Les évolutions architecturales de Zen 6 passées au crible des EPYC 9006

Plusieurs mois après avoir officialisé sa gamme EPYC Venice, aka EPYC 9006 Series, laquelle inaugure Zen 6, AMD a consenti à dévoiler les dessous de cette microarchitecture. Sa déclinaison actuelle ne concerne pas vraiment le commun des mortels que nous sommes. Mais elle servira de socle à la prochaine génération de Ryzen, les potentiels Ryzen 10 000. C’est donc une bonne occasion de découvrir plus en détail les évolutions. Au programme : des unités d'exécution élargies, des caches plus généreux et de nouvelles instructions. AMD revendique jusqu'à 27 % d'IPC supplémentaire face à Zen 5 sur certaines charges serveur. Chiffre qui comme toujours, mérite quelques nuances.

Zen 6 élargit ses capacités d'exécution

Commençons par bien distinguer les deux versants de cette nouvelle architecture. C’est le principe même de cette division, les cœurs Zen 6 classiques privilégient les fréquences et les performances, tandis que Zen 6c mise davantage sur la densité. Les premiers sont désormais aptes à accueillir 12 cœurs par CCD, contre huit pour Zen 5. Les seconds passent carrément 16 à 32 cœurs par CCD. Dans les deux cas, chaque cœur conserve 1 Mo de cache L2 privé, mais le cache L3 partagé grimpe à 48 Mo pour les Zen 6 et à 128 Mo pour les Zen 6c. À contre-courant de l’approche d’Intel, les deux variantes de cœurs conservent le SMT, avec deux threads matériels par cœur, et partagent le même jeu d'instructions.

AMD a également revu plusieurs éléments internes du cœur. Le Reorder Buffer (ROB), qui conserve les instructions en attente d'exécution ou de validation, passe de 448 à 640 entrées. Le fichier de registres physiques entiers gagne aussi en capacité, avec 352 entrées contre 240 auparavant. L'Operation Cache progresse plus modestement, de 6 000 à 6 750 entrées, mais sa bande passante augmente de 12 à 18 opérations par cycle.

Les files d'attente chargées de gérer les accès mémoire ne sont pas oubliées. La Load Queue évolue de 64 à 80 entrées, tandis que la Store Queue progresse de 96 à 128 entrées. AMD a également optimisé la prédiction de branchement, afin de limiter les erreurs d'anticipation coûteuses en cycles, et revu l'ordonnancement des instructions entières. Ce dernier repose désormais sur plusieurs planificateurs distribués, qui augmentent la capacité de traitement en parallèle.

Sur le volet vectoriel, Zen 6 apporte la prise en charge complète du calcul en FP16 avec AVX-512, ainsi que de nouvelles instructions Bit Matrix Multiply (BMM). Les pipelines VNNI-INT8 passent par ailleurs de deux à quatre. Ces évolutions visent notamment à accélérer les opérations d'inférence IA, qui font largement appel aux calculs sur des données de précision réduite.

Côté IPC

AMD renvidque un gain moyen de 27 % d'instructions par cycle pour Zen 6c face à Zen 5. Pour parvenir à ce résultat, la société a opposé 16 cœurs Zen 6c regroupés sur un seul CCD à 16 cœurs Zen 5 répartis sur deux CCD, les deux configurations fonctionnant à fréquence identique. En outre, la diapo parle d’une progression d'environ 20 % sur les charges Enterprise et Cloud, et de 31 % sur les charges liées à l'IA. La moyenne de 27 % agrège donc plusieurs scénarios et ne correspond pas à un gain IPC uniforme mesuré cœur à cœur. La différence de configuration et de quantité de cache par cœur entre les deux plateformes entre également en ligne de compte.

Pour l'heure, toutes ces caractéristiques valent pour les EPYC Venice. Ceux-ci peuvent embarquer jusqu'à huit CCD, ce qui aboutit à un maximum de 96 cœurs Zen 6 ou 256 cœurs Zen 6c — cela n'a pas changé depuis juillet. Par contre, depuis notre article, certains ont pris du poil du hertz. Vous l'avez vu sur l'image de couverture, les modèles les plus véloces atteignent désormais 5,3 GHz, quand ils plafonnaient à 5 GHz auparavant. Vous trouverez le tableau à jour ci-dessous.

Les futurs Ryzen profiteront bien de cette architecture, mais AMD n'a communiqué ni performances ni calendrier précis pour ces déclinaisons grand public. En principe, ce sera pour 2027. En attendant, gardons-nous de transposer directement les chiffres des EPYC aux processeurs de bureau, d’autant que l’accent est ici surtout mis sur les cœurs Zen 6c, dont la plupart des Ryzen desktop devraient être dépourvus.

Nous avons essayé d'aller à l'essentiel. Pour les plus curieux, l'intégralité des diapositives est consultable dans le Technical Deep Dive proposé par TPU, entre autres.