AMD, Zen 4'ün döngü tamponunu devre dışı bırakma kararı aldı

AMD, Zen 4'ün döngü tamponunu devre dışı bıraktı

• Döngü tamponunun rolü: CPU'nun frontend bölümünde yer alır ve daha önce getirilen komutları saklar. Küçük döngüler döngü tamponuna sığabilir; bu sayede frontend'in bazı aşamaları devre dışı bırakılarak güç tasarrufu sağlanabilir ve performans artırılabilir. Intel, Arm ve AMD çekirdeklerinde kullanılan eski bir teknolojidir.

• Zen 4'teki döngü tamponu: Zen 4, AMD'nin yüksek performanslı çekirdekleri arasında döngü tamponu içeren tek mimaridir. Performans sayacı deneylerine göre çekirdek tek iş parçacığıyla çalıştığında 144 girişe sahiptir. İki SMT iş parçacığı etkin olduğunda her iş parçacığına 72 giriş ayrılır. Döngü içinde çağrı ve dönüş gerçekleşirse bunlar döngü tamponuna yakalanmaz.

• BIOS güncellemesinden sonraki değişim: ASRock B650 PG Lightning, BIOS sürümü 3.10'a güncellendikten sonra donanımsal performans izlemede frontend'in artık döngü tamponundan mikro-op dispatch etmediği görüldü. BIOS sürümü 1.21'e geri dönüldüğünde döngü tamponu yeniden etkinleşiyor. AMD'nin BIOS 1.21 (AGESA sürümü 1.0.0.6) ile BIOS 3.10 (AGESA sürümü 1.2.0.2a) arasında döngü tamponunu devre dışı bıraktığı anlaşılıyor.

SPEC CPU2017: Farkı bulmak

• Performans etkisi: SPEC CPU2017 puanları, döngü tamponunun açık ya da kapalı olmasına göre gözle görülür bir fark olmadığını gösteriyor. Tamsayı ve kayan nokta paketlerinin toplam puanları %1'den az fark gösteriyor. SMT performans artışı da etkilenmiyor.

• Döngü tamponunun rolü: Döngü tamponunun ana amacı performans artışı değil, çekirdeğin frontend'in büyük bölümünü devre dışı bırakabilmesini sağlamaktır. Zen 4'ün işlemci programlama referansına göre performans sayaçları, olay sayısı eşik değeri her aştığında 1 artacak şekilde programlanabiliyor.

Cyberpunk 2077

• Oyun performansı testi: Cyberpunk 2077'nin yerleşik benchmark'ı kullanılarak döngü tamponunun devre dışı bırakılmasının oyun performansına etkisi incelendi. Bunun oyun performansını neredeyse hiç etkilemediği görüldü.

Güç tüketimini doğrulama girişimi

• Güç verimliliği: Zen 4'ün çekirdek güç sayaçları kullanılarak döngü tamponunun güç verimliliğini artırıp artırmadığı kontrol edilmeye çalışıldı, ancak sonuçlar tutarlı değildi. Yeni BIOS'ta döngü tamponu test edilemiyor.

Sonuç

• Döngü tamponunun devre dışı bırakılma nedeni: AMD'nin Zen 4'te döngü tamponunu neden devre dışı bıraktığı belirsiz. CPU özellikleri donanımsal hatalar nedeniyle devre dışı bırakılabiliyor. Zen 4, AMD'nin yüksek performanslı CPU'larında döngü tamponunun ilk kez kullanıldığı örnek oldu. Performansa etkisi neredeyse yok ve güç tüketimine etkisinin de çok küçük olduğu tahmin ediliyor.

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Donanım açıklarını önlemek için özelliğin devre dışı bırakılmış olması muhtemel. Bu da loop buffer'ın performans veya güç açısından bir fayda sağlamadığını düşündürüyor

  • Mühendislik ekibi aylar boyunca yeni bir özellik geliştirmiş olabilir, ancak gerçekte hiçbir faydası olmamış ve prestij kaybı yaşamamak için yayımlanmış olabilir
  • Yazılım ekiplerinde de performansı artırmak için kod tabanı yeniden yazılır, ama proje tamamlandığında kod miktarı artmış ve performans kötüleşmiş olabilir
  • Her iki durumda da proje yayımlanmamalıydı

• Zen 4'ün loop buffer'ı, şirketin mühendislik kapasitesine sahip olduğunu ve deney yapabildiğini gösteriyor

  • Bu sefer sonuç alınamamış olsa da, mühendislerin düşük riskli, düşük etkili özelliklerle denemeler yapması özgüven kazanmak için iyi bir yöntem
  • Gelecekte daha fazla özgüven bekleniyor

• 7950x3d kullanıyorum ve Skylake'deki 6700k'dan yükselttim

  • Donanım loop buffer'ı yazılım tarafından devre dışı bırakılmış çiplere farkında olmadan ilgi duyuyor gibiyim

• Oyunlarda loop buffer devre dışı bırakıldığında, non-cache die'ye sabitlendiğinde performans %5 düşüyor

  • Daha ayrıntılı güç ölçümleriyle bunun ısı/güç bütçesiyle ilgili olup olmadığı anlaşılabilir
  • Bu özellik daha çok güç tasarrufu için varmış gibi görünüyor

• Loop buffer, yalnızca belirli senaryolarda fark yaratacak kadar küçüktü ve daha büyük bir buffer'ın maliyetine kıyasla faydası az olurdu

  • Bazı iş yüklerinde küçük performans düşüşleri olabilir, ancak AMD piyasaya çıkıştan bu yana küçük performans iyileştirmeleri sağladı
  • Bunun Zen 4 için bir BIOS seçeneği olması gerekirdi. Böyle olmaması, bir hata ya da güvenlik sorunu ihtimaline işaret ediyor

• Cortex-A15'te bu, "ana tasarım özelliklerinden" biri

  • Bunun diğer çiplerdeki etkisine dair sayılar olup olmadığını merak ediyorum
  • Uzun süre kullanılan tasarımlarda (ör. konsollar) bir optimizasyon hedefi olarak kullanılabilir

• Loop buffer'ın kalıp üzerinde ne kadar yer kapladığını anlamıyorum

  • Eğer kaldırıldıysa, gelecekteki çiplerde bu alanın L2 cache gibi daha faydalı bir şey için kullanılıp kullanılamayacağını merak ediyorum

• "Güç" bölümünde saniyede yürütülen komut sayısına bölme yapılmamış

  • Loop buffer'ın faydasını görmek için dikkate alınması gereken metrik, saniye başına enerji değil komut başına enerji kullanımıdır

• 1979 tarihli 68000 ile 1982 tarihli 68010 arasındaki farklardan biri, 6 baytlık bir loop buffer olan "loop mode" eklenmesiydi