趣云笔记
AMD凭借Ryzen CPU于2017年卷土重来， Ryzen CPU至今仍是你能买到的最好的CPU之一，而这一切的实现都要归功于该公司全新的Zen架构。Zen的成功使AMD从几近破产变成了世界上最杰出的科技公司之一，这一切都发生在几年之内。
那么，Zen构架的故事究竟是怎样的，它是如何拯救AMD，以及Zen的未来会是什么样子。在本文中，小编将简单介绍下Zen构架，以便大家对其能够有更好的了解。
Zen构架发展历程
2000年代末，AMD运气不佳，因为仅仅几年前，它的传奇Athlon桌面和Opteron服务器CPU似乎有望击败英特尔，但最终AMD失去了优势，英特尔也用实力证明了自己。AMD的Phenom CPU无法与英特尔的Core架构相抗衡，如果AMD想要再次占据领先地位，就需要做出一些改变。因此，该公司决定开发一种名为Bulldozer的架构，并且笃定多线程工作负载是计算的未来。
但是，Bulldozer不仅不好，而且可以说是AMD历史上最糟糕的东西。它的单线程性能很糟糕（第一代FX芯片实际上比它们替代的Phenom II CPU更慢），它消耗了大量的电量，而且到最后，而且多线程性能充其量也只是一般。在接下来的六年里，AMD必须依靠这种糟糕的架构生存，而英特尔则达到了其霸主地位的顶峰。
几乎在Bulldozer构架惨败之后，AMD就意识到简单的返工并不能解决问题，并开始开发全新的架构。该架构将模仿英特尔的架构：高单线程性能、行业典型的核心和线程，以及使其适用于从最低端消费类CPU到最高端服务器芯片的各种灵活性。 AMD后来将这种架构命名为Zen，2017年首款Zen CPU的推出标志着AMD的一个新开始，虽然Zen无法与英特尔的Core架构相比，但也相差不远。
虽然计算行业、CPU爱好者甚至AMD本身都预计性能领先之路很长，但实际上却是很短。 Zen 2是Zen的后继产品，于2019年推出，几乎震惊了所有人，这让英特尔陷入困境。 AMD在几乎每个细分市场的多线程性能方面都取得了巨大的领先优势，在几乎每个工作负载中都具有显着更高的能效，甚至在单线程性能上超越了英特尔，这是AMD十多年来一直无法做到的。
从这里开始，AMD的道路变得更加轻松。服务器市场曾经是（现在仍然是）AMD取得进展的最重要领域，到2020年Zen 3推出时，AMD控制了7%的市场份额，而Zen推出前接近0%。由于英特尔完全搞砸了推出强大的10纳米CPU计划，让AMD可以轻松竞争过时且几乎过时的14纳米芯片，这些芯片是英特尔制造的最糟糕的芯片之一，所以AMD可以很轻松的赢得胜利。
不过，到2021年底，英特尔终于齐心协力，推出了10纳米Alder Lake芯片。很明显，AMD在市场上失去了方向，过于专注于性能领导地位，因为自从AMD推出了Ryzen 5000系列芯片之后，英特尔在台式机方面没有低于300美元大关的竞争对手，因为 AMD 从来没有费心推出廉价的 Ryzen 5000 芯片，直到英特尔强迫改变这种现状。 Alder Lake推出后的几个月对AMD来说有点艰难，但由于Ryzen 7 5800X3D及其3D V-Cache，AMD仍然在服务器市场占据上风，并重新夺回领先地位。
如今，Zen正在进行第四次重大迭代，Zen 4已于2022年底与Ryzen 7000 系列和第四代Epyc一起推出。这个最新版本的Zen架构专注于高性能、支持DDR4和DDR5内存，这与最初注重更高性价比的Zen架构形成鲜明对比。尽管Zen 4与最初的Zen有很大不同，但AMD没有放弃一些基本原则，并且在可见的将来可能会保持这些原则。
当前采用Zen4架构的一些典型CPU包括：
- AMD Ryzen 7000系列：主要面向桌面、移动和服务器平台，包括Ryzen 7、Ryzen 9等型号。
- AMD EPYC 第四代（Epyc Genoa）：面向服务器和数据中心市场，提供高性能和可扩展性。
- AMD Ryzen Threadripper第五代（Threadripper 5000系列）：面向高端桌面和工作站市场，提供多核心、多线程的处理能力。
CCXx、芯片组和内核
虽然AMD多年来在其Zen架构中改进了很多东西，但Zen有很多东西从一开始就基本上是正确的，还有一些新东西将塑造Zen的未来。这里说的是CCXs（Core Complexes，核心复合单元）、Chiplets（芯片组）和Cores（核心），它们是现代Zen芯片的基本方面。
Zen架构功能强大，但它不像英特尔等公司的竞争设计那么灵活。虽然大多数CPU中最小的构建块是核心，但对于Zen来说，它是Core Complex（或CCX）。 CCX是一个核心集群，可以包含（在撰写本文时）两个、四个或八个核心，拥有自己的L3缓存，并与同一CPU中的其它CCX配合使用。 CCX本身就是一个完整的CPU，当然这既是好事也是坏事。每个CCX本身的功能都非常强大，但CCX之间的通信需要大量时间，从而降低了性能。
对于AMD来说，CCX的通用性使其难以提供特定的核心数量。比如AMD想要做六核CPU，就不能只开发六核的芯片，因为AMD没有六核CCX。最初，AMD只有四核CCX，因此需要采用带有两个CCX的芯片，并禁用每个CCX上的一个核心，以获得六核CPU。如今，AMD采用了具有八核CCX的芯片，并禁用了其中的两个核心，将其减少到了六个。从技术上讲，AMD可以组合不同大小的CCX以获得更多选项，后面小编会介绍。
通过Zen 2，AMD开发了芯片组，使Zen更加强大。虽然最初的Zen架构只是将多个CPU拼接在一起以实现更高的核心数量，但Zen 2芯片组引入了一个激进的概念，将CPU核心放在自己的芯片上，而将其它所有东西放在另一个芯片上。
芯片组设计与传统的单片设计相反，在传统的单片设计中，所有CPU功能都存在于单个芯片上。具有核心的芯片组称为核心复合单元（Core Complex Die或CCD），它可以包含一个或两个核心复合单元（CCXs），而包含其它所有部件的芯片组则是输入/输出单元（IOD）。
芯片组有很多好处，这与AMD节约构建CPU的目标是一致的。首先，制造大量小芯片比制造具有相同特性的大芯片更便宜。其次，它使得制造具有超高核心数的CPU变得容易，因为你所要做的就是添加更多芯片。也许最大的优势是灵活性，因为AMD能够用一种CCD和两种IOD覆盖几乎整个桌面和服务器市场。AMD现在还拥有称为3D V-Cache的缓存芯片，以实现更高的灵活性和定制性。
AMD的最新创新是在Zen 4c中引入更密集的Zen核心变体。这些Zen架构的密集版本与常规版本完全相同，只是尺寸要小得多，从而使AMD的16核Zen 4c CCD的尺寸与八核Zen 4 CCD的尺寸相同。然而，增加的密度会阻止c型核心达到常规核心可以达到的时钟速度。这使得Zen c变体核心更适合不需要出色单线程性能的高核心数CPU。
这些类型的内核对于消费类应用也很有用。AMD的Phoenix 2 APU结合了两核Zen 4 CCX和四核Zen 4c CCX，这是第一个结合不同尺寸CCX的产品。使用两个不同的核心称为混合架构，整个想法是，常规核心用于单线程工作负载，而c型核心则帮助处理多线程工作负载。虽然这款芯片看起来异常专用于AMD，但实际上它也可以用于低端Ryzen APU，以防非混合Phoenix芯片不可用。
所以，凭借Zen架构，AMD一直专注于如何以最广泛的方式覆盖市场，同时又不浪费时间和资源开发处理器，而AMD由于规模相对较小，无法承担这种任务。AMD并没有以不同的方式对待计算行业的每个部分，而是使用通用方法，只开发少数设计和单独的芯片来涵盖所有内容。英特尔为Alder Lake做了四种设计，仅涵盖台式机和笔记本电脑，而AMD则有一种用于台式机、笔记本电脑和服务器CPU的Zen 3 CCX 设计。
Zen未来发展
作为一家如此创新和活力的公司，很难猜测AMD下一步会做什么。AMD已透露计划在2024年推出Zen 5 CPU，但除此之外我们还没有确定的消息。也许我们会看到AMD提供更广泛的混合CPU，甚至可能结合常规CCD和c变体CCD，为台式机和服务器提供两全其美的功能。
不管怎样，当谈到Zen的未来时，也不能忽视AMD的竞争对手，主要是英特尔和Arm。虽然Zen无可否认是一个很好的架构，但自从原始Zen架构推出以来，AMD的许多成功都要归功于英特尔在2010年代的战略错误。但要警惕，英特尔不仅最终会卷土重来，随着Arm进军个人电脑和服务器领域，新的挑战者也正在逼近。如果AMD想要保持并提高其地位，Zen每一代更迭版本都必须不断变得更好才行。
