O que esperar dos processadores Zen da AMD, parte 1

Por Pedro Cipoli | 13.10.2015 às 13:50 - atualizado em 14.10.2015 às 16:18

O mercado de processadores de alto desempenho é praticamente dominado pela Intel, que aumentou seu market share de forma contínua nos últimos anos. E isso coloca a AMD em uma posição, digamos, desconfortável, com notícias frequentes de restrição de orçamento. Enquanto as APUs (Accelerated Processing Units) ainda mantêm uma posição de vantagem em relação aos processadores da Intel, a AMD ainda não consegue competir com os modelos high-end, em especial os Core i7 voltado para entusiastas, onde a empresa consegue suas maiores margens de lucro.

Esse cenário dificulta a capacidade da AMD de fazer os investimentos necessários para colocar novas gerações no mercado, com uma clara dominância da Intel nos últimos anos. A introdução dos núcleos “Zen” em 2016 pode mudar o jogo, algo capaz de colocar a AMD para uma posição mais equilibrada de competição com a Intel, mas, antes de conhecermos os detalhes dessa nova arquitetura, é interessante entender como o mercado de CPUs chegou na posição que está hoje.

Afinal, o que aconteceu?

Essencialmente, duas coisas. A primeira delas foi a introdução do FX-8150 Bulldozer (e derivações), que chegou com bastante expectativa e acabou se revelando um chip que estava longe de concorrer com o Core i7 da Intel. Em determinados testes, perdia mesmo para alguns modelos do Core i5 e até mesmo alguns modelos do Phenom II, geração anterior da própria empresa. Ou seja, isso mostrou que a AMD não tinha condições de concorrer no segmento de altíssimo desempenho.

Mesmo com mais núcleos de processamento e clocks maiores, de quebra trazendo uma TDP (Thermal Design Power) consideravelmente superior, exigia soluções mais avançadas de refrigeração e gastava mais energia. Enquanto isso, a Intel manteve a sua estratégia de “Tic-Tac” de forma relativamente tranquila, já que já tinha uma posição de vantagem em relação à AMD, melhorando a arquitetura em uma geração e diminuindo a litografia dos chips em outra.

AMD Zen Core

A decisão da AMD foi cortar os preços de seus chips, posicionando seus modelos sempre com uma relação custo-benefício superior aos modelos da Intel, o que significou uma diminuição de receita para a empresa e dificuldade em fazer investimentos. E é por isso que as gerações seguintes da linha FX continuaram usando basicamente a mesma arquitetura. Algumas melhorias aqui, otimizações ali, mas continuando descendentes diretos do Bulldozer original.

O segundo ponto foi a própria mudança de mercado, com consumidores cada vez mais buscando alternativas móveis, o que diminuiu o interesse em processadores de desktops, o início e agravamento do declínio de PCs. Usuários passaram a trocar de máquinas e de fazer upgrades de uma forma geral com cada vez menos frequência, muitas vezes esperando gerações (ou uma falha catastrófica no PC atual) para comprar uma nova. Até mesmo a Intel sofre com isso, e por isso começou a direcionar seus investimentos para chips móveis e de baixíssima voltagem (a geração Broadwell, praticamente inexistente em PCs, é um reflexo disso).

AMD Zen Core

Em fóruns de hardware em geral, a “espera para um upgrade relevante” é um tópico recorrente, com usuários não vendo sentido investir um valor significativo para conseguir 10 ou 15% a mais de desempenho em cenários reais. E é aí que entra o Core “Zen” da AMD, que promete ser exatamente isso.

E o que o Zen tem de especial?

Mais do que “apenas mais uma arquitetura”, o Zen abandona completamente a arquitetura anterior, sendo projetado praticamente do zero. Ou seja, nada de continuar alongando o Bulldozer original, que já chegou no final do seu ciclo de vida, mas sim um produto, em teoria, completamente remodelado. Tanto que a AMD, famosa pela retrocompatibilidade de seus produtos, já anunciou que usará um novo socket, o AM4, o que significa também que teremos um chipset novo a caminho.

O mais interessante, porém, é que a AMD promete dois avanços surpreendentes: 40% a mais de poder de processamento e uma redução significativa do consumo de energia e TDP nessa nova geração, além de, claro, tecnologias novas, como é comum em novas gerações.

IPC, SMT, 16C/32T, LLC, 14 nm, DDR4, 25x20

Título estranho, não? É um resumo do que podemos esperar dos novos cores Zen. Começando pelo IPC (Instrucions Per Cycle), que é a capacidade de processar instruções por ciclo de clock, a AMD promete um aumento de até 40% em relação à geração anterior. Isso significa que para uma mesma quantidade de núcleos rodando com exatamente a mesma frequência, o Zen deve ser 40% mais rápido em testes de single-thread tanto em benchmarks quanto em casos reais de uso.

A eficiência por ciclo é um dos principais problemas das gerações anteriores, não sendo raro processadores rodando a 5,0 GHz (como o FX-9570) entregarem menos desempenho do que um Intel rodando a clocks bem menores. Contando que a AMD realmente consiga um salto desse tamanho em um tempo razoável, é possível que o Zen seja finalmente uma opção no segmento de altíssimo desempenho em relação aos modelos da Intel.

AMD Zen Core

Um dos fatores para esse aumento é a adoção do SMT (Simultaneous Multi-threading), equivalente ao Hyper-Threading da Intel, ao invés do CMT (Clustered Multi-Threading) do Bulldozer e Vishera. Basicamente, permite executar threads simultaneamente em um mesmo core. Para o sistema operacional, processadores com SMT aparecem como tendo o dobro de núcleos físicos (dois núcleos lógicos para cada núcleo físico), já que existe uma boa quantidade de operações que tiram proveito disso. Vale mencionar que a Intel usa o SMT há pelo menos 7 gerações.

Rumores apontam para modelos com Core Zen de até 16 cores e 32 threads (16C/32T), o que, se confirmado, fará desses modelos altamente requisitados por gamers e profissionais de edição de vídeo e 3D, tanto pela eficiência extra por ciclo quanto pelo paralelismo. Acreditamos que a AMD deixará de trabalhar com modelos dual-core nessa nova geração, com modelos básicos na configuração 4C/8T e TDP baixíssimo, mas que trabalhará com clocks menores, aproveitando o IPC melhorado e um cache de último nível (LLC) de maior banda e menor latência.

AMD Zen Core

Ainda é uma incógnita qual será a litografia dos processadores com núcleos Zen. Rumores apontam para 14 nanômetros no processo de manufatura FinFET, já utilizado pelas gerações Broadwell e Skylake da Intel, mas este é um ponto que não depende exclusivamente da AMD, já que a empresa somente desenha seus chips, e quem os fabrica é a Global Foundries. O roadmap das duas empresas deve convergir para que isso aconteça, e por mais que isso seja bastante provável, essa dependência coloca a AMD em uma posição delicada, como veremos no próximo item.

Naturalmente, essa nova geração de processadores suportará memória DDR4, algo ausente na geração atual, mas isso não significa que a AMD irá abandonar o DDR3. O que é bem provável é que ambas coexistam nessa geração, com memórias DDR4 nos chips de altíssimo desempenho e memórias DDR3 nos modelos “Zen” básicos e intermediários. Cortar o suporte ao DDR3 não é somente altamente improvável, mas também seria um tiro no pé, já que o mercado começou a transição para o DDR4 apenas recentemente, não tendo a altíssima disponibilidade do DDR3.

AMD Zen Core

Vale mencionar também que o Zen já entra na estratégia 20x25 da AMD, que pretende aumentar até 20 vezes a eficiência energética dos processadores até 2025 no período entre 2014 e 2020, algo que a empresa já começou a implementar com as APUs Kaveri em 2014 e Carrizo em 2015. Ou seja, os dias de processadores com TDP acima de 200 Watts, caso do FX-9570 com seus 220 Watts, parecem estar com os dias contados.

Fontes: FudZilla, WCCFtech 1, WCCFtech 2, Anandtech, Softpedia, Phoronix