Características principales de la arquitectura AMD Ryzen CPUS

AMD comenzó un cambio significativo en el mercado de las CPU a partir de 2017 con la introducción de procesadores Ryzen. La arquitectura Zen trajo innovaciones relevantes e importantes, impactando profundamente este mercado que siempre ha sido dominado por Intel, lo que aumenta la participación del equipo rojo en la cuota de mercado.

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Presentaremos aquí las características principales de la arquitectura actual, que se encuentra en su quinta generación en diferentes modelos de CPU para escritorio y computadora portátil, trayendo su evolución, sus ventajas y cómo la lucha por Ryzen con el núcleo Intel en el mercado.

¿Qué es la arquitectura zen?

También llamado Microarquitetura, esto tiene que ver con la forma en que se diseña una CPU. Se trata de cómo el componente se ocupará de la memoria, la forma en que viaja los datos, las instrucciones y cómo lo realiza el procesador, así como la información que se almacena en la memoria de caché. Por supuesto, esto es mucho más complejo que esta breve descripción.

Antes de la llegada de la arquitectura Zen, AMD vivió un momento delicado con la excavadora de la línea FX y los procesadores Piledriver. Entre los diversos problemas de esta serie, que están relacionados con la arquitectura misma, tenemos el anuncio engañoso del equipo rojo en comparación con la cantidad de núcleos que se entregan estas CPU. Esto terminó en un proceso colectivo, lo que llevó a AMD a pagar más de $ 12 millones en 2019.

La primera generación zen llegó corrigiendo todos los defectos de sus predecesores. Hubo una gran generación de rendimiento generacional, por encima del 50% de IPC (instrucciones por ciclo), así como una mayor eficiencia energética, el talón de Aquiles de AMD hasta entonces y el aumento real en la cantidad de núcleos.

En cuanto a este último aspecto, el equipo rojo introdujo la tecnología "Multithreading simultáneo" (SMT), que es el equivalente de la "hiper-treinta" de Intel. Es decir, cada núcleo físico actúa como dos núcleos lógicos, aumentando el rendimiento, especialmente en aplicaciones que aprovechan múltiples núcleos, como la productividad.

Lanzado en 2017, la primera generación de procesadores AMD Ryzen llegó para luchar contra el Intel Core de la 7ª Generación (Kaby Lake). La alineación, como todavía es hoy, tiene diferentes segmentos: Ryzen 3, Ryzen 5 y Ryzen 7 (con Ryzen 9 en generaciones futuras).

La entrada del equipo rojo ya ofreció 4 núcleos, la misma cantidad que el Core i7-7700K, pero alcanzó 8 núcleos y 16 hilos, lo que obligó a Intel a reorganizar estos importantes cambios.

Generación de evolución por generación: de Zen a Zen 5

A diferencia de Intel, AMD continuó con la arquitectura Zen, pero enumerando ya que estaba lanzando las nuevas generaciones.

Zen+ (Ryzen 2000)

Equipando el Ryzen 2000, la arquitectura Zen+ trajo poca evolución sobre la primera. Hubo un refinamiento de 14 nm a 12 nm, permitiendo relojes más grandes de 4.0 GHz, optimizaciones en el nivel de memoria de caché, lo que garantiza un ligero aumento en el rendimiento en el Ryzen 1000. Es como si AMD corrija algunos problemas y refine la primera arquitectura.

Estos procesadores llegaron para luchar contra la octava generación de CPU Intel Core (Coffee Lake), realizado en el proceso de 14 nm ++ del equipo azul. Con la segunda generación de Ryzen, AMD obligó a su rival a mover el recuento de colores, que se convirtió en 6 núcleos y 12 hilos con i7-8700k, el mejor SKU en la alineación.

Zen 2 (Ryzen 3000/4000)

La segunda generación de hechos de la arquitectura de la CPU de AMD llegó con el Ryzen 3000. La litografía utilizada cayó a 7 nm, lo que provocó un aumento de la eficiencia y otras capacidades. También se ha introducido el diseño de chiplet, lo que permite una mayor flexibilidad, reducción de costos, mayor confiabilidad y escalabilidad.

Además, la arquitectura Zen 2 proporcionó el doble de memoria de caché L3 con menor latencia, soporte para la interfaz PCI 4.0 antes de Intel y un aumento de aproximadamente 15% de IPC en la primera generación de Zen (no Zen+).

Los Ryzen 3000 fueron el primer avance en el diseño de la arquitectura AMD y el espacio de mercado en disputa contra el Core Intel de la novena generación, que fue el primero con el segmento Core i9, trayendo 8 núcleos y 16 hilos, AMD ya practicado con el Ryzen 7. El equipo rojo, en la otra mano, planteó la disputa con los modelos de Ryzen 9 y los modelos de 12 centros y 24 hilos y 16 hilos y 32 hilos.

Esta arquitectura también equipó la generación Ryzen 4000, que se centró en gráficos integrados, relojes y una memoria de caché ligeramente más pequeña.

Zen 3 (Ryzen 5000)

La arquitectura Zen 3 ha traído el cambio más significativo a lo largo de la serie Ryzen, incluso utilizando el proceso de 7 nm. Uno de los cambios más importantes fue el diseño completo completo de 32 MB CCD (Core Chiplet) 32 MB (CCX) Core Complete (CCX) en los modelos principales y de alta gama.

Estos cambios han causado que el Ryzen 5000 entregue el mayor aumento de IPC entre generaciones (alrededor del 16%), colocando AMD en la parte superior y estableciendo algunas de las CPU más populares hasta la fecha, como Ryzen 5 5500/5600X y Ryzen 7 5700X/5800X3D.

Paralelamente a la serie principal, AMD introdujo el SKU con su nueva tecnología de apilamiento de caché, el V-Cache 3D. Las CPU 3D Cache fueron más rápidas en aplicaciones sensibles al uso de la memoria de caché, especialmente los juegos, lo que hace que los procesadores del equipo rojo superen a su rival con sus décimas y 11 generaciones de Intel Core.

Esta serie también tenía otros SKU terminando con G, GE, GT y XT, manteniendo gran parte de la configuración de versiones base publicadas previamente.

Zen 4 (Ryzen 7000/8000)

Los Ryzen 7000 marcan la llegada de la nueva plataforma AM5, después de 5 años de soporte con AM4, que también es compatible con las memorias DDR5 y la interfaz PCIe 5.0 nuevamente antes de Intel. Hecho en 5 nm, la arquitectura AMD Zen 4 es la primera en traer la arquitectura gráfica RDNA 2 de las tarjetas de video CPU de escritorio, aunque con capacidad limitada.

Estas mejoras tuvieron el salto generacional más pequeño desde Zen 1, con un aumento de IPC de aproximadamente el 13%. Esta generación también ganó SKU con tecnología V-Cache 3D, permitiendo relojes ligeramente más altos. Esta generación también obtuvo soporte para las instrucciones AVX-512.

Mientras tanto, Intel llegó con el mayor cambio moderno en su línea de procesadores de 12ª generación (Alder Lake), llevando la arquitectura híbrida con núcleos de rendimiento y núcleos eficientes a diferentes tareas y equilibrando la disputa en el mercado de procesadores nuevamente.

La arquitectura Zen 4 también está presente en la alineación Ryzen 8000G, que se centra en gráficos integrados, lo que brinda una mayor implementación de la arquitectura RDNA 2, lo que hace que estas APU sean los mejores en el mercado de PC de la tabla hasta ahora.

Zen 5 (Ryzen 9000)

La actual arquitectura Zen 5 llegó en 2024 al mercado, llevando el refinamiento de litografía a 4 nm/3 nm (dependiendo de la muerte), mejoras como un mayor paralelismo, pronóstico de desviación, entre otros, lo que hace posible ofrecer una evolución entre generaciones de aproximadamente el 16% sobre Zen 4.

Esta arquitectura también está presente en el Ryzen Mobile Strix Point y Krackan Point (Ryzen AI 300) con un gran enfoque en el aprendizaje automático e IA, trayendo una mezcla de Zen 5 y Zen 5C al igual que Intel ha estado haciendo con las últimas generaciones.

El Ryzen 9000 también recibió SKU con la segunda generación de tecnología V-Cache 3D, que trae cambios significativos debido al reposicionamiento físico de la memoria, permitiendo un mejor enfriamiento y relojes más grandes, así como overclock, algo previamente limitado.

Tecnologías principales de la arquitectura zen

Con Zen Architecture, AMD trajo diferentes tecnologías que se agregaron cuando llegaron nuevas generaciones. Echemos un vistazo a los principales:

Diseño de ardilla

Dejando el diseño monolítico estándar de la industria, que también fue practicado por Intel, AMD hizo que sus CPU fueran más flexibles, ofreciendo una mayor eficiencia energética y escalabilidad. Este diseño consiste en pequeños circuitos integrados que juntos crean un sistema más complejo.

Esto, como se indicó anteriormente, provino del Ryzen 3000. Intel, que se ejecuta después del rival en estas innovaciones, adoptó algo similar de la 12ª generación de CPU con tecnología Fovers.

Tela infinita

El diseño chiple, a pesar de tener diferentes ventajas, también trae algunos desafíos. Los diferentes chips dentro de la encapsulación de una CPU deben comunicarse con velocidad y eficientemente. Por lo tanto, AMD ha introducido la interconexión de la tela Infinity para que los diferentes troqueles se comuniquen.

Esta característica tiene su propia frecuencia de operación (llamada FCLK) y es sensible a la velocidad de RAM. Por lo tanto, es importante, especialmente en el Ryzen más antiguo, configurar estos relojes a la misma velocidad que la memoria para funcionar más alto.

PBO - Precision Boost Overdrive

Precision Boost analiza la temperatura de la CPU para definir si aumentar o no las frecuencias y el voltaje para ofrecer más rendimiento. Esta característica tiene como objetivo mejorar el rendimiento general y está disponible en el Ryzen 5000.

SMT (Multhreading simultáneo)

Al igual que la hiper-hyper-threading, el múltiple simultáneo ha llegado para aumentar el número de hilo por núcleo. Por lo tanto, cada vez que vea las especificaciones de un procesador, tendrá la cantidad de núcleos e hilos separados. Cuando no hay tal característica, algo más presente en las últimas generaciones de CPU Intel, el número de hilos será el mismo que los núcleos.

En general, esta característica existe para aumentar el rendimiento al realizar más tareas al mismo tiempo. Esto es algo más útil en aplicaciones que usan múltiples núcleos e hilos, como la representación de imágenes y los juegos con grandes mundos complejos, por ejemplo.

Caché (L3 y 3D V-Cache)

AMD tiene una ventaja cuando hablamos de memoria de caché hoy, especialmente en el SKU equipado con tecnología V-Cache 3D. Con él, es posible agregar grandes cantidades de caché L3, fácilmente 100 MB. El resultado de esto es un mayor rendimiento en las aplicaciones que aprovechan la función, como los juegos. Es por eso que el Ryzen X3D generalmente se llama Games Kings.

Ventajas Zen vs Arquitectura. Intel

Con la llegada de la arquitectura y evolución de Zen con cada generación, AMD ha traído diferentes ventajas sobre su rival. La llegada del Ryzen cambió el escenario del mercado de procesadores e hizo que Intel también se moviera para traer innovaciones.

Liderazgo en multitarea/productividad

Uno de los principales y más notables, tan pronto como llegó la primera generación zen, fue el cambio en la cantidad de núcleos. Como mencionamos antes, el Ryzen 1000 trajo más de 4 núcleos, que era el máximo de Intel hasta ahora, y miramos de que estamos hablando de 2017, no una década. Por lo tanto, el equipo azul tuvo que correr después de este daño a cada próxima nueva generación.

Eficiencia energética

Otro cambio importante fue la eficiencia energética. El escenario de la época tenía AMD CPU FX, nada eficiente y la séptima generación de Intel Core, que tenía el i7-7700k como un verdadero horno para consumir mucha energía y calentar demasiado. La arquitectura Zen llega en este momento trayendo un giro en este sentido. Esto se mejoró con cada nueva generación, especialmente con las dos últimas, ofreciendo más rendimiento por vatio, consumiendo menos y, en consecuencia, calentando menos.

Innovación en diseño (Chiples)

El diseño en Chiples de la arquitectura Zen 3 ha proporcionado una mayor escalabilidad, y es posible agregar más núcleos, caché, entre otras tecnologías, así como un proceso que permite una reducción en los costos operativos de fabricación. A pesar de los desafíos, como la comunicación interna de los chips, la innovación fue bien recibida por la industria.

Longevidad de la plataforma

Desde la llegada de la plataforma Ryzen 1000 y la plataforma AM4, AMD ya había garantizado que admitiría durante mucho tiempo, algo que fue en contra de lo que hizo Intel, lanzando nuevas plataformas casi todos los años. AM4 duró 5 años, pero el equipo rojo todavía está lanzando procesadores para este socket.

Ahora con AM5, que llegó en 2022 con el Ryzen 7000 y la arquitectura Zen 4, AMD ha prometido otros 5 años, hasta 2027, tal como lo hizo con la plataforma anterior. El rival, por otro lado, aún no ha podido seguir un camino similar, trayendo nuevos enchufes casi todos los años.

Tecnologías variadas

Además, el Ryzen también trajo la primera adopción a ciertas tecnologías nuevas, como la interfaz PCI en versiones 4.0 y 5.0. Otro punto importante de innovación tecnológica fue la adición de la memoria de caché apilada con tecnología V-Cache 3D, algo totalmente sin precedentes en el mercado de procesadores e Intel no planea implementar.

Ventajas de los juegos

Si al principio AMD avanzara en aplicaciones de productividad al ofrecer más núcleos, con el tiempo, el equipo rojo también mejoró el rendimiento de un solo núcleo, algo que siempre ha sido la ventaja de Intel Core y comenzó a ofrecer un mayor rendimiento de los juegos, incluso superando al rival a algunos escenarios específicos. Estas CPU finalmente se convirtieron en un éxito en Brasil.

Conclusión

Si no fuera por la llegada de la arquitectura Zen, probablemente no tendríamos innovaciones actuales en procesadores, especialmente con respecto al número de núcleos. AMD no solo trajo innovación al segmento, sino que también obligó al único rival a moverse y también revisar sus planes.

Por mucho que el equipo azul haya innovado, incluso años después de la llegada del Ryzen, no puede negar el impacto causado por el equipo rojo bajo la dirección de Lisa Su. La lucha que ni siquiera existió tanto, ya que Intel dominó el mercado con el tiempo libre, fue bastante beneficiosa para el consumidor, como lo es cualquier competencia.

La arquitectura Zen 5 hizo su debut el año pasado con el Ryzen 9000 y Ryzen AI 300 para cuadernos, pero sabemos que estas compañías no se detienen. Incluso hay rumores sobre Zen 6. Si verá más innovaciones o simplemente mejoras sobre lo que ya existe, tendremos que esperar para ver.

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