3D V-cache — что это за технология и как работает в AMD процессорах

Приветствую! О кэше процессора мы уже говорили, но только в общих чертах, о самом основном. Однако, эта тема ещё не исчерпана, и я предлагаю немного подробнее поговорить о том, как кеш может повлиять на производительность процессора и ваш игровой опыт в частности. Ведь если у CPU есть дополнительная память, гораздо более быстрая, чем ОЗУ, значит, производительность может быть выше при выполнении любых задач, и в играх тоже. Именно поэтому сегодня мы обратимся к одной технологии, связанной с кэшем, и узнаем, что это — 3d V-Cache в играх.

Что такое 3D V-Cache

Для начала узнаем, что из себя вообще представляет 3D V-Cache.

По названию, конечно, несложно понять, что это кэш. И так как мы говорим о кэше CPU, логично, что именно к этой категории он и относится. Но о чём действительно стоит говорить, так это о том, что 3D V-Cache — это эксклюзивная форма кеша для процессоров от AMD.

А зачем понадобилось изобретать что-то своё, если всё уже давно придумано, как раз узнаем далее.

История появления

Кэш память появилась в процессорах очень давно, ещё в 80-х, первыми её использовали Intel. Сначала она была одноуровневая, потом быстро стала двухуровневой. Тогда же эту технологию переняли в AMD и начали работать с ней уже самостоятельно.

Следующий шаг в развитии CPU кешей как раз совершили в AMD, представив трёхуровневую память в 2007 году. Такой кэш стал просто необходим, так как росло количество ядер, и AMD стремились ко всё большей частоте процессора. Intel последовал за конкурентом спустя год.

Intel в середине 2010-х попробовал ввести своеобразную память четвёртого уровня. Несмотря на то, что для неё под крышку процессора пришлось разместить дополнительный кристалл и немного уменьшить объёма L3 уровня кэша, это решение дало свои плоды. CPU показали высочайшую производительность и прекрасно справлялись с очень требовательными играми. Однако, потом от этой технологии отказались, так как она значительно увеличивала стоимость процессоров.

А вот AMD от идеи поколдовать над кешем не отказались, правда, представили результат своих разработок только в 2022 году, в апреле. Технология получила название 3D V-Cache и в первую очередь появилась на серверных CPU серии Epic 3-го поколения. Позже её также анонсировали на AMD Ryzen 7 5500X3D и AMD Ryzen 7 5800X3D.

Как работает в процессорах AMD

Как и в прошлый раз у Intel, AMD разместили дополнительный кристалл прямо рядом с процессором, только в этот раз прямо кристалл на кристалл.

Здесь важно уточнить, что 3D V-Cache — это не L4, а всё же L3, просто увеличенный в три раза в своих объёмах.

EDRAM, которую использовали для L4 в Intel, была заметно медленнее, чем классический L3 кэш. Поэтому в AMD и решили работать именно с L3, а не добавлять что-то новое.

Для поддержки CPU с новым видом кеша для Windows 10 и 11 выпущены специальные драйверы — 3D V-Cache Performance Optimizer Driver.

Какая используется архитектура

3D V-Cache работает с CPU AMD Ryzen 7 5500X3D и AMD Ryzen 7 5800X3D, ему подходят архитектуры не старше Zen 3 и Zen 3+.

Разработчики уже сообщили, что технологию адаптируют под Zen 4, которая будет использоваться в будущем.

Преимущества

Обозначив базовые детали, мы можем узнать, действительно ли 3D V-Cache пошёл на пользу процессорам AMD, или польза его незначительна.

Увеличилась производительность?

Начнём, конечно, с производительности. Несмотря на то, что CPU не получили значительный прирост тактовой частоты, качество и объём L3 в виде 3D V-Cache увеличились заметно. Это позволило уменьшить время задержки при обращении к кешу, что повлияло на скорость обработки данных.

Так, несмотря на то, что различия в тактовой частоте невелики, да и скорость L1 и L2 не изменилась, улучшения L3 положительно сказались на качестве работы процессора, что заметно и по тестам на бенчмарках.

С большими объёмами данных стало быстрее?

Увеличение не только скорости, но и объёма памяти L3 позволило уменьшить количество промахов при обращениях к данным в памяти, причём кратно, так как кратно увеличивался и объём L3 — до 192 МБ, что рекордно.

Так получилось, что и данных теперь хранится больше, и обрабатывать их получается быстрее. Несмотря на то, что в L3 попадает не самая приоритетная информация, она всё равно нужнее той, что подгружается в ОЗУ, раз система распределила её копии в кэш.

В играх есть смысл использовать?

Конечно, при увеличении объёма сверхоперативной памяти пользователи смогли рассчитывать на прирост производительности в играх, иногда даже на десятки процентов. Всё благодаря всё тем же высоким скоростям работы с данными и возможности хранить больше.

Прирост будет зависеть от самой игры и от того, на каких настройках вы её проходите, но то, что вы можете на него рассчитывать — факт, подтверждённый многими специалистами и любителями компьютерных игр. Вы можете посмотреть результаты тестов в обзорах.

Сравнение с другими технологиями кэширования

В отличие от традиционных технологий кэширования, которые чаще расширяют кеш за счёт увеличения площади кристалла, в случае AMD 3D V Cache применяется трёхмерное стопирование, чтобы уместить больше кеша в том же физическом пространстве.

Другие технологии кэширования, то есть традиционные кеши L1, L2 и L3, обычно ограничены площадью кристалла и технологическим процессом.

Преимущества 3D V-cache перед конкурентами

Давайте ещё раз сфокусируемся на преимуществах кэша L3 от AMD, чтобы понять, чем он может быть лучше, чем обычный:

• Увеличение производительности. Больший объём кеша позволяет хранить больше данных именно в нём, что снижает задержки при обращении к памяти и увеличивает общую скорость работы с данными из неё.
• Эффективность использования пространства. Дополнительный кэш располагается вертикально, горизонтальное пространство не требуется, то есть размер самого процессора для пользователя не увеличивается.
• Совместимость с существующими платформами. CPU с 3D V-Cache могут использоваться на тех же материнских платах, что и их аналоги без 3D V-Cache.

При этом L3 может быть оптимизирована для различных сценариев, например, для уменьшения задержек или увеличения пропускной способности, но без заметного увеличения объёма, как у 3D V Cache Technology, эффект таким же всё равно не будет.

Заключение

Теперь подведём итоги и суммируем всё, о чём говорили выше, чтобы впечатление о разработке АМД точно было цельным.

Что это значит для современных процессоров

3D V Cache от AMD предлагает уникальное сочетание увеличенного объёма кеша с сохранением его скорости, и это всё при тех же компактных размерах процессора. Это делает его достойной внимания технологией в области кэширования.

Однако стоит отметить, что эффективность любой технологии кэширования зависит от конкретных задач и нагрузок, для которых она используется. Хотя о преимуществах в играх уже известно точно, а это одни из самых требовательных задач, с какими обычно работает ПК.

Есть ли перспективы развития технологии

Я изучил мнения простых пользователей, блогеров и экспертов и могу сказать, что в целом появление этой технологии оценивают положительно.

Однако, не может не расстраивать тот факт, что познакомиться лучше с преимуществами 3D V-Cache получится только тем, у кого найдутся средства на процессоры топового уровня. Всё же, обеспечивается особый объём и скорость L3 здесь за счёт недешёвых манипуляций с кристаллом CPU, поэтому и стоимость конечного продукта высока.

Возможно, в будущем будет как-то иначе, и я обязательно напишу об этом здесь. А пока подписывайтесь на мои страницы в социальных сетях, чтобы не пропустить обновлений ни насчёт 3D V-Cache, ни насчёт других интересных технологий, созданных для современных ПК. Увидимся!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.