在实物评测完成之前，这有可能是最全面最深入的AMD ZEN 2架构解读文章了。我们知道，在采用业界领先的7nm工艺之后，配合全面强化的ZEN 2架构，第三代AMD锐龙台式机处理器终于一飞冲天，在各方面领先竞争对手，AMD也再次站到了领军者的位置。那么ZEN 2架构到底强在哪里？我们受邀参加了AMD Next Horizon Gaming Tech Day技术分享会，AMD的工程师团队给出了最详细的答案（COMPUTEX2019报道文章中已经介绍过的部分我们会简单带过）。

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ZEN 2架构三大提升：+15% IPC、2倍的缓存容量、2倍的浮点运算能力

ZEN 2架构三大设计目标：在所有计算模式下提供更高芯片内带宽、行业领先的能效密度、在AM4平台上无缝升级更多核心与I/O通道

第一代（ZEN架构）和第二代（ZEN+架构）AMD锐龙台式机处理器上市之后，都以极高的性价比、强悍的多线程性能方面赢得了市场和用户的认可，不过在绝对的单核心性能、执行效率和内存延迟方面还不能对竞品实现全面碾压。

因此，AMD必然会在ZEN 2架构中解决这些问题，所以“在所有计算模式下提供更高芯片内带宽”、“行业领先的能效密度”、“在AM4平台上无缝升级更多核心与I/O通道”就成为了ZEN 2价格的三大设计目标。而从最终效果来看，ZEN 2真的实现了15%的IPC提升、缓存和浮点性能都增加到了上代的两倍，效果相当显著。

目前采用ZEN 2架构的AM4处理器由两个CCD（每个CCD包含两个CCX共8个核心）和一个cIOD（IO核心）组成

在进一步了解ZEN 2架构之前，我们有必要先了解一下组成完整ZEN 2架构的各个单元。以目前最高规格的ZEN 2架构第三代AMD锐龙台式机处理器锐龙9 3950X为例，它由两个CCD和一个cIOD组成。一个CCD包含两个CCX，每个CCX具备4个物理核心，并共享16MB L3（相对上代翻了一倍）。如此一来，最高规格的AMD锐龙9 3950X总缓存就达到了72MB之多，这么大缓存作用是什么？我们后面会详细介绍。

cIOD则是IO模块，不仅要负责对外连接，还要负责处理器核心之间的通信。值得一提的是两个CCD都采用了7nm制程，而cIOD则采用了12nm制程，如此组合也是充分考虑性能与成本的平衡，毕竟cIOD频率不高，12nm完全能满足设计需求。

ZEN 2各个处理器核心之间的通信还是通过Infinity Fabric总线传输到cIOD再到处理器核心这样的路线来完成，而为了适配新加入的带宽翻倍的PCIe 4.0总线，ZEN 2用于内部通信的Infinity Fabric总线进行了升级，带宽实现了翻倍。

此外，ZEN 2的内存控制器也提供了1/2分频模式，在DDR4 3733之上就使用1/2分频，如此一来，ZEN 2对于高频内存的支持能力大大增强，不但默认支持DDR4 3200，而且从现场的超频演示来看，AMD锐龙9 3950X完全可以支持到DDR4 5000以上！AMD工程师更是兴奋地宣布在ZEN 2上所谓的内存兼容性再也不是问题了。

好了，现在来细看一下ZEN 2架构的升级之处。后面这一部分比较复杂，相信大多数朋友看起来都头痛，所以我们就捡大家比较容易理解的关键部分进行介绍。

ZEN 2继续支持SMT技术以实现一个核心两个线程；配备了新的分支预测器；更大的微操作缓存，现在支持4K指令集；更大的三级缓存，两倍于ZEN和ZEN+；每个Cycle可以实现2个负载和1个存储；双浮点单元×256Fmacs，双倍浮点与负载存储带宽，4条流水线设计，包括双浮点加法和双浮点乘法（乘法操作延迟从4加速到3），现在支持单操作AVX256。

具备32K/8-Way的指令缓存和数据缓存；二级缓存高达512K/8-Way；TLBs：L1 64全部包括指令与数据，所有页面尺寸，L2包括512指令，2K数据；更快的基于虚拟化的安全功能；硬件增强安全缓解。

听起来是不是感觉云里雾里？那就简单总结一下。前面已经介绍了ZEN 2价格中各个核心都通过Infinity Fabric总线进行数据传输，但这样的传输都会经过cIOD来完成，那么会不会造成更大的延迟呢？

AMD显然考虑到了这个问题，因此通过Infinity Fabric总线带宽与处理器缓存容量翻倍、提高TLBs命中率等一系列优化措施来降低核心与核心数据传输的延迟，因此我们看到最终的结果是ZEN 2游戏性能非常出色，相对上代ZEN+有明显提升，显然没有受到核心间传输延迟的负面影响。

此外，ZEN 2在浮点单元方面的改进很大，还加入了对AVX256的支持，因此浮点性能得到了成倍的增长，为AMD锐龙9 3950X成为游戏处理器之王打下了坚实基础。

封装方面，得益于7nm制程对于减小Die面积的帮助，ZEN 2的CCX面积相对ZEN+减小了47%之多，从而可以在一块芯片上塞进16个核心，相比上代产品实现了核心数量翻倍的提升。

同时，7nm也带来了功耗的大幅降低，ZEN 2的每瓦性能相比同级竞品提升了56%之多，功耗却明显要低很多，例如AMD锐龙7 3700X的满载功耗就比Intel酷睿i7 9700K低了22W。

在效率方面，ZEN 2架构相比ZEN+架构也有大幅提升，AMD锐龙7 3700X相比AMD锐龙7 2700X的每瓦性能就提升了75%，功耗也低了60W之多。

7nm工艺还大大提升了ZEN 2架构的频率上限，同时也降低了所需的电压，目前ZEN 2的最高加速频率可达4.6GHz。

在封装方面，ZEN 2也是黑科技满满。前面我们介绍过，ZEN 2具备两个7nm的CCD和一个12nm的cIOD，因此可以说是一种混合式的封装方式。

在7nm的CCD部分，ZEN 2采用了Cu Pillar with PB-Free Cap的封装方式，这种方案规格为50~100micron，而12nm的cIOD部分原本计划采用Pb-Free Bump方案，规格为75~150micron，但后来也决定改用Cu Pillar方案。毕竟Cu Pillar方案更紧凑、也方便封装后高度与CCD一致。特别值得一提的是，ZEN 2处理器采用高达12层的布线，同时cIOD的位置也进行了优化，提升了对高频内存的兼容性。

每一分进步，都来自每一分不妥协和每一分严谨。从工程师讲解的ZEN 2架构设计历程我们可以感受到，AMD确确实实是放眼未来（ZEN 3和ZEN 4也已经在规划之中）、以领跑高性能计算为目标、不断地在追求技术的创新，而这一切努力终于都收获了回报，第三代锐龙终于做到了一飞冲天独孤求败，从顶级的第三代AMD锐龙台式机处理器锐龙9到主流的锐龙5，都实现了打平或小胜对手游戏性能、碾压对手多线程性能的目标，其中第三代AMD锐龙台式机处理器锐龙9 3950X甚至还能越级挑战Intel HEDT平台的酷睿i9 9920X，表现超乎想象。总而言之，第三代AMD锐龙台式机处理器没有让游戏玩家失望，确实值得期待！（7月7日正式开售，不要错过！）