Infinity Fabric Ryzenissä: arkkitehtuuri, muisti ja suorituskyky

Informatec Digital » Resurssit » Infinity Fabric Ryzenissä: arkkitehtuuri, muisti ja suorituskyky

Kun keskustellaan Ryzen-prosessoreista ja niiden todellisesta suorituskyvystä peleissä ja sovelluksissa, yksi keskeisimmistä eniten kysymyksiä herättävistä näkökohdista on se, miten Infinity Fabric vaikuttaa RAM-muistiin ja järjestelmän yleiseen toimintaan . Monet käyttäjät kohtaavat epätavallisia rajoituksia taajuuksien nostamisessa, toistumattomia epävakauksia tai suorituskyvyn laskuja RAM-muistin kapasiteettia päivitettäessä, ja ongelman ydin on lähes aina Zen-arkkitehtuurin, Infinity Fabric -väylän ja integroidun muistiohjaimen välinen suhde.

Vaikka ensi silmäyksellä se saattaa vaikuttaa vain "RAM-muistin kellotaajuuden nostamisesta ja asian hylkäämisestä", todellisuus on paljon monimutkaisempi. Asennettu kokonaiskapasiteetti, moduulien lukumäärä, olivatpa ne yksi- vai kaksirivisiä, suorittimen piirin laatu ja jopa emolevy yhdessä määrittävät, kuinka pitkälle järjestelmää voi viedä tinkimättä vakaudesta. Tämän herkän tasapainon ymmärtäminen on hyödyllistä sekä uuden tietokoneen hienosäädössä että olemassa olevan Ryzen-järjestelmän parhaassa mahdollisessa hyödyntämisessä ilman mustia näyttöjä ja haamu-uudelleenkäynnistyksiä.

Mikä on Infinity Fabric ja miksi se on niin tärkeä Ryzenissä?

Ryzen-prosessoreissa AMD käyttää omaa Infinity Fabric -nimistä yhteenliitäntää "sisäisenä valtaväylänä" sirun eri lohkojen yhdistämiseen . Se ei ole vain yksi väylä lisää: se on järjestelmä, joka yhdistää CCD:t (ydinpiirit) , I/O-sirun, muistiohjaimen, PCIe:n ja muut sisäiset komponentit. Sen taajuus ja vakaus vaikuttavat suoraan järjestelmän suorituskykyyn ja latenssiin.

Ryzenin ensimmäisissä sukupolvissa (Zen ja Zen+) Infinity Fabricin taajuus (yleensä FCLK) oli läheisesti sidottu RAM-muistin efektiiviseen taajuuteen . Käytännössä ne toimivat synkronisesti: jos RAM-muistin taajuudeksi asetettiin 3200 MHz (DDR, todellisuudessa 1600 MHz), Infinity Fabric toimi 1600 MHz:n taajuudella. Tämä "kytkentä" tarkoitti, että kaikki muistin parannukset näkyivät myös itse Infinity Fabricin nopeuden kasvuna, mikä vähensi ydinten välistä latenssia ja paransi FPS:ää monissa peleissä.

Zen 2:n ja Zen 3:n myötä asioita hiottiin, jolloin asynkronisten tilojen (FCLK MCLK:n sijaan) käyttö sallittiin tiettyjen kynnysarvojen yläpuolella, mutta ydinajatus pysyy: Infinity Fabricin vakaus on olennaista vankan järjestelmän kannalta . Jos tätä näkökohtaa viedään liian pitkälle, vaikka RAM-muisti näyttäisi vakaalta vertailutesteissä, saatat kohdata satunnaisia ​​kaatumisia, työpöydän jumiutumisia tai kylmäkäynnistyksiä, joita ei ole helppo yhdistää mihinkään tiettyyn asetukseen.

Asiaa mutkistaa entisestään se, että välitaajuuden toiminta on sidottu SoC:n jännitteeseen ja muihin hienosäädettyihin alustaparametreihin. Tämä tarkoittaa, että pelkkä taajuuden nostaminen ei riitä ; sinun on hallittava huolellisesti niihin liittyviä jännitteitä ja asetuksia, varsinkin kun ylität kunkin sukupolven "sweet spot" -arvot.

Käytännössä tämä tarkoittaa eräänlaista yksilöllistä enimmäismäärää jokaiselle suorittimelle: jotkut yksiköt saavuttavat mukavasti 1900 MHz:n FCLK:n, kun taas toiset yltävät hädin tuskin 1800–1867 MHz:iin, jopa saman mallin sisällä, kuten Ryzen 7 3800X. Tämä variaatio kuuluu täysin "piiarpajaisten" piiriin.

Miten zen-arkkitehtuuri vaikuttaa muistiin ja Infinity Fabriciin

Ensimmäisestä Ryzen-prosessorista lähtien AMD integroi muistiohjaimen itse prosessoriin, mikä tarkoittaa, että maksimikapasiteetti, tuetut taajuudet ja suorituskyky eri moduuleilla riippuvat suoraan Zen-arkkitehtuurista ja sen versioista (Zen, Zen+, Zen 2, Zen 3 jne.). Jokaisen sukupolven myötä RAM-tuki on parantunut: enemmän virallisia taajuuksia, parempi vakaus ja vähemmän yhteensopivuusongelmia.

Ensimmäiset Ryzen-prosessorit (Zen 1) olivat erityisen nirsoja tiettyjen moduulien ja XMP-profiilien kanssa. Oli suhteellisen yleistä, että 3200 MHz:n kellotaajuudella mainostettu prosessoripaketti päätyi toimimaan 2933 tai 3000 MHz:n kellotaajuudella vakauden ylläpitämiseksi, erityisesti perusemolevyillä tai vähemmän kypsillä BIOS-versioilla. Zen+:n myötä tehtiin merkittävää työtä AGESA-mikrokoodin parissa, mikä paransi muistin koulutusta ja mahdollisti useampien prosessoripakettien spesifikaatioiden saavuttamisen vaikeuksitta.

Zen 2 otti jälleen harppauksen eteenpäin parantamalla sekä IOD:n että Infinity Fabricin hallintaa, mikä helpotti 3600 MHz:n RAM-taajuuksien saavuttamista 1800 MHz:n FCLK:n taajuudella . Tästä 3600/1800-yhdistelmästä tuli monille käyttäjille käytännössä "kultainen piste", joka tarjosi erittäin hyvän tasapainon latenssin ja vakauden välillä. Zen 3 jatkoi tällä linjalla ja jopa salli joidenkin suorittimien viedä FCLK:ta pidemmälle.

Kaikissa tapauksissa lopullinen suorituskyky ei riipu pelkästään "suorittimen tuottamasta datasta", vaan myös siitä, miten muistitaajuus, Infinity Fabric -taajuus (FCLK) ja muistiohjaimen taajuus (UCLK) vuorovaikuttavat keskenään . Kun kaikki on synkronoitu, latenssit ovat pieniä ja suorituskyky korkea; kun taas epäsuhta on olemassa, latenssit nousevat pilviin ja RAM-muistin megahertsien lisäämisen hyöty vähenee tai jopa muuttuu haitalliseksi.

Siksi, kun puhumme "parannetusta" muistituesta uudessa Ryzen-sukupolvessa, puhumme itse asiassa joukosta muutoksia: vankemmasta ohjaimesta, tehokkaammasta Infinity Fabricista ja älykkäämmistä muistinharjoittelualgoritmeista, jotka on integroitu AGESAan.

Hyvin näkyvä sivuvaikutus on, että sukupolvien edetessä ongelmallisten tai manuaalisesti säädettävien muistimoduulien luettelo kutistuu , ja on todennäköisempää, että yksinkertaisesti aktivoit DOCP/XMP-profiilin ja tietokone käynnistyy ongelmitta.

Kapasiteetti, moduulien lukumäärä ja alueet: miksi se vaikuttaa taajuuksiin niin paljon

Ryzen-prosessorin RAM-muistia valittaessa ei pelkästään pakkauksessa mainostettu nopeus ole ratkaiseva tekijä. Kokonaiskapasiteetti, asennettujen muistitikkujen määrä ja se, onko kukin moduuli yksi- vai kaksiportainen (SR), vaikuttavat kaikki merkittävästi siihen, mitä ohjain pystyy käsittelemään samanaikaisesti ilman, että taajuutta tarvitsee laskea tai latenssia pienentää.

Kun sanotaan, että siirryttäessä 2x8 Gt:sta 2x16 Gt:iin tai 4x16 Gt:iin on todennäköisesti laskettava suurinta vakaata taajuutta tai löysennettävä ajoituksia , se tiivistää sähköisen todellisuuden: mitä enemmän siruja ja mitä enemmän kuormitusta muistilinjoille laitetaan, sitä monimutkaisempaa ohjaimen on ylläpitää puhdasta signaalia suurilla nopeuksilla.

Kaksoisaluemoduulit lisäävät mielenkiintoisen vivahteen. DR-moduulissa, hyvin yksinkertaistettuna, on kaksi loogista muistilohkoa kytkettynä samaan ohjaimeen . Tämä lisää kyllä ​​signaalin kuormitusta, mutta se voi myös tarjota suorituskykyetuja sisäisen rinnakkaistuksen paremman hyödyntämisen ansiosta, erityisesti joissakin intensiivisissä työkuormitustilanteissa.

Ongelmana on, että kun lisäät muistimoduuleja (esimerkiksi neljä DR-moduulia), muistiohjaimen on työskenneltävä enemmän signaalin eheyden ylläpitämiseksi korkeilla taajuuksilla . Usein käytännöllinen ratkaisu on pienentää tehokasta RAM-taajuutta vakauden varmistamiseksi. Siksi AMD rajoittaa virallisesti eri moduuliyhdistelmien tuettuja taajuuksia kunkin suorittimen teknisissä tiedoissa.

Siksi on usein parempi asentaa kaksi 16 Gt:n DR-moduulia hienosäädöllä kuin neljä äärirajoilla vietyä SR-moduulia, varsinkin jos etsit tasapainoa kapasiteetin, suorituskyvyn ja helpon konfiguroinnin välillä . Useampi moduulimäärä ei aina tarkoita suurempaa suorituskykyä; se tarkoittaa usein enemmän työtä ohjaimelle ja suurempaa todennäköisyyttä törmätä Infinity Fabricin vakauspullonkaulaan.

Piilottelijat, muistinohjain ja emolevyn rooli

Yksi yleisimmistä kommenteista Ryzen-käyttäjien keskuudessa on, että " prosessorisi piisirun laatu määrää, kuinka pitkälle FCLK:n ja RAM-muistin nopeutta voi nostaa ". Ja se on totta: vaikka yleisiä ohjeita on olemassa, jokainen siru valmistetaan pienin eroin, jotka vaikuttavat sen vakaaseen toiminta-alueeseen sekä ydintaajuuden että muistiohjaimen ja Infinity Fabricin suhteen.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että Ryzen 7 3800X pystyy käsittelemään 1900 MHz:n FCLK-kelloa epäröimättä, kun taas toinen, näennäisesti identtinen, ei pysty edes käynnistymään vakaasti yli 1867 MHz:n kellotaululla, edes BIOS-säädöillä. Tätä eroa ei yleensä voida "pakottaa" pelkästään jännitesäädöillä; jossain vaiheessa on yksinkertaisesti saavutettu sirun fyysinen raja.

Toisin kuin ajatus, jonka mukaan "RAM-muisti kuluttaa tuskin virtaa, joten emolevyllä ei ole väliä", on syytä muistaa, että Infinity Fabricin ja muistiohjaimen vakaus on läheisesti sidoksissa siihen, miten SoC:n, VDDG:n ja muiden niihin liittyvien alueiden jännitteitä hallitaan . Emolevy, jossa on huonosti säädetty linjakalibrointi (LLC) tai merkittävät jännitehäviöt, voi olla syynä kylmäkäynnistyksiin, joita ei näy tavallisissa stressitesteissä.

Lisäksi emolevyvalmistajien julkaisemat AGESA:n peräkkäiset versiot korjaavat toimintoja, tarkentavat muistin koulutusta ja esittelevät uusia parametreja, jotka mahdollistavat FCLK-, UCLK- ja MCLK-suhteiden entistä paremman säätämisen . On yleistä, että suuren BIOS-päivityksen jälkeen järjestelmä pystyy käynnistämään aiemmin epäonnistuneita XMP-profiileja tai että tiettyihin kuormitustilanteisiin liittyviä mikrojäätymisiä ei enää esiinny.

Käytännön näkökulmasta kaikki tämä tarkoittaa sitä, että suunniteltaessa Ryzen-rakennetta, joka on suunniteltu hyödyntämään täysimääräisesti Infinity Fabricia ja RAM-muistia, emolevyssä ei ole suositeltavaa pihistää, jos haluat käyttää korkeita taajuuksia tai paljon muistia . Hyvin suunniteltu B550- tai X570-emolevy voi olla ratkaiseva tekijä siinä, onko tyydyttävä 3200 MHz:iin vai voiko nauttia 3600–3800 MHz:n kellotaulusta vakaalla FCLK:lla.

Infinity Fabricin ja RAM-muistin ylikellotus: jännitteet, rajat ja epävakauden oireet

Kun perehtyy taajuuspiirin ja RAM-muistin ylikellotukseen, teoriasta tulee nopeasti käytäntöä. Tyypillinen esimerkki on Ryzen 7 3800X:n kaltainen suoritin, joka ei käynnisty 1900 MHz:n FCLK-kellolla millään asetuksilla ja on käyttökelpoinen vain 1867 MHz:n kellotaajuudella. Mutta silloinkin, hyvin satunnaisesti, tapahtuu täydellisiä järjestelmävikoja: musta ruutu ja kylmäkäynnistys ilman sinistä ruutua tai selkeitä virheitä tapahtumienvalvonnassa.

Tällaisissa tilanteissa tavalliset stressitestit (Memtest, Prime95, Linpack jne.) voivat toimia tuntikausia raportoimatta yhtäkään vikaa, kun taas järjestelmä kaatuu muutaman päivän välein jokapäiväisessä käytössä . Tämä yhdistelmä on yleensä merkki siitä, että Infinity Fabric tai FCLK/MCLK/UCLK-suhde on äärirajoillaan, vaikka itse RAM-muisti näyttäisi vakaalta synteettisissä testeissä.

Yleisimmät jännitteen säädöt tämän Ryzen-alustan osan vakauttamiseksi ovat SoC-jännite ja VDDG-jännite . Ensimmäinen syöttää virtaa I/O-kompleksille, kun taas jälkimmäinen liittyy läheisesti Infinity Fabric -väyläsignaaleihin. On melko yleistä, että kun VDDG-jännitettä nostetaan korkean FCLK:n vakauttamiseksi, myös SoC-jännitettä on nostettava turvallisen marginaalin ylläpitämiseksi.

On kuitenkin tärkeää ymmärtää, että korkeampi jännite ei aina tarkoita suurempaa vakautta ; SoC-piireille (esimerkiksi noin 1,05–1,1 V monissa Zen 2 -prosessoreissa) ja VDDG-jännitteelle on olemassa kohtuullinen suositeltu vaihteluväli, ja sen ylittäminen voi vaikuttaa päinvastaisesti tai pitkällä aikavälillä heikentää piitä. Siksi on tärkeää testata eri arvoja vähitellen ja kirjata jokainen muutos muistiin.

Jos epäilet FCLK:n olevan liian korkea, järkevä askel on laskea taajuutta hieman, esimerkiksi 1867:stä 1833 MHz:iin, pitäen kaikki muu samana, ja katsoa, ​​katoavatko satunnaiset kaatumiset. Jos järjestelmä lakkaa kokemasta phantom-uudelleenkäynnistyksiä viikkoihin pelkästään tällä säädöllä , on hyvin todennäköistä, että olet saavuttanut suorittimen todellisen Infinity Fabric -katon.

Toinen hyödyllinen näkökohta on SoC-verkkojännitteen (SoC LLC) kalibroinnin säätäminen . Liian aggressiivinen kalibrointi voi aiheuttaa jännitepiikkejä kuormituksen aikana, kun taas liian löysä kalibrointi voi johtaa jännitekuopat, jotka horjuttavat välitaajuustaajuusta tiettyinä aikoina. Tämän parametrin asettaminen keskitasolle, joka vähentää vdroopia aiheuttamatta tarpeettomia piikkejä, on yleensä hyvä lähtökohta.

Pääjännitteiden lisäksi viimeaikaiset AGESA-versiot ovat lisänneet parametreja väyläkäyttäytymisen ja muistin koulutuksen hienosäätöön . Vaikka jokainen BIOS saattaa nimetä ne eri tavalla, ajatuksena on antaa edistyneille käyttäjille enemmän hallintaa siihen, miten alusta neuvottelee käynnistystaajuudet, toissijaiset ajoitukset ja itse FCLK:n. Näiden parametrien säätäminen ei ole välttämätöntä useimmille käyttäjille, mutta sillä voi olla merkittävä vaikutus pyrittäessä saavuttamaan korkein vakaa taajuus ilman piileviä virheitä.

Yhdessä tämä koko säätökerros tarkoittaa, että Infinity Fabricin ja RAM-muistin ylikellottaminen ei ole pelkästään "kertoimen nostamista", vaan pikemminkin tasapainottelua taajuuden, kohtuullisten jännitteiden, piisirun laadun ja asennetun muistin kokonaiskapasiteetin välillä . Ja kuten aina, testien huolellinen dokumentointi (esimerkiksi HWinfo-lokeilla) on erittäin hyödyllistä yksittäisen vian sattuessa toistuvien mallien tunnistamisessa.

Viime kädessä Zen-arkkitehtuurin, Infinity Fabricin, muistiohjaimen ja emolevyn vuorovaikutuksen ymmärtäminen mahdollistaa tietoisempien päätösten tekemisen Ryzen-järjestelmää konfiguroitaessa: oikean muistikapasiteetin ja moduulien lukumäärän yhdistelmän valitseminen, RAM-muistin ja Infinity Fabricin taajuuksien kohdentaminen niille alueille, joilla useimmat suorittimet toimivat optimaalisesti, ja avainjännitteiden säätäminen vain tarpeen mukaan. Ne, jotka käyttävät aikaa näiden yksityiskohtien ymmärtämiseen, nauttivat tyypillisesti nopeammasta ja vakaammasta tietokoneesta, jolla on vähemmän päänsärkyä kuin ne, jotka vain yrittävät puristaa irti megahertsejä ajattelematta.