La arquitectura AMD Zen 5 emplea un diseño modular innovador, lo que permite a AMD crear CPU para computadoras de escritorio, servidores, clientes e integradas.
El Tech Day 2024 de AMD reveló los detalles detrás de los últimos avances y cubrió mucho terreno, particularmente con su última CPU Zen 5 y arquitecturas centradas en XDNA AI. Este evento enfatizó la visión de AMD de revolucionar la eficiencia de la IA, el rendimiento energético y la integración perfecta entre múltiples aplicaciones, reafirmando su liderazgo en el sector de la informática de alto rendimiento.
La colaboración estratégica con Microsoft sentó las bases para el liderazgo de AMD en experiencias de PC con IA, ofreciendo eficiencia, rendimiento e integración sin precedentes en una amplia gama de aplicaciones. Las CPU EPYC de quinta generación, con hasta 5 núcleos y 192 subprocesos, prometen mejoras significativas en eficiencia energética y aceleración de IA. Con predicción de rama avanzada, canales de decodificación duales y una nueva unidad de aceleración matemática, AMD dice que Zen 384 ofrece una mejora del 5 % en el rendimiento AES-XTS de un solo núcleo y un aumento del 35 % en las tareas de aprendizaje automático con respecto a su predecesor. Mientras AMD continúa superando los límites de la potencia y la eficiencia de procesamiento, la arquitectura Zen 32 está lista para revolucionar los mercados de servidores y centros de datos.
La arquitectura AMD Zen 5 emplea un diseño modular innovador, lo que permite a AMD crear productos personalizados para aplicaciones de escritorio, servidores, clientes y integradas. La incorporación de tecnologías de proceso de 4 nm y 3 nm garantiza que los productos basados en Zen5 puedan ofrecer un rendimiento optimizado y eficiencia energética en diversos casos de uso.
AMD Zen 5
En la presentación de AMD en el Tech Day 2024, Mark Papermaster reveló avances significativos en su arquitectura Zen 5, destacando particularmente las CPU EPYC de quinta generación. La línea EPYC, que se lanzará en la segunda mitad de 5, promete ofrecer un rendimiento y una eficiencia incomparables, llevando las métricas de densidad y rendimiento al extremo en los mercados de servidores y centros de datos.
Las CPU EPYC de quinta generación han aumentado significativamente el número de núcleos y la capacidad de subprocesos. Estas mejoras también incluyen mejoras en la eficiencia energética, que fueron posibles gracias a una asociación continua con TSMC y una pila de metal optimizada. Este último ha mejorado notablemente el rendimiento térmico y eléctrico. La arquitectura aprovecha la aceleración avanzada de IA al introducir una nueva Unidad de Aceleración Matemática que promete una mejora de hasta un 5 % en el rendimiento de AES-XTS de un solo núcleo y hasta un 35 % en tareas de aprendizaje automático de un solo núcleo en comparación con Zen 32.
Los avances arquitectónicos en Zen 5 son completos. Las etapas de búsqueda y decodificación de instrucciones se han mejorado con predicción de bifurcación avanzada y canales de decodificación duales para reducir la latencia y mejorar la precisión. Las unidades de ejecución de números enteros ven una mejora sustancial con capacidades de despacho/retirada de 8 niveles y un programador de ALU más unificado, todo dentro de una ventana de ejecución más grande. Los avances de carga/almacenamiento incluyen un caché de datos L48 de 12 KB y 1 vías con el doble de ancho de banda máximo tanto para el caché L1 como para la unidad de punto flotante, lo cual es crucial para operaciones con gran cantidad de datos.
La arquitectura Zen 5 también incluye mejoras significativas en el ancho de banda de datos. Los avances de carga/almacenamiento, con un caché de datos L48 de 12 KB y 1 vías, ofrecen el doble de ancho de banda máximo para el caché L1 y la unidad de punto flotante, esenciales para operaciones con uso intensivo de datos. La capacidad de la arquitectura para manejar una mayor cantidad de instrucciones de punto flotante en vuelo, con AVX-512 y una ruta de datos completa de 512 bits, garantiza ganancias sustanciales de rendimiento en cargas de trabajo vectoriales y de IA.
La ejecución de unidades matemáticas vectoriales y de punto flotante también ha experimentado mejoras significativas. El AVX-512, con una ruta de datos completa de 512 bits y seis canalizaciones (que ofrecen latencia de dos ciclos para operaciones de adición de punto flotante), mejora significativamente la capacidad de gestionar instrucciones simultáneas de punto flotante. Esto beneficia particularmente a las cargas de trabajo vectoriales y de IA, lo que permite mejoras significativas en el rendimiento en el aprendizaje automático y las tareas con uso intensivo de datos. Esto contrasta con Zen 4, donde AMD “impulsó doblemente” la ruta de 256 bits para lograr un rendimiento de 512 bits.
Zen 5 ofrece un aumento promedio de IPC del 16% para procesadores de escritorio y móviles con respecto a su predecesor, Zen 4. Esto se logra mediante mejoras arquitectónicas, que incluyen unidades de despacho y ejecución más amplias, mayor ancho de banda de datos y algoritmos de captación previa mejorados. Las ganancias de IPC se traducen en mejoras de rendimiento en el mundo real en diversas aplicaciones, desde juegos hasta creación de contenido y aprendizaje automático.
En el frente de la GPU, AMD continúa optimizando su arquitectura RDNA 3 para lograr eficiencia de rendimiento energético. AMD afirma tener un rendimiento por vatio hasta un 32% mayor que las CPU Ryzen anteriores. Esto se logra mediante una mejor administración de la memoria, operaciones de texturas de juegos comunes de doble velocidad y funciones mejoradas de administración de energía.
La arquitectura Zen 5 de AMD es una evolución impresionante en la arquitectura Zen, especialmente para la línea EPYC, que promete impulsar los estándares de rendimiento en todos los ámbitos, desde los mercados de escritorio y móviles hasta los de servidores y centros de datos. Con mejoras significativas en el número de núcleos, subprocesos, eficiencia energética y aceleración de IA en algunos chips, las CPU EPYC de quinta generación están posicionadas para satisfacer las crecientes demandas de las cargas de trabajo modernas centradas en datos.
XDNA
Vamsi Boppana, vicepresidente senior del Grupo de Inteligencia Artificial, describió el potencial transformador de la nueva arquitectura centrada en IA de AMD. El crecimiento exponencial y la especialización de las cargas de trabajo de IA exigen arquitecturas informáticas innovadoras, y la respuesta de AMD es la introducción de la arquitectura XDNA 2.
En el corazón de esta innovación se encuentra la arquitectura AMD XDNA, conocida por su legado en diversas aplicaciones de IA y DSP, que abarcan comunicación, implementación de 5G, procesamiento de señales de radar de defensa, transmisión de procesamiento de IA en tiempo real para puntos de vista 3D y procesamiento de imágenes de atención médica. La arquitectura pasa de las tradicionales jerarquías de memoria basada en caché y computación fija a un modelo más flexible y adaptable. Esta reconfigurabilidad espacial y la arquitectura de flujo de datos en mosaico permiten una multitarea eficiente y un rendimiento garantizado en tiempo real.
La presentación destacó el procesador x86 de AMD con una NPU integrada, diseñado para ofrecer alta eficiencia y rendimiento para cargas de trabajo de IA. Los procesadores AMD Ryzen AI de tercera generación cuentan con avances significativos en las capacidades de NPU, alcanzando hasta 3 TOPS (billones de operaciones por segundo) e incorporando hasta 50 núcleos de CPU y 12 unidades de cómputo de GPU. Estos procesadores están configurados para impulsar más de 16 experiencias impulsadas por IA en plataformas como Adobe, Black Magic y Topaz Labs, lo que los convierte en fundamentales para las experiencias de PC con IA de próxima generación.
El motor de IA dentro de la arquitectura XDNA 2 incluye soporte mejorado para diversos tipos de datos, como INT8 y Block FP16, lo que garantiza un alto rendimiento y precisión en una variedad de aplicaciones de IA. La arquitectura de IA adaptable permite una integración escalable en toda la cartera de productos de AMD, ofreciendo multitarea eficiente y rendimiento garantizado en tiempo real a través de reconfigurabilidad espacial y una arquitectura de flujo de datos en mosaico.
El bloque FP16, en particular, permite un reemplazo directo de los modelos FP32 con poca o ninguna pérdida de precisión, lo que lo hace altamente eficiente para tareas como generación de imágenes, modelos de lenguaje y procesamiento de audio y video en tiempo real.
Una característica destacada es la capacidad de configurar la estructura XDNA en tiempo de ejecución. Esto permite flexibilidad con las rutas de datos y la segmentación de la NPU para ejecutar múltiples modelos de diferentes tamaños simultáneamente. También proporciona la flexibilidad de ofrecer experiencias impulsadas por IA como Copilot+ para mejorar la productividad y la colaboración inmersiva. La integración de la pila de software de IA unificada en los componentes de CPU, GPU y NPU de AMD permite un amplio soporte de modelos y un rendimiento optimizado, lo que facilita a los desarrolladores implementar miles de modelos de IA de forma rápida y eficaz.
La arquitectura AMD XDNA 2 demuestra un salto significativo en la tecnología de IA. Con hasta ocho flujos espaciales simultáneos, duplica la eficiencia energética de las generaciones anteriores. Esto hace que la solución de AMD sea potente y altamente eficiente, allanando el camino para una nueva era de aplicaciones de IA en PC y más allá.
Los procesadores AMD Ryzen AI de tercera generación también cuentan con seguridad mejorada al introducir nuevas capacidades Trusted IO. Esta mejora de seguridad es crucial para proteger datos confidenciales y garantizar un rendimiento confiable en aplicaciones impulsadas por IA, lo que refuerza el compromiso de AMD con soluciones de IA seguras y eficientes.
Especificaciones de AMD Zen 5 y XDNA 2
| Arquitectura Zen 5 | |
| Feature | Detalles |
| Proceso tecnológico | 4nm y 3nm |
| Núcleo | Hasta 192 núcleos |
| Thread Count | Hasta 384 hilos |
| cache | Caché de datos L48 de 12 KB y 1 vías |
| Ancho de banda | Duplicar el ancho de banda máximo para caché L1 y unidad de punto flotante |
| Ejecución de números enteros | Envío/retiro de 8 anchos, 6 ALU, 3 multiplicaciones |
| Ejecución de punto flotante | AVX-512 con ruta de datos completa de 512 bits, 6 canalizaciones |
| Aceleración de IA | Nueva unidad de aceleración de matemáticas |
| Aumento del IPC | Aumento promedio del IPC del 16 % con respecto a Zen 4 |
| Ganancias de rendimiento | Mejora del 35 % en AES-XTS de un solo núcleo, aumento del 32 % en tareas de aprendizaje automático |
| Eficiencia energetica | Optimizado para rendimiento/vatio con pila de metal mejorada |
| Aplicaciones del producto | Escritorio, móvil, servidor y centro de datos |
| Arquitectura XDNA 2 | |
| Azulejos de motor de IA | Hasta 32 |
| Rendimiento de IA | Hasta 50 TOPS |
| Núcleo | Hasta 12 núcleos de CPU |
| Unidades de cálculo GPU | Hasta 16 |
| Tipos de datos admitidos | INT8, Bloque FP16 |
| Eficiencia | 2 veces la eficiencia energética en comparación con la generación anterior |
| Flujos simultáneos | Hasta 8 |
| Seguridad | Nuevas capacidades de IO confiables |
| Pila de software | Pila de software de IA unificada en CPU, GPU y NPU |
| Rendimiento en tiempo real | Rendimiento garantizado en tiempo real con arquitectura espacial |
| Aplicaciones | Juegos, entretenimiento, asistencia personal de IA, creación de contenido, productividad empresarial |
Overclocking de escritorio Zen 5 con Curve Shaper
Curve Optimizer de AMD, una característica distintiva de la serie Ryzen 7000, permite a los usuarios habilitar el escalado dinámico de voltaje o subvoltaje consciente de PMFW/PBO. Esta poderosa herramienta cambia dinámicamente la curva de voltaje a través de pasos ajustables del "Optimizador de curvas", proporcionando voltaje variable en todo el espectro de frecuencia, con más voltaje asignado a frecuencias más altas. Los usuarios pueden aplicar esta optimización por núcleo, por CCD o por CPU, lo que permite un control granular sobre el rendimiento y la eficiencia de su CPU.
Sobre la base de Curve Optimizer, AMD presenta Curve Shaper, una mejora sofisticada que permite a los usuarios remodelar las curvas de voltaje subyacentes para maximizar el potencial de subvoltaje. Curve Shaper utiliza los mismos pasos que su predecesor. Aún así, otorga a los usuarios la flexibilidad de agregar o eliminar pasos de forma selectiva de 15 bandas distintas de frecuencia y temperatura (tres bandas de temperatura y cinco bandas de frecuencia). Esta capacidad de ajuste permite a los usuarios reducir aún más el voltaje en bandas estables mientras agregan voltaje en áreas donde se observan inestabilidades. La curva reformada se aplica uniformemente en todos los núcleos, que se pueden ajustar aún más utilizando el Optimizador de curvas.
Pensamientos Finales
El AMD Tech Day 2024 fue un gran evento en el que tuvimos la muy apreciada oportunidad de profundizar en los ingenieros detrás de los productos. Los últimos avances de AMD con la arquitectura XDNA 2 y las CPU Zen 5 resaltan su compromiso de liderar la revolución de la IA y la informática de alto rendimiento. Con mejoras innovadoras en el número de núcleos, subprocesos, eficiencia energética y aceleración de IA, AMD está preparada para redefinir los estándares de la industria y satisfacer las crecientes demandas de las cargas de trabajo modernas centradas en datos, garantizando un rendimiento amplio en aplicaciones de escritorio, móviles, servidores y centros de datos.
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