Zen2包打低功耗到高性能全部市場(chǎng)

從2017年3月到現(xiàn)在，AMD重返高性能X86市場(chǎng)已經(jīng)三年了。

在此期間，AMD推出了3代銳龍處理器、2代霄龍?zhí)幚砥?，開始對(duì)桌面、筆記本、數(shù)據(jù)中心等三大主要市場(chǎng)發(fā)起攻擊，其中桌面市場(chǎng)最為成功，其次是數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，筆記本市場(chǎng)最為艱難。

為何筆記本電腦這塊骨頭最難啃？因?yàn)楣P記本市場(chǎng)占了全球PC出貨量的7成，體量超大不說(shuō)，而且對(duì)CPU的要求高多了——因?yàn)橐紤]到續(xù)航、散熱，筆記本CPU不是性能或者性價(jià)比就能解決的，需要一攬子方案，各方面都要做好。

現(xiàn)在AMD終于有強(qiáng)力的筆記本處理器上市了，這就是今年CES展會(huì)上推出的銳龍4000系列處理器，使用了7nm Zen2架構(gòu)，這是Zen2家族中來(lái)的最晚的一款產(chǎn)品，但也是最受期待的。

有關(guān)銳龍4000系列筆記本處理器的產(chǎn)品介紹我們之前已經(jīng)發(fā)過(guò)文章了，本文的重點(diǎn)是架構(gòu)，我們來(lái)看看它們的架構(gòu)解析，深入了解一下AMD都做了哪些改變才讓銳龍筆記本成為真香選擇的。

一切的起點(diǎn)：7nm Zen2包打低功耗到高性能全部市場(chǎng)

AMD的Zen2處理器去年就發(fā)布了，大部分參數(shù)大家都耳熟能詳了，它是首款7nm工藝的X86處理器，并且在CPU微內(nèi)核上做了大量提升，包括2倍的OP緩存、2倍的L1數(shù)據(jù)緩存、2倍的L3緩存等等。

詳細(xì)的Zen2架構(gòu)我們之前做過(guò)介紹，可以參考這篇文章——AMD Zen2架構(gòu)深度揭秘：100％翻新 單核性能完美。簡(jiǎn)單總結(jié)就是Zen2的IPC性能提升了15%（實(shí)測(cè)提升21%），浮點(diǎn)性能翻倍，多核數(shù)量翻倍，桌面輕松做到了16核32線程，服務(wù)器做到了64核128線程。

此外，AMD在這代處理器上是本著“一個(gè)架構(gòu)打天下”的思路做的，就是用一款架構(gòu)去覆蓋低功耗的移動(dòng)市場(chǎng)到桌面、HEDT發(fā)燒級(jí)平臺(tái)，再到服務(wù)器平臺(tái)的。

AMD的這種設(shè)計(jì)思路很好很強(qiáng)大，一個(gè)CPU架構(gòu)囊括多種市場(chǎng)可以有效減少開發(fā)難度，節(jié)約時(shí)間，降低開發(fā)成本。

如果仔細(xì)看AMD官方的資料，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)這個(gè)架構(gòu)也是分為兩種類別的，桌面、HEDT、服務(wù)器三者基本是一樣的，只有規(guī)模大小的不同，而代號(hào)Renior（雷諾阿）的移動(dòng)版銳龍4000系列其實(shí)就不一樣了，它沒(méi)有使用chiplets小芯片設(shè)計(jì)，而是回歸傳統(tǒng)思路，做了一顆高集成度的SoC處理器。

至于為什么，AMD發(fā)布的ISSCC論文其實(shí)解釋過(guò)了，因?yàn)樵?核及以內(nèi)的CPU中，使用小芯片的收益越來(lái)越小，成本降低的有限，而筆記本處理器對(duì)芯片的發(fā)熱、功耗及封裝體積更加敏感。

總之，在銳龍4000筆記本處理器上，AMD實(shí)際上是把7nm Zen2核心重構(gòu)了一遍，跟其他產(chǎn)品的架構(gòu)有所不同，目的就是滿足筆記本市場(chǎng)特殊的需求。

7nm銳龍4000處理器：2倍晶體管密度 體積還小了25%

AMD之前表示銳龍4000系列處理器開發(fā)了至少三年，這大概也是它來(lái)得比做桌面版至少玩半年的原因吧，好在AMD交出的答卷是讓人滿意的，沒(méi)白等這段時(shí)間。

首先來(lái)看整體效果，7nm銳龍4000 APU處理器在7nm工藝下的塞進(jìn)了98億晶體管，密度翻倍，核心面積156mm2，但封裝體積只有25x35x1.38mm，比上代的銳龍3000系列APU處理器還小了25%。

在這樣的條件下，銳龍4000系列APU處理器集成了最多8個(gè)7nm CPU核心、7nm Vega GPU核心、Infinity Fabric總線、LPDDR4X/DDR4主控，還有各種NVMe、PCIe、SATA、USBC、USB 3.1等IO接口。

最后出來(lái)的結(jié)果就是這樣一款超高集成度的銳龍4000處理器，不論CPU、GPU性能、功能還是IO接口，亦或者是安全性，該有的都有了。

銳龍4000筆記本處理器：CPU IPC性能提升15% L3緩存有精簡(jiǎn)

在銳龍4000系列APU處理器上，CPU微內(nèi)核跟桌面版的Zen2是一樣的，IPC性能大約也提升了15%，這里就不詳細(xì)介紹了，之前的文章中已經(jīng)詳細(xì)闡述了。

此外，銳龍4000的APU也針對(duì)功耗做了優(yōu)化。

不過(guò)筆記本的銳龍4000還是有一些區(qū)別的，比如CCX單元的L3緩存，桌面版/服務(wù)器版是16MB，而筆記本減少到了4MB，主要原因在于L3緩存太占空間了，筆記本還是要考慮體積的，同時(shí)也有利于降低功耗。

銳龍4000系列處理器之GPU：Vega今又來(lái) 性能大提升

與桌面版銳龍3000無(wú)需集成核顯不同，銳龍4000筆記本處理器需要iGPU，也就是核顯，而AMD的目標(biāo)又很大，他們的核顯性能一直很強(qiáng)，這次更是直接塞入了7nm Vega GPU核顯，性能能頂輕薄本常用的25W獨(dú)顯。

略微遺憾的是銳龍4000系列筆記本處理器沒(méi)用上RDNA架構(gòu)，之前AMD解釋說(shuō)時(shí)間上來(lái)不及，銳龍4000是3年前開發(fā)的了，當(dāng)時(shí)只有Vega架構(gòu)是最新的。

不過(guò)Vega架構(gòu)GPU在7nm工藝上也獲得了重生，AMD不僅改進(jìn)了性能，還用各種手段提升了能效，CU單元減少的同時(shí)提升了25%的峰值頻率，帶寬也增加了77%。

最后的結(jié)果就是，在同樣的TDP功耗限制下，銳龍4000的7nm Vega浮點(diǎn)性能達(dá)到了1.79TFLOPS，3DMark的DX12測(cè)試Time Spy性能比上代12nm Vega提升了59%，性能顯著提升。

在視頻編碼解碼方面，銳龍4000也升級(jí)了解碼單元，速度提升了31%，并且支持新的HDR/WCG編碼。

其他的VP9、H.264及H265/HEVC編碼中，4K 60Hz甚至4K 120Hz也不在話下了。

銳龍4000系列之能效：同TDP下單核大漲25%

正如前面所說(shuō)，銳龍4000處理器是面向筆記本的，提升CPU及GPU性能是一方面，更重要的問(wèn)題在于提升性能的同時(shí)還要降低能耗，這就要求能效非常高，銳龍4000因此成為AMD能效最好的CPU。

根據(jù)AMD所說(shuō)，在同樣15W TDP的限制下，銳龍4000處理器的CPU性能提升了25%，反過(guò)來(lái)說(shuō)就是同樣的性能下，功耗也能降低25%。

AMD表示銳龍4000處理器中每單元的能效比提升一倍，其中7nm工藝帶來(lái)了1.47x的提升，IPC貢獻(xiàn)了1.15x的提升，設(shè)計(jì)帶來(lái)了1.17x的提升。

在多線程性能上，銳龍4000處理器實(shí)現(xiàn)了2倍的每瓦性能比，其中25%左右的貢獻(xiàn)來(lái)自IPC及設(shè)計(jì)優(yōu)化，75%左右都是來(lái)自7nm工藝。

在Ifinity Fabric總線上，AMD也降低了每帶寬的能耗，先進(jìn)的7nm工藝、動(dòng)態(tài)功耗優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了75%的能效提升，低功耗下帶寬提升了77%。

銳龍4000系列之續(xù)航：OS系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化

除了提升能效之外，銳龍4000系列處理器還在續(xù)航優(yōu)化上下足了功夫，新增了OS系統(tǒng)級(jí)的低功耗狀態(tài)，還改善了各種功耗狀態(tài)的切換延遲。

在上代的筆記本處理器中，ACPI中只有一種功耗狀態(tài)，銳龍4000處理器中增加到了三種，不同狀態(tài)的切換、控制也更靈活，不再完全依賴OS調(diào)度。

針對(duì)音頻，AMD推出了ACP（Audio Controlller）功能，因?yàn)橐恍?a href="http://ttokpm.com/tags/語(yǔ)音識(shí)別/" target="_blank">語(yǔ)音識(shí)別助手，比如微軟的Cornata、亞馬遜的Alexa，它們是需要常駐后臺(tái)的，但又不能因?yàn)樗鼈円恢北３秩贍顟B(tài)，需要保持低功耗但又能及時(shí)響應(yīng)，AMD這個(gè)功能開啟后能節(jié)省20%的功耗。

銳龍4000處理器之IO接口：LPDDR4、NVMe、USBC全到齊了

作為一個(gè)平臺(tái)，筆記本不光是處理器重要，IO接口也很重要，在這一點(diǎn)上銳龍4000也圓滿了，主流的接口都給配齊了，包括4xPCIe通道、NVMe及USB-C等。

內(nèi)存方面，銳龍4000系列集成了雙通道內(nèi)存主控，支持LPDDR4X-4266及DDR4-3200內(nèi)存，帶寬分別達(dá)到了68.3GB/s、512GB/s。

USB-C接口也是未來(lái)的趨勢(shì)，銳龍4000原生支持USB-C接口，速率10Gbps，能夠支持2路4K顯示器輸出，比USB4及Thunderbolt 3還要強(qiáng)悍。

最后，銳龍4000系列處理器還在安全性下了功夫，普通消費(fèi)者對(duì)這個(gè)問(wèn)題感知不強(qiáng)，但是商業(yè)用的筆記本對(duì)安全性有較高的要求。

總之，在銳龍4000系列筆記本處理器上，AMD不僅僅是升級(jí)了CPU及GPU兩大核心單元，而是從整個(gè)平臺(tái)的角度全面提升了銳龍筆記本的潛力，同樣的功耗下，CPU性能大漲25%，GPU性能提升60%，光這兩點(diǎn)就足夠讓它取代目前輕薄本中常見的CPU+25W GPU的組合了。

放寬功耗的話，AMD的銳龍4000H系列也直接殺到了游戲本市場(chǎng)，以往AMD在這方面有所欠缺，這次輕薄本、游戲本一舉兩得了。

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