نقد و بررسی اجمالی AMD RYZEN Threadripper 1900X CPU
پردازندهی «Ryzen Threadripper 1900X» محصول برند «ای‌ام‌دی» (AMD) است. این محصول را باید در خانواده‌ی فوق قدرتمند Threadripper دسته‌بندی کرد؛ خانواده‌ای که در زمان عرضه به بازار، سوکت جدیدی را با نام sTR4 به دنیای کامپیوتر معرفی کرد و نشان داد که پردازندههای کامپیوتر نباید همیشه ابعاد مربعی معقولی داشته باشند. اعضای Threadripper هم خیلی بزرگ هستند و هم مشخصات خیره‌کننده‌ای دارند. در پردازندهی Ryzen Threadripper 1900X شاهد 8 هسته‌ی پردازشی و 16 رشته هستیم. فرکانس پردازندهی Ryzen Threadripper 1900X در حالت پایه 3.8 گیگاهرتز است و در حالت Turbo به 4 گیگاهرتز می‌رسد. تمام پردازندههای این خانواده دارای ضریب مولتی‌پلایر باز هستند و می‌توان پردازنده‌ها را به دلخواه اورکلاک کرد. مقدار حافظه‌ی کش سطح سه (L3 Cache) در این پردازنده 16 مگابایت است و مقادیر هم‌ترازی برای حافظه‌ی سطح یک و دو هم در نظر گرفته شده است. پشتیبانی از 64 مسیر PCIe از دیگر قابلیت‌های خیره‌کننده‌ی این پردازنده است و با استفاده از این قابلیت می‌توان چندین کارت گرافیکی و اس‌اس‌دی NVMe را روی کامپیوتر استفاده کرد. پشتیبانی از حافظه‌های DDR4 با حداکثر فرکانس 2466 مگاهرتز و چینش 4کاناله، پردازندهی Ryzen Threadripper 1900X را از منظر پشتیبانی از حافظه هم در جایگاه بالایی قرار می‌دهند. چنین سطحی از عملکرد به توان الکتریکی بالایی نیاز داشته و سازنده توانسته میزان مصرف برق پردازنده را در حد 180 وات نگه دارد. از فناوری‌های حاضر در پردازندههای سری جدید ای‌ام‌دی می‌توان به SenseMI اشاره کرد. این فناوری، مجموعه‌ای از قابلیت‌های یادگیری و تطبیق‌پذیری است که به پردازندههای Ryzen Threadripper اجازه می‌دهد تا عملکردشان را براساس نیازهای کاربر و برنامه‌هایی که استفاده می‌کند، بهینه کنند.
- دارای دو حالت عملکرد
- پردازش قدرتمند چندرشته‌ای
- ضعف نسبی در پردازش تک رشته‌ای
نقد و بررسی تخصصی
بازار پردازنده در اوایل سال 2000 میلادی در تسخیر تولیدکننده‌ای بود که می‌توانست فرکانس بالاتری را در اختیار مشتری قرار دهد. مصرف‌کنندگان تنها به فرکانس بالاتر فکر می‌کردند و تولیدکننده‌ها مجبور بودند چنین کالایی را در اختیارشان قرار دهند. اما حالا دیگر اوضاع تغییر کرده‌است؛ حالا جنگ بر سر تعداد هسته (Core) موجود در پردازنده است و تولیدکننده‌ی CPU سعی می‌کند کالایی را به مصرف‌کننده ارائه دهد که از تعداد هسته‌ی بیشتری برخوردار باشد. حالا دیگر مردم هم دریافته‌اند توان یک پردازنده در پردازش موازی (Parallel Processong) تا چه اندازه اهمیت دارد و بالطبع، عطش دستیابی به تعداد هسته‌ی بیشتر در میان آنها موج می‌زند. تا سال 2017، تلاش شبانه‌روزی تولیدکننده‌ها توانست 10 هسته را در یک پردازندهی مرکزی محقق کند و حالا شرکت «ای ام دی» (AMD) توانسته این تعداد هسته را در پردازندههای مرکزی به 16 عدد برساند. حاصل کار، پردازندههای سری Ryzen Threadripper این شرکت هستند.
نظم نوین جهانی
ای ام دی در اویل سال 2017 میلادی از ریزمعماری جدید خود با نام Zen رونمایی کرد. این ریزمعماری اولین بار در پردازندههای Ryzen مورد استفاده قرار گرفت و با هدف رویارویی مستقیم با محصولات رده‌بالای شرکت رقیب، یعنی اینتل راهی بازار شد. پردازندههای Ryzen 7 به هشت هسته مجهز بودند و فناوری Hyperthreading هم در آنها فعال شده بود. این پردازنده‌ها توانستند با نصف قیمت موارد مشابه در برند اینتل، کیفیتی نسبتا برابر با آنها ارائه دهند. پردازندههای Ryzen 5 و Ryzen 3 هم به ترتیب و برای مبارزه با پردازندههای Core i5 و Core i3 روانه‌ی بازار شدند که هر یک در مقایسه با همتای اینتلی خود از مزایای قابل توجهی برخوردار بودند. ای ام دی این سلسله‌ی موفق را با پردازندههای کلاس تجاری EPYC ادامه داد و توانست تا 32 هسته را هم در این پردازندههای خاص و مخصوص شرکت‌های تجاری بگنجاند. اما حالا نوبت به پردازندههای خانواده‌ِی Ryzen Threadripper رسیده‌است. این خانواده شامل سه عضو اصلی است که کد مدل 1950X و 1920X اصلی‌ترین نماینده‌های آن هستند و مدل 1900X در سایه‌ی آنها قرار می‌گیرد. تعداد هسته‌ها در این محصولات به ترتیب 16 هسته، 12 هسته و 8 هسته است. این پردازنده‌ها برای کاربران عادی طراحی نشده‌اند و تنها کسانی که می‌خواهند همراه با هر کاری، چندین کار دیگر را به صورت همزمان انجام دهند، جزو مشتریان خانواده Ryzen Threadripper خواهند بود. اینتل هم در طرف مقابل، پردازندههای قدرتمند Skylake-X را برای مقابله با این خانواده عرضه کرده‌است.
سوکت جدید، مادربرد جدید
علی‌رغم وجود تشابه اسمی بین پردانده‌های Ryzen Threadripper و Ryzen، امکان استفاده از پردازندههای جدید روی سوکت AM4 وجود ندارد و همراه با معرفی این پردازنده‌ها، یک سوکت جدید به نام TR4 هم معرفی شده‌است. در این سوکت از 4094 پین استفاده شده و به سبک سوکت‌های LGA اینتل از حالت تماسی به جای پین‌های فرورونده در سوراخ استفاده می‌کند. سوکت TR4 دارای ابعاد بزرگی است و همین موضوع، فضای کافی برای در اختیار داشتن تکنولوژی لازم جهت پشتیبانی از چینش حافظه چهار کاناله (Four Channel) با قابلیت نصب دو عدد ماژول حافظه در هر کانال را به پردازندههای Ryzen Threadripper داده است. علاوه بر اینها، مادربردهای جدید از سوکت جدید X399 ای ام دی بهره می‌برند و می‌توانند تا 60 مسیر را برای PCIe فراهم کنند. با استفاده از این تعداد مسیر می‌توانید تعداد زیادی از کارت‌های توسعه از قبیل کارت گرافیک، کنترلر شبکه NIC و اس اس دی‌ها را روی کامپیوترتان نصب کنید. در این سوکت جدید، نوع نصب پردازنده هم با نسل‌های پیشین فرق دارد و برای نصب پردازنده باید از سه پیچ ستاره‌ای (Torx) برای محکم کردن پردازنده روی سوکت استفاده کنید. پردازنده هم درون یک سینی پلاستیکی قرار دارد که با همان سینی درون سوکت نصب می‌شود و با همان هم از درون سوکت بیرون می‌آید. به دلیل تغییر در طراحی سوکت و اندازه‌ی پردازنده، سایز خنک کننده‌ی پردازنده هم دچار تغییر می‌شود. در پردازندههای Ryzen Threadripper شاهد افزایش TDP تا 180 وات هستیم و به همین دلیل، ای ام دی توصیه می‌کند از خنک‌کننده‌ی آبی برای آنها استفاده شود. همراه با تمام پردازندههای این خانواده، یک براکت مخصوص برای نصب خنک کننده‌ی Asetek و یک آچار ستاره‌ای هم عرضه می‌شود.
سوکت جدید TR4
علی‌رغم وجود تشابه اسمی بین پردانده‌های Ryzen Threadripper و Ryzen، امکان استفاده از پردازندههای جدید روی سوکت AM4 وجود ندارد و همراه با معرفی این پردازنده‌ها، یک سوکت جدید به نام TR4 هم معرفی شده‌است. در این سوکت از 4094 پین استفاده شده و به سبک سوکت‌های LGA اینتل از حالت تماسی به جای پین‌های فرورونده در سوراخ استفاده می‌کند.
غذا دادن به اژدها
زمانی که فرکانس تنها موضوع مهم در دنیای CPUها بود، همراه با افزایش فرکانس میزان مصرف برق بیشتر می‌شد، گرمای بیشتری توسط پردازنده تولید می‌شد و موضوع بهره‌وری در مصرف انرژی پیش می‌آمد. تولیدکننده هم در کنار تلاش برای افزایش فرکانس کاری پردازنده، می‌بایست به مبحث بهره‌وری در مصرف انرژی هم توجه می‌کرد. چراکه هیچ کاربری دلش نمی‌خواست پردازنده‌ای داشته باشد که به اندازه‌ی یک نیروگاه الکتریسیته مصرف کند. البته در همان زمان هم از پردازندههای گران‌قیمتی که ادعای جابجا کردن رکوردها را داشتند انتظار نمی‌رفت که در بحت مدیریت مصرف توان و گرمای تولیدی محافظه‌کار باشند. اما حالا که دوره و زمانه عوض شده و صحبت از تعداد هسته‌ی بیشتر در پردازنده‌ها است، دغدغه‌های جدیدی هم مطرح می‌شود. زمانی که تنها یک هسته در پردازنده‌ها وجود داشت، می‌شد با استفاده از کش (Cache) و DRAM داده‌های مورد نیاز را در اختیار آن هسته قرار داد. اما حالا که تعداد هسته‌ها به 8 و 12 و 16 هسته رسیده، اطمینان حاصل کردن از اینکه هر هسته، داده‌ی کافی برای پردازش در اختیار دارد موضوع دیگری است که باید به آن توجه شود. هیچ‌کس نمی‌خواهد در پردازنده‌اش، تعدادی از هسته‌ها بیکار بمانند و تعدادی دیگر دایما تحت بار کاری (Load) باشند. لذا باید هسته‌ها به صورت پیوسته با یکدیگر و با حافظه‌ی رم (RAM) ارتباط داشته باشند. این موضوع در صنعت تولید پردازنده به «غذا دادن به اژدها» معروف است.
تعداد مسیرهای PCIe
محصولات ای ام دی تا مدت‌ها زیر سلطه‌ی سنگین محصولات اینتل قرار داشتند و کاربران حرفه‌ای‌تر، پردازندهی اینتل را به عنوان انتخاب اول و آخر خود می‌دانستند. یکی از دلایل ضعف پردازندههای ای ام دی در تعداد کم مسیرهای PCIe بود. حتی در پردازندههای جدید Ryzen 7 هم که جزو محصولات قوی این شرکت محسوب می‌شوند، تنها 16 مسیر PCIe وجود داشت و این در حالی بود که پردازندههای اینتل از 28 یا 44 مسیر بهره‌مند بودند. اما حالا Threadripper با برخورداری از 60 مسیر، ورق را به نفع خود برگردانده است. ممکن است در برخی منابع بشنوید که Threadripper از 64 مسیر PCIe استفاده می‌کنند. اما حقیقت این است که 4 مسیر به چیپ‌ست X399 اختصاص یافته و 60 مسیر باقی‌مانده برای نصب کارت‌های توسعه در اختیار شما خواهد بود. 60 مسیر این پردازنده‌ها را با 44 مسیر پردازندهی Core i9-7900X اینتل مقایسه کنید تا متوجه شوید ای ام دی تا کجا پیشرفت کرده‌است. با استفاده از این تعداد مسیر می‌توانیم انواع چینش‌های چهارمسیره SLI و CF را در کامپیوتر به کار بگیریم، حافظه‌های قدرتمند و سریع M.2 و U.2 را روی مادربرد نصب کنیم و از شبکه‌ی سریع 5 گیگابیت و 10 گیگابیت بر ثانیه بهره‌مند شویم.
یکی از دلایل ضعف پردازندههای ای ام دی در تعداد کم مسیرهای PCIe بود. اما حالا Threadripper با برخورداری از 60 مسیر، ورق را به نفع خود برگردانده است.
حافظه کش (Cache)
اینتل و ای ام دی از حافظه‌های کش سطح 2 (L2 Cache) اختصاصی برای هر هسته استفاده می‌کنند و هر دو آنها مابین کش سطح 2 و حافظه‌ی رم، یک حافظه کش سطح 3 (L3 Cache) قرار می‌دهند. کش سطح 3 که از آن به عنوان کش قربانی شده هم یاد می‌شود، مسئولیت جمع‌آوری داده‌های رانده شده از کش‌های سطوح پایین‌تر را دارد و نمی‌تواند به صورت مستقل، داده‌ها را پیش واکشی (Pre-Fetch) کند. نقاط اشتراک در همین‌جا به پایان می‌رسند؛ چرا که سیاست اینتل و ای ام دی در میزان این کش و نوع استفاده از آن، با یکدیگر متفاوت است. ای ام دی از 512 کیلوبایت کش سطح 2 برای هر هسته استفاده می‌کند و بعد از آن، برای هر مجموعه 4 تایی از هسته‌ها 8 مگابایت کش سطح 3 در نظر می‌گیرد. به عنوان مثال در یک پردازندهی 16 هسته‌ای شاهد 32 مگابایت کش سطح 3 هستیم. البته هر هسته تنها می‌تواند از داده‌هایی که در کش سطح 3 محلی‌اش قرار دارند استفاده کند. برای دسترسی به کش سطح 3 در یک مجموعه‌ی دیگر، نیاز به صرف زمان و به وجود آمدن تاخیرهای مقطعی است. بنابراین طبیعی است که در دسترسی به داده‌های موجود در کش‌های سطح 3 دیگر، شاهد به وجود آمدن تاخیرهای متفاوتی باشیم.
اینتل در پردازندهی Skylake-X از 1 مگابایت کش سطح 2 برای هر هسته استفاده می‌کند و به این ترتیب، احتمال ماندن داده‌ها در این سطح را افزایش می‌دهد. در ادامه 1.375 مگابایت کش سطح 3 را به ازای هر هسته در نظر گرفته که برچسب‌های متناظری برایشان در نظر گرفته شده‌است. در این پردازندهی اینتل، هسته‌ها در ساختار توپولوژی توری (Mesh) با یکدیگر در ارتباط هستند و این نوع ارتباط هم مشابه با سیاست ای ام دی، تاخیرهای خاص خود را به همراه خواهد داشت. البته این نکته را هم باید بیان کرد که در مهندسی اینتل، تاخیرها به شکل مناسبی همگن شده‌اند و تفاوت فاحشی با یکدیگر ندارند.
سیستم Caching ای ام دی
ای ام دی از 512 کیلوبایت کش سطح 2 برای هر هسته استفاده می‌کند و بعد از آن، برای هر مجموعه 4 تایی از هسته‌ها 8 مگابایت کش سطح 3 در نظر می‌گیرد. به عنوان مثال در یک پردازندهی 16 هسته‌ای شاهد 32 مگابایت کش سطح 3 هستیم. البته هر هسته تنها می‌تواند از داده‌هایی که در کش سطح 3 محلی‌اش قرار دارند استفاده کند. برای دسترسی به کش سطح 3 در یک مجموعه‌ی دیگر، نیاز به صرف زمان و به وجود آمدن تاخیرهای مقطعی است.
مصرف توان
پردازندههای Threadripper با مصرف توان 180 وات راهی بازار شده‌اند؛ این عدد، هم به تنهایی شگفتی‌برانگیز است و هم در مقایسه با مصرف میانگین 45 تا 95 وات پردازندههای پیشین همین شرکت. حتی اینتل هم در پردازندههای رده‌بالای خود از مصرف توان 140 وات استفاده می‌کند و در پردازندههای میان‌رده، شاهد مصرف توان زیر 95 وات از جانب پردازندههای اینتل هستیم. واضح است که ای ام دی دل را به دریا زده و خواسته به هر قیمتی خودش را به رقیب برساند. البته این شرکت یک بار با پردازندهی FX-9590 که فرکانس 5 گیگاهرتزی داشت، توانسته بود از مرز 220 وات عبور کند. به هر حال واضح است که ای ام دی قصد دارد از این بعد TDP های 180 واتی و حتی بالاتر را بدون هیچ گونه شرمندگی به کاربران اعلام کند و بدون هیچ گونه مشکلی از کاربران درخواست کند برای خنک کردن این هیولا، دست به دامان خنک کننده‌های آبی شوند و به کولر بادی فکر هم نکنند. در نمودار زیر که از جانب وبسایت Anandtech منتشر شده، می‌توانید تفاوت‌های فاحش در مصرف قوی‌ترین پردازندهی ای ام دی در مقایسه با پردازندههای اینتل را مشاهده کنید. حتی در حالت بیکاری (Idle) هم مصرف توان Threadripperها بسیار زیاد است. وات کمتر به معنای عمکلرد بهتر است.
جمع‌بندی
پردازندههای خانواده‌ی Threadripper توانایی خوبی در پردازش‌های چندرشته‌ای (Multi-Threaded) دارند؛ اما هنوز در پردازش‌های تک رشته‌ای پیش رقبای اینتلی کم می‌آورند. آنجایی که پای تاخیر کم DRAM به عنوان یک عامل تعیین کننده وسط بیاید، پردازندههای اینتل پیروز بی چون‌وچرای رقابت هستند. پردازندههای جدید Threadripper ای ام دی دارای مسیرهای PCIe زیادی هستند و این مورد باعث می‌شود امکان اضافه کردن کارت‌های توسعه تا حد زیادی فراهم باشد؛ موردی که در پردازندههای رده‌بالای اینتل هم گاهی مشکل‌ساز می‌شود. ای ام دی قابلیت اصلاح خطا (ECC) را در این پردازنده‌ها فعال کرده‌است و اینتل تنها در پردازندههای گران‌قیمت مخصوص سرور (سری Xeon) از آن پشتیبانی می‌کند. در کنار عملکرد چند رشته‌ای عالی پردازندههای Threadripper، فرکانس بالاتر این پردازنده‌ها در مقایسه با پردازندههای Ryzen 7 به این معنا است که می‌توانید برای بازی کردن حرفه‌ای هم روی این محصولات حساب باز کنید. وجود یک حالت Game Mode در این پردازنده‌ها با کاهش تعداد هسته و و تمرکز روی تخصیص نزدیک‌ترین حافظه‌ی DRAM به هسته‌های فعال می‌تواند به این موضوع کمک کند. به هر حال ای ام دی اعلام کرده که سیاست اتخاذ شده در پردازندههای Threadripper را ادامه خواهد داد و سوکت جدیدش را حداقل برای 2 نسل حفظ خواهد کرد. جنگ هسته‌ها به جای خوبی خواهد رسید!
Credits: Anandtech
ختم کلام این است:
پردازندههای خانواده‌ی Threadripper توانایی خوبی در پردازش‌های چندرشته‌ای (Multi-Threaded) دارند؛ اما هنوز در پردازش‌های تک رشته‌ای پیش رقبای اینتلی کم می‌آورند.
