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A Fondo

AMD Zen cumple cinco años: Pasado, presente y futuro

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AMD Zen

Sé lo que estás pensando, que el debut comercial de la arquitectura Zen se produjo en el primer trimestre de 2017, y que por tanto todavía no se han cumplido exactamente cinco años desde que se puso a la venta el primer procesador basado en dicha arquitectura. Tienes razón, pero AMD no ha partido de esa fecha para celebrar el quinto aniversario de Zen, sino que se ha remontado a una etapa anterior de desarrollo por la importancia que esta tuvo dentro de la compañía, y esta nos lleva a la segunda mitad de 2016.

No es casualidad, como sabrán muchos de nuestros lectores, Zen estuvo en desarrollo durante varios años, y vivió dos momentos críticos en 2015, fecha en la que fue revelada dicha arquitectura, y 2016, cuando la compañía confirmó que había logrado fabricar con éxito los procesadores Ryzen de primera generación utilizando el proceso de 14 nm. GlobalFoundries fue el encargado de «cocinarlos», pero AMD indicó que podría recurrir a Samsung si era necesario (por un tema de alta demanda).

Cuando AMD anunció que estaba trabajando en Zen no generó demasiadas expectativas. En aquel momento esto era totalmente normal, solo tenemos que recordar que, para entonces, la compañía de Sunnyvale se encontraba en una situación muy delicada tras el batacazo de la arquitectura Bulldozer, y arrastraba una sequía importante en el sector CPU. No tenía nada con lo que competir de forma directa con Intel, ni en el mercado de consumo general ni en el sector portátil, y tampoco en la categoría profesional.

AMD Zen

Como ya os hemos contado anteriormente, la situación en la que se encontraba AMD era tan complicada que incluso se llegó a hablar de su posible compra por parte de algún gigante  del sector tecnológico. Curiosamente, Samsung sonó con mucha fuerza, y puede que ese hubiese sido el destino de la firma de Sunnyvale si no hubiese logrado encontrar el camino correcto con Zen, una arquitectura que superó todas las expectativas, y que marcó el inicio de una recuperación meteórica que, todavía a día de hoy, resulta sorprendente.

Pasado: Zen y la apuesta por un diseño MCM

AMD era consciente de que no se encontraba en una situación apropiada para afrontar los problemas, y los costes, que representaba desarrollar una arquitectura CPU de alto rendimiento, compleja y basada en un diseño de núcleo monolítico, no solo por todo lo que ello representaba en su etapa de diseño, sino también por lo que suponía a la hora de trasladarlo a la oblea. Necesitaba un diseño que le permitiera volver a competir con Intel, pero que al mismo tiempo pudiera afrontar de una manera más sencilla, y con unos costes inferiores. La respuesta vino de la mano de Jim Keller, y fue un diseño MCM.

Los diseños MCM permiten combinar chips relativamente simples para crear «súper chips» más complejos. No es un concepto nuevo, pero AMD fue la primera que se atrevió a trasladarlo de forma directa al sector de procesadores x86 de consumo general y alto rendimiento. Obviamente es más fácil, y más barato, diseñar y producir chips sencillos y combinarlos para dar forma a un procesador más potente que crear, directamente, ese «súper chip» y llevarlo a la oblea.

RYZEN-AMD-silicio

Sin embargo, esto planteaba también un desafío importante, y es que, al combinar chips más sencillos para crear un procesador más potente, debes encontrar la manera de interconectar esos chips, y de afinar al máximo las comunicaciones y la manera de trabajar de cada uno de ellos para evitar errores y problemas de latencia. Por otro lado, al situar recursos tan importantes como la caché de nivel 3 en encapsulados distintos, se limita la cantidad total disponible para todos los núcleos.

Al final, AMD logró dar forma a una arquitectura muy competitiva. Zen no pudo alcanzar el nivel de IPC que ofrecía la arquitectura Skylake de Intel, pero superó holgadamente a Bulldozer, logró superar a Haswell. Esa importante mejora del IPC, unida a la alta escalabilidad que permitía un diseño MCM, y al bajo coste de esta, fueron clave para que AMD consiguiera posicionar a sus procesadores Ryzen serie 1000 como una línea de productos atractivos para los consumidores.

El diseño MCM de AMD partía de la base de la unidad CCX, que integraba cuatro núcleos y ocho hilos, gracias a la tecnología SMT, contaba con 2 MB de caché L2 y 8 MB de caché L3 compartida. Para crear un procesador de 8 núcleos y 16 hilos, AMD solo tenía que unir dos unidades CCX, lo que simplificaba enormemente el diseño de los Ryzen 7 1700 y superiores. Pero esto no es todo, para aprovechar al máximo los chips de cada oblea, AMD combinó unidades CCX con núcleos no funcionales. Así, un Ryzen 5 1600 utilizaba dos unidades CCX, pero con núcleos desactivados. Esto supuso una gran ventaja para la compañía de Sunnyvale, y le permitió rentabilizar al máximo esta nueva arquitectura.

AMD Zen

Zen fue una arquitectura potente, pero también escalable y altamente rentable. AMD logró ofrecer procesadores de 8 núcleos y 16 hilos por menos de 400 euros, y estos eran capaces de mantener un buen rendimiento en monohilo. Francamente, nadie se imaginaba que esa compañía a la que algunos daban por muerta iba a ser capaz de dar ese golpe sobre la mesa, pero lo hizo, y a pesar de que tuvo un debut un poco complicado por tema de soporte y de compatibilidad con memorias de alto rendimiento, al final fue la confirmación de que AMD había vuelto al buen camino.

No obstante, no tardaron en surgir voces que decían que el diseño MCM era un parche, y que no resultaría viable a largo plazo. AMD acalló parcialmente esos rumores cuando lanzó, justo un año después, Zen+, una revisión de la arquitectura original que dio el salto al nodo de 12 nm y que mantuvo la unidad CCX como base, aunque introdujo pequeñas mejoras diversas tanto en las latencias a nivel de caché como en la compatibilidad con memoria RAM de alta velocidad, y también en el sistema de intercomunicación de las unidades CCX, conocido como Infinity Fabric. El Ryzen 7 2700X fue el procesador estrella de dicha arquitectura.

Si queréis profundizar sobre las diferencias que existen entre los procesadores Ryzen 1000, Ryzen 2000 y Ryzen 3000 os invito a echar un vistazo a este artículo.

AMD Zen

Presente: Zen 2 y Zen 3 consiguieron lo que parecía imposible

Seamos sinceros, aunque AMD había hecho un buen trabajo seguía sin superar a Intel en materia de rendimiento. Incluso tras la llegada de Zen+, no dejaron de surgir opiniones negativas que decían que un diseño MCM nunca iba a superar el rendimiento bruto de un procesador de núcleo monolítico. La verdad es que, en aquella época, los datos que arroban las comparativas y los problemas del diseño MCM apuntaban en esa dirección.

Sin embargo, AMD tenía muy claro el camino a seguir, y con la llegada de Zen 2 nos dio una enorme sorpresa. Esta arquitectura abandonó el diseño clásico del CCX para introducir un elemento que todavía hoy es el pilar central de sus CPUs, el chiplet o unidad CCD, compuesto por dos unidades CCX que suma un total de 8 núcleos y 16 hilos, gracias a la tecnología SMT, integra 4 MB de caché L2 en total (512 KB por núcleo) y dispone de 32 MB de caché L3. Dicha caché L3 se divide en 16 MB accesibles por cada bloque de cuatro núcleos, es decir, por cada unidad CCX.

AMD Zen

El chiplet está fabricado en proceso de 7 nm, TSMC es el encargado de «cocinarlo», y todo el subsistema I/O se externaliza a un chip que está fabricado en proceso de 12 nm. Con Zen 2, AMD dio un salto enorme en rendimiento monohilo, consiguió elevar las frecuencias de trabajo, mejoró la compatibilidad con memoria RAM de alta velocidad y pudo escalar el máximo de núcleos e hilos hasta un máximo de 16 y 32, gracias a la unión de dos chiplets en el Ryzen 9 3950X. La fórmula de combinar chiplets, y de utilizar unidades con núcleos no funcionales para crear configuraciones de menos núcleos, se mantuvo, y con ello la alta rentabilidad y los precios competitivos.

Zen 2 fue un enorme paso adelante, pero AMD seguía sin superar a Intel en rendimiento monohilo, una realidad que cambió con la llegada de Zen 3, la arquitectura que ha dado vida a los Ryzen 5000. Dicha arquitectura mantuvo el chiplet como pilar central, y también el chip I/O externo y el nodo de 7 nm y 12 nm, pero introdujo cambios importantes que permitieron a AMD superar por fin a Intel en términos de IPC.

AMD Zen 3

Entre los cambios más importantes destacan la unificación de los 32 MB de caché L3, que ahora son accesibles por cada bloque de 8 núcleos (ya no se dividen en dos bloques de 16 MB), así como otras modificaciones en el predictor de saltos, en el «front end» y en el motor de ejecución.

AMD también consiguió elevar un poco las frecuencias de trabajo, se mantuvo fiel al principio de retrocompatibilidad que anunció a bombo y platillo cuando llegó Zen de primera generación, y diseñó una plataforma a la última, compatible con el estándar PCIE Gen4. Fue un salto enorme, de eso no hay duda. AMD quedó por delante de Intel tanto en rendimiento monohilo como multihilo, pero el precio de los Ryzen 5000 aumentó de forma significativa, y esto les hizo perder valor en relación precio-prestaciones frente a los Intel Core Gen10 e Intel Core Gen11.

AMD Zen 3

Futuro: Zen 3+ y Zen 4 serán las próximas novedades de AMD

La compañía de Sunnyvale ha confirmado que piensa lanzar Zen3+ en el primer trimestre de 2022. Esta arquitectura mantendrá la base de la actual Zen 3, pero con una particularidad, y es que utilizará unidades CCD mejoradas, y contará con memoria caché L3 apilada en 3D. Ya tuvimos la ocasión de hablar de este tema recientemente en este artículo, y vimos que el rendimiento podía aumentar entre un 4% y un 25% en juegos (15% de media).

En total, la ampliación de memoria caché L3 que ofrecerá Zen 3+ gracias al apilado vertical será de 64 MB, lo que significa que una versión del Ryzen 7 5800X adaptado a dicha arquitectura tendría, en total, 96 MB de caché L3, mientras que un Ryzen 9 5950X tendría con 128 MB de caché L3. Son cifras mareantes, sobre todo teniendo en cuenta que hasta hace unos años contar con 16 MB de caché L3 ya era todo un avance.

AMD Zen 3

Zen 3+ será una renovación generacional importante a nivel de rendimiento, pero no se espera que introduzca mejoras a nivel de plataforma, y tampoco debería requerir de una nueva placa base, lo que significa que, en principio, debería ser compatible con las placas base actuales AM4 equipadas con los chipsets serie 500 de AMD.

Zen 4, sin embargo, sí que necesitará de una nueva placa base, ya que utilizará el socket AM5, será compatible con memoria DDR5 y también con el nuevo estándar PCIE Gen5. Se espera que esté fabricado en proceso de 5 nm, y que incremente el máximo de núcleos e hilos de la generación actual. Su lanzamiento se producirá en algún momento de 2022 (probablemente a finales de dicho año), y competirá con lo más avanzado que tenga Intel en ese momento.

Editor de la publicación on-line líder en audiencia dentro de la información tecnológica para profesionales. Al día de todas las tecnologías que pueden marcar tendencia en la industria.

16 comentarios
  • raul

    los core 2 quad y pentium d o como yo les llamo, lentium d, del
    775, eran de «chiplets» los core 2 quad eran 2 core 2 duo que se
    comunicaban entre ellos por el fsb atraves del northbridge y los pentium d lo mismo pero con 2 pentium 4
    un poco chapucero pero funcionaba bastante bien con los core 2 quad, con los pentium d no

    pentium d:

    https://i.ytimg.com/vi/oZj69TyNCvw/maxresdefault.jpg

  • raul
  • raul

    en resumen, que la idea es bastante buena de los chiplets de amd para hacer mas baratos y con mayor tasa de aciertos los chips al ser mas pequeños y sobretodo despegó del todo con zen+ al pulir el diseño y reducir latencias, pero que no fue la primera en hacer lo de los chiplets

  • GX

    Hasta ahora he tenido 3 procesadores Ryzen, pase de un Core i7 a estas “maravillas” de AMD, francamente volveré a Intel en cuanto tenga oportunidad, los Ryzen tienen tantas cosas cuestionables que con el paso del tiempo me ha hecho valorar el buen hacer de Intel aun en su época mas “negra” que terminara en breve, elogios a AMD por volver, pero no comprare mas AMD para mi siguiente equipo.

  • Luis Fernando Salvatierra Marc

    bueenas nochees queria saber si laa tarjeta de video GeForce GTX 1050 TI es a domicilio hablo dee una publicacion de hace casi un año que decia «Diez tarjetas gráficas baratas que realmente sirven para jugar en 1080p»

  • DAVID SALSERO

    Gran trabajo de AMD superando a intel a pesar de estar casi en la ruina, es la lucha de DAvid vs Goliat donde el pequeño David es AMD y Goliat Intel que es 100 veces mas grande y con mas recursos que AMD. Pero AMD ha seguido trabajando como una Hormigita mientras intel a seguido vendiendo refritos de 14nm+++++++++ mientras AMD a 7nm.
    Estoy a la espera de renovar portatil y espero a los nuevos Zen 3+ que me darán mas que intel ya que la APU de AMD llevará RDNA2 y eso excusará comprar graficas integradas ahorrando mucho dinero y calor en el portatil, aunque si eres de los q juegas a 4k si necesitaras una integrada.
    Zen 3+ = DDR5 + RDNA2 + Pci 4.0 + USB 4.0 + V-Cache + Fabricacion a 6nm. El avance es grandísimo frente a la generación anterior y nada de intel podrá superarlo, al menos en PORTATILES
    https://www.profesionalreview.com/wp-content/uploads/2021/10/Windows-11-El-parche-para-el-rendimiento-de-los-Ryzen-sale-la-proxima-semana.jpg

  • doc

    Muy claro y conciso, muy buen resumen. Me pregunto como pensará responder AMD a la nueva arquitectura híbrida de Intel -que parece ser lo que viene- porque apilar caché y aumentar los núcleos le dará cierta ventaja pero no suena a respuesta definitiva.

  • Eduardo Medina

    El problema de AMD es que hace muy buen hardware, pero cuando es trata de firmware, drivers y tecnologías, ahí naufraga ante Intel y NVIDIA.

    Tengo un Ryzen 7 1700 y arrastro desde el lanzamiento de los procesadores un bug en Linux que me impide hacer uso del C-State, por lo que no tengo disponibles todos los modos de funcionamiento de la energía a nivel de procesador (fallo 1 y fallo 2). AMD dijo que se podía solucionar con software, pero claro, implicación de ella, ninguna, y después de años ahí sigue el bug. Debido a esto, estoy obligado a inhabilitar el C-State desde la placa base y en consecuencia los núcleos nunca entran en reposo y el procesador se calienta más, pero es que si lo activo me juego a tener cuelgues aleatorios.

    Intel tiene muchas cosas criticables, por supuesto, pero por su parte nunca la he visto tener actitudes como esa. De hecho, es el fabricante que mejor soporte da a Linux, con una diferencia muy clara frente al resto (y no solo AMD y NVIDIA, sino cualquier fabricante de componentes que se pase por la cabeza, incluso MediaTek por ponerte un ejemplo).

    Ahora entiendo de primera mano por qué muchos profesionales siguen huyendo de AMD como si fuera la peste, y es que su tecnología está muy bien si te dedicas a oficina, videojuegos o incluso programación en muchos ámbitos, pero cuando se trata de multimedia y otras facetas, naufraga frente a Intel y NVIDIA y no es por la potencia del hardware, sino por la calidad del firmware y los drivers y la presencia de otras tecnologías asociadas (DLSS, codificación por hardware… ). Lo malo es que esta situación es tan vieja como los cuentos del tío Paco y AMD no parece que vaya mejorar a corto plazo, y mira va mejorando, pero no a la velocidad que debería.

    Volviendo a lo que me atañe a título personal, que es Linux, la versión 5.15 va a incluir muchísimas mejoras para Ryzen, pero estas van todas dirigidas a Zen 3, Steam Deck y algunos Chromebooks. AMD nos ha tratado como a clientes de segunda a los usuarios que hemos combinado alguna de las primeras generaciones de Ryzen con Linux.

    En Intel las cosas son diferentes, porque para Intel a nivel de procesadores los usuarios de escritorio Linux sí somos first class citizens. Además, con sus futuras gráficas dedicadas, se ha comprometido a eliminar el gap de potencia que hay ahora entre los drivers gráficos para Linux y Windows, ya que la gente no para de pensar en gaming al no conocer otra cosa, pero la realidad es que las gráficas dedicadas de Intel están muy atadas a su plataforma de desarrollo OneAPI, y en el mercado profesional no todo es Windows, así que ya no puede seguir ofreciendo drivers de segunda a los usuarios de Linux.

    Yo lo tengo claro, mi próximo equipo será full-Intel. Desgraciadamente, NVIDIA no es que trate muy bien a los usuarios del escritorio Linux con su basura de driver antiestándar. Por otro lado, los drivers gráficos de Intel para Linux son los más avanzados a la hora de implementar y adaptarse a los estándares, siendo la potencia su único hándicap. Si Intel corrige eso, en unos años puede hacerse con el monopolio del escritorio Linux, y por méritos propios.

    Las «peculiaridades» del firmware y los drivers de AMD no solo afectan a los usuarios de Linux, sino también a los de Windows, aunque a los primeros en mayor medida que a los segundos.

  • Eduardo Medina

    Pues a nivel interno los Core 2 Quad quizá tengan sus cosas criticables, pero para mí son los mejores procesadores x86 de la historia.

    Un Core 2 Quad, 15 años después, sigue siendo un procesador muy competitivo, y no solo para tareas básicas, sino que además, con gráfica relativamente reciente (una GTX 1050 de 4GB o una RX 560), puedes ejecutar con ellos muchos juegos de los lanzados durante la segunda década del Siglo XXI. Obviamente, hablo de jugar a 1080p, calidad media-baja y un framerate de 30fps (más o menos de media) que tiene bastantes opciones de ser inestable y con tirones, pero si puedes convivir con eso, puedes jugar, porque la mayor parte del tiempo el juego se ejecutará correctamente sin ser la experiencia una maravilla.

    Debido a lo expuesto en el párrafo anterior, los Core 2 Quad son muy capaces de realizar funciones como desarrollo web, y sí, hablo de desarrollo web en la actualidad. Vamos, que quien esté contento con el desempeño de su Core 2 Quad en la actualidad no tiene muchos motivos para cambiar de procesador, sinceramente.

  • javi

    para mi cualquier procesador que no incluya igpu es una bazofia por definicion

  • javi

    en portatiles tienes un i7-11800h que es un PEPINO que supera a los 5000 por un ligero margen, lo que no tengo tan claro es si su igpu esta a la altura

  • javi

    solo la serie 5000 de amd merece la pena. en cuanto a intel solo merecen la pena la 10 y 11 generacion, el resto mucha perdida de rendimiento por parches.

    zen4 y raptor daran un poco de oxigeno a estas generaciones tan malas de procesadores que son una transicion hacia los que deben marcar un standar en un futuro. Ahora tenemos mierdas que es mejor dejar atras cuanto antes. Tengo un i5 que estoy deseando estamparlo contra la pared y comprarme algo decente, pero hasta raptor o zen 4 toca joderse viendo como estas bazofias se las compra otro

  • Joel Giroud

    Es triste porque es una compañía que le ha echado muchas ganas, pero no deja de ser cierto.

  • Yugui Enmoto

    Según se ha dicho hasta Zen 5 van a aparecer los AMD con big little. Supongo que mientras eso llega harán uso de aumentos de cache en 3D esperando a ver que tal se desempeñan los Alder Lake

  • raul

    si ya lo se, tengo 3 q9550 y 2 q6600 a los pentium d los aborrezco pero los core 2 quad son la hostia, he querido quedar en neutro en cuanto a criticas para que no venga ningun tocahuevos a decirme no se que de amd o de intel a pesar de que me gustan bastante las innovaciones de intel

  • LOL

    Que lindo cacharro, pase de ese a un intel i5 4400 una joya de micro hasta que se quemo el mother y tire por un ryzen 5 5600 de mi parte ni una queja con ninguno salvo el precio claro XD,

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