AMD Zen 6: Chips and Cheese daha geniş decode, iki katına çıkan VNNI üniteleri ve Zen 6c ayrışmasını ele aldı

Chips and Cheese, EPYC 9686F (Zen 6) ve EPYC 9996 (Zen 6c) ölçümlerine dayanarak AMD'nin yeni nesil Zen 6 çekirdek ailesinin ayrıntılı bir mikro mimari analizini yayımladı. Üst düzeyde bakıldığında Zen 6, Zen 5'in kademeli bir iyileştirmesi gibi görünse de site, yapılan yenilemenin daha derinlere uzandığını savunuyor ve değişimin ölçeğini AMD'nin Zen 1'den Zen 2'ye geçişiyle karşılaştırıyor.

Dal tahmini ve ön uç

Zen 6, Zen 5'in yön tahmincisini (direction predictor) aynen taşıyor; Chips and Cheese bu tahminciyi daha önce test ettiği çekirdekler arasında en iyisi olarak ölçmüştü. Doğruluk neredeyse aynı kalarken tahminci daha da hızlanıyor ve yanılmanın maliyeti küçüldü: Tahmincinin zorlandığı noktanın ötesinde, dal başına süre Zen 6'da yaklaşık 3 ile 3,5 nanosaniyede platoya ulaşıyor; Zen 5'te bu değer 3,5 ile 4 nanosaniyeydi. Çekirdek ayrıca L1 komut cache'i içinde döngü başına iki dal sürdürebiliyor, bunun ötesinde döngü başına bire düşüyor. Branch target buffer değişiklikleri, analize göre kapasite yerine hızı öne çıkarıyor.

Ön uçtaki daha büyük gelişme decode tarafında. Zen 5 çift decode kümesi getirmişti, ancak tek bir thread bunların yalnızca birini etkili biçimde kullanabiliyordu. Zen 6'da tek thread her iki kümeyi de kullanabiliyor; bu da tek thread'li kod için decode bant genişliğini fiilen genişletiyor.

Tamsayı ve vektör verimi

Yürütme motoru Zen 5'e yakın kalsa da birkaç bilinçli değişiklik var. Zen 6, Zen 4'ün NOP eşleştirmesini geri getiriyor ve döngü başına 16 NOP'a kadar emekli ediyor; aynı altı ALU ile döngü başına 64-bit toplama işlemini Zen 5'in 5,25'ine karşı 5,96'da sürdürüyor.

Bir kaynak kısılıyor: Tamsayı çarpma üniteleri üçten ikiye düşüyor ve PDEP ile PEXT verimi döngü başına üçten ikiye iniyor. Chips and Cheese, AMD'nin Zen 5'in üçüncü çarpıcısının alan maliyetini haklı çıkarmadığı görüşünü aktarıyor.

Vektör tarafında kayan nokta üniteleri değişmiyor ve döngü başına hâlâ iki 512-bit FADD, FMUL veya FMA işliyor; ancak VNNI üniteleri ikiden dörde çıkıyor, 512-bit VNNI testini döngü başına 1,99'dan 3,88 komuta yükselterek; Zen 6c de aynı seviyeye ulaşıyor. VNNI, kuantize çıkarımın iç döngülerinde ve video codec filtrelerinde kullanılıyor. Vektör yükleme bant genişliği de iyileşiyor: Zen 5'in iki taşıdığı yerde Zen 6 döngü başına dört 256-bit vektör yükü taşıyor ve iki 512-bit yükünün 128 bayt/döngü değerine denk çıkıyor; bu da çoğu piyasaya sürülmüş vektör kodun hâlâ AVX1/2'yi hedeflemesi nedeniyle önemli.

Zen 6 ve Zen 6c ayrışıyor

Şimdiye kadar AMD'nin Classic ve Dense çekirdekleri çekirdek içinde işlevsel olarak aynıydı; başlıca fark chiplet başına çekirdek sayısı ve L3 boyutuydu. Bu durum Zen 6 ile sona eriyor. Ayrışma micro-op dispatch ile load queue arasında yer alıyor ve Zen 6c her alanda daha büyük: reorder buffer 576 girdiden 640'a, tamsayı register dosyası 288'den 352'ye, vektör zamanlayıcısı 138'den 180'e ve load queue 280'den 330'a büyüyor. Chips and Cheese bunu bir uzmanlaşma olarak okuyor: Zen 6 yüksek frekanslara göre ayarlanmışken Zen 6c'ye bellek gecikmesini atlatmak için daha fazla kapasite verilmiş.

Chiplet'ler de farklılaşıyor: Zen 6 için 48 MB L3'lü 12 çekirdekli CCD'ler, Zen 6c için 128 MB L3'lü 32 çekirdekli CCD'ler; her ikisinde de çekirdek başına 4 MB L3 var.

Bellek davranışı ve tahmini performans

L3 gecikmesi Zen 5'te yaklaşık 47 döngüden Zen 6'da 55'e ve Zen 6c'de 66'ya yükseliyor; ancak Zen 6'nın daha yüksek frekansı nanosaniye cinsinden gecikmeyi Zen 5 tabanlı EPYC 9355P'in 10,3 ns'ine karşı neredeyse sabit tutarak 10,7 ns'de tutuyor; daha büyük Zen 6c kompleksi ise 16,4 ns'de kalıyor. Zen 6 ayrıca Zen 5'in döngü başına yalnızca yaklaşık 42 bayt verdiği bir L2 tuhaflığını düzeltiyor; okuma yolu artık güvenilir biçimde 64 bayt sağlıyor. Store-to-load forwarding Zen 5'ten değişmeden gelmiş.

Tahmini tek thread'li SPEC CPU 2026 sonuçlarında EPYC 9686F, tamsayı oranında Ryzen 9 9950X3D2'ye yaklaşırken kayan noktada onu geçiyor; eşitlenmiş 4,1 GHz'de sırasıyla yaklaşık %4 ve %11 önde, istemci çipin daha büyük L3'üne rağmen. Zen 6c tabanlı EPYC 9996, yaklaşık 900 MHz daha yavaş çalışırken önceki nesil EPYC 9575F'e denk düşüyor ve tamsayıda NVIDIA'nın Vera'sını kıl payı geçerken kayan noktada kabaca %20 önde. 9686F, her iki test setinde de 9996'nın yaklaşık %18 önünde bitiriyor ve üstten aşağı pipeline analizi, iki parçanın çekirdek sınırlı testlerde neredeyse aynı davrandığını, anlamlı farkların bellek yoğun iş yüklerinde yoğunlaştığını gösteriyor.

Neden önemli

Geliştiriciler için analiz somut yönlere dönüşüyor. AVX2 dönemi kodu yeniden derleme olmadan daha fazla yükleme bant genişliği kazanıyor, VNNI yoğun kuantize çıkarım ve video filtreleme döngüleri döngü başına verimde kabaca iki katına çıkıyor ve dallı kod her yanlış tahmin için daha az bedel ödüyor. Daha büyük hikaye Zen 6 ve Zen 6c ayrışması: İlk kez tek bir AMD nesli içinde döngü başına davranış farklılaşıyor; dolayısıyla out-of-order pencere boyutuna veya bellek gecikmesine duyarlı kod, yoğun (dense) parçalarda standart sunucu çiplerinden farklı performans gösterebilir — benchmark'lara ve kapasite planlamasına dahil edilmesi değerli bir ayrım.