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AMD Threadripper 32 核心从何而来?终极简

发布时间:2020-06-06
AMD Threadripper 32 核心从何而来?终极简

Threadripper 32 核心 CPU 的实物,可见它有 4 个晶片。(笔者摄于 Computex 2018 )

4 晶片 MCM 设计

由于本篇文章是由 AMD Ryzen Threadripper 2990X 衍生出来,所以不如就用上一代的 Threadripper 1950X 作例子,逐层剥开解析吧。首先把 Threadripper 1950X CPU 「开盖」,即掀开那个 IHS 银盖,再移除锡焊散热材质,那就会看到很乾净的 CPU 基板,上面有 4 个晶片,其实就是所谓的 4 个 Silicon Die(姑且称为 Die 0 、 Die 1 、 Die 2 、 Die 3 吧),亦代表这颗 CPU 是採用 MCM ( Multi-Chip-Module )多晶片封装设计。 MCM 的好处是,可以将複杂的 CPU 结构分割成多个容易生产的晶片,降低技术难度,提高良率。试想想,如果要造出一个庞大的晶片( Monolithic ),来容纳 32 个核心,也很难吧?但如果分成多个晶片製造,每个晶片只有数个核心,就相对较易生产。

AMD Threadripper 32 核心从何而来?终极简

AMD Threadripper 1950X 开盖后的样子。图片来源:De8auer

AMD Threadripper 32 核心从何而来?终极简

其实就等如这张图片。(图片取自 EPYC CPU 官网, Threadripper 1950X 没那幺多 Infinity Fabric)

CCX CPU Complex

再拆解 Silicon Die ,其实每个 Die 都有 2 个 CCX 模组, CCX 的全写为 CPU Complex 。说到明 Complex ,当然有少许複杂,于 Threadripper 1950X 而言,它每组 CCX 内都有 4 个 CPU 核心,图里会以 Core 0 、 Core 1 、 Core 2 、 Core 3 标示,而不同 CPU 型号的 CCX ,内里的核心数量都未必一样喔。然后每个核心都拥有 512KB L2 Cache ,而每个 CCX 则有 8MB L3 Cache 。另外 Die 与 Die 之间、 CCX 与 CCX 之间,都会以 Infinity Fabric 的极高宽频通道串联(有网友称它为胶水),互相传递数据、系统记忆体及其他控制器( I/O 、 PCIe )的资料,图中以无限符号表示。

AMD Threadripper 32 核心从何而来?终极简

图中每一块晶片,都有 2 个「橙色」 CCX 。图片来源:电子发烧友。

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单一个 CCX 内有 4 个 CPU 核心、 L2 Cache 和 L3 Cache 。

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不同型号的 Ryzen CPU ,每个 CCX 的核心数量都不同。图片来源:Anergos @ Reddit

为何 Threadripper 1950X 关掉两个晶片?

把 CPU 各部分都解剖后,就可以计一计数了。 Threadripper 1950X CPU 在开盖后,会见到 4 个晶片,每个晶片有 2 个 CCX,每个 CCX 有 4 个核心,因此有 4 × 2 × 4 = 32 核心?!好啦,终于说到重点了,因为 Threadripper 1950X 定位是 16 核心,所以实质只有 2 个晶片在运作, 4 核心 × 2 CCX × 2 Die = 16 个 CPU 核心。但为甚幺不索性只放两个 Die 呢?其实这颗 CPU 的封装基板设计是需要 4 个 Die,如果只放 2 个 Die 的话,你可幻想当风扇等散热器大力压着 CPU IHS 时,就会出现「不平衡」的情况,要 4 个 Die 才够稳定。所以 Threadripper 1950X 初推出时,也有传言指那两个「闲置」晶片,其实是有瑕疵、被弃用的 EPYC 晶片,可能有些方法能启动它们,变成 32 核心 EPYC CPU 。不过其实那两个「闲置」晶片并非真实的晶片,所以并不能自行升级变 32 核啊~

AMD Threadripper 32 核心从何而来?终极简

完整 4 晶片架构大概是这样,黑色框代表晶片,每个晶片内有 2 个 CCX,湖水绿色是 CPU 核心,紫色是核心的 L2 Cache,橙色是 CCX 的 L3 Cache 。 32 核心 Threadripper 2990X 据闻用此设计。

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Threadripper 1950X 四个晶片中,有两个是「假的」,所以总共有 16 个核心。

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Threadripper 1950X 实质只有 2 个晶片,只是 AMD 多把两个「假晶片」放进封装里。

那幺 Threadripper 2990X 是怎幺组成的呢?很浅而易见,就是 4 个 Die 都全部启动,总共有 4 核心 × 2 CCX × 4 Die = 32 核心了~完成解题!当然 32 核心是否称为 Threadripper 2990X ,以及它是否真的用同一个 CCX 架构,就有待 AMD 发表会时公布啦~

Source:AMD 官网、BenchLife、Extreme Tech

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