Gần đây, AMD đã cho ra mắt thế hệ CPU AMD Zen 4 7000 Series của mình. Tuy có hiệu năng cải tiến vượt trôi so với thế hệ 5000 trước đây. Tuy nhiên, hiệu năng khi chơi game của CPU mới này thậm chí còn thua sút so với Ryzen 7 5800X3D. Đây là CPU đầu tiên của AMD sử dụng công nghệ 3D V-Cache mới. Công nghệ 3D V-Cache mới này được AMD giới thiệu tại sự kiện CES 2022 cùng với sự ra mắt của Ryzen 7 5800X3D. Cùng với laptop Dell tìm hiểu công nghệ 3D V-Cache trong bài viết này nhé
Mục lục
3D V-Cache là gì?
CPU ngày nay được trang bị nhiều tầng bộ nhớ đệm. Chúng bao gồm L1, L2 và L3. Trong đó, L1 có dung lượng nhỏ nhất nhưng tốc độ cao nhất, kế đến là L2 và L3 là tầng bộ đệm có dung lượng lớn nhất nhưng có tốc độ chậm hơn. Các bộ nhớ đệm này được thiết kế trong CPU, gần các nhân xử lý. Bộ đệm càng lớn thì CPU hoạt động càng hiệu quả, độ trễ truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ hệ thống sẽ giảm và điều này có lợi cho nhiều ứng dụng, đặc biệt là game.
Vì bộ nhớ đệm được tích hợp vào đế CPU, khi sử dụng kiểu thiết kế 2D phẳng thông thường thì bộ đệm bị giới hạn bởi không gian của đế xử lý. Ví dụ trong thế hệ Zen 3 của AMD, kích thước mỗi die (CCD) gần 82 mm2, mỗi CCD có tối đa 8 nhân và bộ đệm L3 32 MB (8 stack 4 MB) bố trí ở giữa, 8 nhân chia đều 2 bên. Thiết kế dòng Ryzen 5000 series có tối đa 2 CCD, cho tối đa 16 nhân và 64MB cache ở phiên bản Ryzen 9 5950X. Diện tích dành cho bộ đệm 2D trên mỗi CCD là 35,5 mm2 và đây cũng là giới hạn vật lý của bộ đệm L3 kiểu 2D. Nếu muốn tăng dung lượng bộ đệm L3 lên thì AMD buộc phải bố trí thêm nhiều CCD. Cụ thể trên dòng EPYC Milan dùng socket SP3 có tối đa 8 CCD từ đó bộ đệm L3 có dung lượng đến 256 MB.
Với CPU Ryzen dùng socket AM4 hiện tại, kích thước của chúng chưa bằng 1/2 so với các CPU EPYC dùng socket SP3 hay Threadripper dùng socket TR4. Vì vậy, để có thể tăng dung lượng bộ đệm thì AMD sử dụng giải pháp xếp lớp, gọi là 3D V-Cache. Bộ đệm sẽ được đặt xếp lớp trong CCD, lớp bộ đệm 3D này sẽ nằm ngay trên bộ đệm L3.
Để có thể xếp lớp bộ đệm lên cụm nhân xử lý thì AMD đã sử dụng công nghệ 3DFabric – đây là công nghệ áp dụng trong việc sản xuất các con chip bán dẫn mới đến từ TSMC. Công nghệ này được xem là đối trọng với Intel 3DFoveros. AMD nói rằng công nghệ 3D V-Cache sẽ có thể bổ sung 64MB bộ nhớ đệm dưới dạng xếp lớp và các nhân xử lý sẽ có thể kết nối với bộ đệm này thông qua mạch dẫn vật lý.
Cấu trúc của 3D V-Cache
Phần thú vị ở đây là thiết kế tổng thể của 3D V-Cache của AMD, cũng như cách giao tiếp với CPU. Bản thân chip bộ nhớ đệm được cho là có kích thước 36 mm² và giao tiếp trực tiếp với bộ nhớ đệm L3 bằng giao diện Through Silicon Via hoặc TSV. Để tất cả các lõi CPU có thể giao tiếp với 3D V-Cache, AMD đã triển khai thiết kế bus vòng chia sẻ ở L3.
3D V-Cache được tạo thành từ nhiều “lát cắt” 8MB có giao diện tiếp xúc 1024 với một lõi CPU duy nhất, với tổng số 8192 kết nối giữa CCX và 3D V-Cache. Điều này cho phép băng thông vượt qua mức hai terabyte mỗi giây.
SRAM được sử dụng cho 3D V-Cache được sản xuất bởi TSMC trên tiến trình 7nm. AMD gọi nó là “Die L3 mở rộng” cũng như một phần mở rộng bộ nhớ đệm L3 64 MB. 3D V-Cache SRAM có kích thước 41mm² và AMD đã thiết kế thêm hai giá đỡ cấu trúc bổ sung của CCD để tăng khả năng tản nhiệt. Để có thể đưa mọi thứ vào CPU, AMD đã phải làm mỏng các CCD và bộ nhớ đệm L3 và các giá đỡ cấu trúc cũng ở đó để bảo vệ các phần mỏng này bên ngoài khu vực được bao phủ bởi 3D V-Cache.
3D V-Cache giúp ích như thế nào trong Gaming
Có thêm bộ nhớ đệm L3 không phải là yếu tố mà mọi tác vụ đều có thể hưởng lợi. Việc tăng bộ nhớ đệm L3 giúp CPU có thể xử lý cùng 1 lúc nhiều lệnh khác nhau. Các lệnh này được lưu trữ trực tiếp trong Cache L3 giúp tăng thời gian xử lý thay vì được lấy ra từ trong RAM. Gaming là một trong những tác vụ hưởng lợi trực tiếp từ điều này. Trong các tựa game, CPU phải xử lý rất nhiều lệnh khác nhau một cách nhanh chóng. Điều này dẫn đến việc lấy thông tin từ bộ nhớ cache sẽ tốt hơn đi từ RAM.
Trong trường hợp của 5800X3D, so với 5800X thông thường, bộ nhớ đệm L3 lớn hơn gấp ba lần, nhờ vào công nghệ 3D V-Cache. Do đó, nó có thể lưu trữ số lượng lệnh nhiều gấp ba lần, có thể được CPU thực thi nhanh chóng và hiệu quả hơn. Điều này sẽ chuyển thành hiệu suất và tốc độ khung hình tốt hơn, đặc biệt là đối với các trò chơi tiêu tốn nhiều CPU hơn như Counter-Strike: Global Offensive. Trước đó, AMD Ryzen 7 5800X3D có thể vượt qua thế hệ Alder Lake 12th Gen của Intel trong các tác vụ gaming mặc dù chúng được ra mắt sau thế hệ AMD 5000 Series hơn 1 năm. Và tất cả là nhờ vào 3D V-Cache.
Tương lai của công nghệ này
AMD đã áp dụng rất thành công cho Ryzen 7 5800X3D. Việc AMD chỉ mới áp dụng cho 1 CPU Ryzen 7 5800X3D được giải thích rằng công nghệ này còn mới và AMD muốn xem nó được áp dụng tốt như thế nào, liệu có được mọi người chấp nhận hay không. Hiện tại, người dùng đón nhận tích cực với CPU này của AMD. Một số nguồn tin cho biết và một khi người dùng yêu thích, nhận thấy giá trị của nó thì AMD sẽ triển khai trên nhiều sản phẩm hơn nữa không chỉ là CPU. Gần đây, một số nguồn tin cho rằng Ryzen 7 5800X3D và Ryzen 9 7950X3D sẽ sớm được ra mắt. Nếu điều này thành hiện thực, người dùng có thể trải nghiệm các mẫu CPU được thiết kế tốt nhất dành cho gaming với cấu trúc hoàn toàn mới. Một số rò rỉ tiết lộ các mẫu được trang bị công nghệ V-cache 3D sẽ có mức hiệu năng cao hơn 30% so với phiên bản thông thường.
Cùng chờ xem những điều bất ngờ mà AMD mang lại dành cho người dùng. Intel cần làm rất nhiều điều nếu không muốn thị phần của mình ngày một lung lay.
