Gerüchteküche

Zen 3 mit SMT4 und neue Navi- und Turing-Einsteigerkarten

Es gibt erneut interessante Gerüchte zur nächsten Zen-Architektur bzw. den dazugehörigen Prozessoren. Mit den Ryzen- und EPYC-Prozessoren sind die zwei wichtigsten Prozessoren-Serien von AMD auf Zen 2 umgestellt, die Ryzen-Threadripper-Prozessoren der dritten Generation werden im November folgen. Damit gehen die Gerüchte und Spekulationen zur nächsten Generation los. Die Zen-3-Architektur ist hinsichtlich des Designs bereits fertiggestellt. Zen 4 befindet sich aktuell in der Designphase – so AMD.

In der EPYC-Serie hören die dritte und vierte Generation auf die Namen Milan und Genoa, so viel ist bereits von AMD verraten worden. Darüber hinaus gibt es aber keinerlei Informationen. Als sicher gilt, dass AMD dem Chiplet-Design treu bleibt. Die Frage die sich stellt ist, ob AMD am Design von acht Kernen pro Compute-Chiplet Änderungen vornehmen wird oder ob wir zunächst bei maximal 64 Kernen verbleiben werden.

Zumindest für Milan steht wohl fest, dass AMD dem Sockel SP3 für die EPYC-Prozessoren treu bleibt. Erst danach könnte es hier eine Änderung in der Plattform geben, die dann auch einen Wechsel des Sockels vorsieht. Mit DDR5 und PCI-Express 5.0 kommen für Genoa zudem weitergehende Änderungen in Frage.

Bereits vor einiger Zeit wurde von einer möglichen Umsetzung einer weiteren Stufe von Simultaneous Multithreading (SMT) bei AMD berichtet. Sowohl Intel als auch AMD können in ihren aktuellen Architekturen zwei Threads pro Kern verarbeiten. IBMs Power9-Architekturen ermöglichen sogar ein vierfaches oder achtfaches SMT. Intels Umsetzung hört auf den Namen Hyper Threading.

In den Grundzügen wurde SMT bereits in den 1990er Jahren entwickelt. Ab 2000 verwendet Intel eine ähnliche Umsetzung in den Pentium-4-Prozessoren. Verwendet wird SMT, um die redundant vorhandenen Ressourcen eines Prozessorkerns auszulasten, damit die Leistung gesteigert werden kann. Um daraus eine höhere Leistung zu entwicklen, müssen aber auch mehrere parallel zu verarbeitende Aufgaben durchgeführt werden. Die Software muss dahingehend optimiert sein.

Es wäre also denkbar, dass AMD auf einen weiteren Ausbau bei der Anzahl der Kerne verzichtet, wohl aber das SMT verbessert bzw. ausbaut und damit bei einem 64-Kern-Prozessor bis zu 256 Threads verarbeiten kann. Gerade im Datacenter- und vor allem im HPC-Segment wäre dies ein denkbarer Weg, die Leistung der Prozessoren weiter deutlich zu steigern.

Einschränkungen von SMT

Nun ist es aber nicht so, als könne ein SMT mit zwei Threads pro Kern die Leistung entsprechend verdoppeln. AMD führt entsprechende Einschränkungen in der Zen-Architektur in seinem Software Optimization Guide (PDF) auf:

"Resources such as queue entries, caches, pipelines, and execution units can be competitively shared, watermarked, or statically partitioned in two-threaded mode."

Weite Bereiche eines Zen-Kerns bieten Ressourcen, die im Falle eines SMT geteilt werden. Gewisse Bereiche werden dabei abhängig vom SMT-Modus einfach geteilt, Software kann sich aber auch Ressourcen reservieren (Floating Point Scheduler und Memory Request Buffers). Wichtige Kern-Komponenten wie die Micro-op Queue und Store Queue werden zudem statisch aufgeteilt.

Sollte AMD tatsächlich an einem SMT4 arbeiten, würden Workstation- und Serveranwendungen natürlich am ehesten profitieren, da die Anwendungen in diesem Bereich eher auf die Verwendung von SMT ausgelegt sind. Inwiefern eine weitere Ausbaustufe des SMT bei den Ryzen-Prozessoren von Vorteil sein könnte, bleibt abzuwarten. Ohnehin ist eine Einführung von SMT4 derzeit nur ein Gedankenspiel.

Navi 12 und Navi 14 als neue Einsteigerlösungen

In den vergangenen Tagen gab es wieder zahlreiche Hinweise zu neuen Navi-GPUs. Wer sich nun jedoch auf Karten freut, die über den aktuellen Radeon RX 5700 XT und Radeon RX 5700 angesiedelt sind, wird sich noch etwas gedulden müssen. Die Treiber-Einträge zeigen vielmehr, dass AMD an kleineren Ausbaustufen der RNDA-Architektur bzw. an Navi-GPUs arbeitet. Navi 12 und Navi 14 sind die PCI-IDs die nun herumgereicht werden. 

Die beiden erwähnten GPUs dürften mit weniger als den bisher verwendeten 40 Compute Units (2.560 Shadereinheiten, Radeon RX 5700 XT) und 36 CUs (2.304 Shadereinheiten, Radeon RX 5700) ausgestattet sein. Die genauen technischen Daten sind aber nicht bekannt. Wir sprechen hier aber von möglichen Modellen, die als Radeon RX 5600 oder Radeon RX 5500 geführt werden.

Derzeit ebenfalls in den Gerüchte besprochen wird eine GeForce GTX 1650 Ti, die es dann mit den kleineren Navi-Modellen aufnehmen soll.