AMDはIntelの失敗を避けたいと考えています。
Computex 2023の期間中、私は台湾の台北にあるAMDのタワーオフィスを訪れ、同社のRyzen AIデモを見学し、クライアントチャネルビジネスのコーポレートVP兼GMであるDavid McAfee氏と話す機会を得ました。
私たちの会話のほとんどは、コンシューマ向けAI分野におけるAMDの取り組みが中心でしたが、ハイブリッドCPUに対するAMDの取り組みについてもいくつか質問を挟みました。
マカフィーは、AMDがIntelとは異なるハイブリッドプロセッサのビジョンを持っており、Intelが自社のチップからAVX-512サポートを削除せざるを得なかったような複雑さを回避することができると話してくれたよ。
私は、2週間前にベルギーのアントワープで、AMD CTOのMark Papermaster氏にインタビューした。
彼は、将来のAMDクライアント(コンシューマ)プロセッサには、「高性能コアと電力効率に優れたコアとアクセラレーションが混在することになるだろう」と語り、以前のIntelと同様に、AMDも将来的にハイブリッドCPU実行コア設計を採用することを示唆した。
これはあまり驚くことではない--我々は数カ月前にAMDのソフトウェアマニュアルで、2つの異なるCPUコアタイプの最初の兆候を見たのだ。
それに、AMDは、効率化コアに似た高密度のZen 4cコアを搭載した来るべきEPYC Bergamoチップで、すでに土台を築いている。
AMDの現行のRyzen 7040ラップトップ用チップは、すでにハイブリッド設計を採用しているが、2種類のCPUコアを搭載しているわけではない。
その代わりに、Ryzen 7040は、1種類のCPUコアと、CPUコアやGPUコアとは独立して動作する内蔵のAIアクセラレーターエンジンが組み合わされているだけです。
このエンジンは、ある種のAI推論ワークロードに有利ですが、他のタイプの推論にはCPUコアとGPUコアの方が有利です。
つまり、最高のパフォーマンスと電力効率を引き出すために、異なるAIワークロードを正しいタイプのコアに向けることがコツなのです。
そのミックスに、パフォーマンスと効率を分離したCPUコアを投入することは、AIの推論ワークロードにさらに別の計算オプションを導入することになる。
私はマカフィーに、概念的に、効率コアが専用シリコン（AIエンジン）よりもAIに適しているということが実現可能なのか尋ねた。
マカフィー氏は、AIエンジンはAIに特化した演算に厳格にフォーカスしているため、汎用CPUのコンピュート--たとえ効率コアであっても--よりも効率面で優位に立つと説明した。
そして、Intelのハイブリッドチップの話に移り、2種類のコアを持ち、それぞれが独自のマイクロアーキテクチャを持つチップについて説明しました。
これが面白い問題を引き起こしている： IntelのパフォーマンスコアはAVX-512をサポートしていますが、より小さなエフィシェンシーコアはサポートしていないのです。そのため、IntelはAVX-512のサポートを完全に無効にし（最終的には強制的に）、自社のチップのフィーチャリングを解除し、貴重なダイ面積を無駄にすることになりました。
ハイブリッドデザインに対するそのアプローチについて、AMDはどう考えているのか、McAfee氏に聞いてみた。
"私が言いたいのは、ISAサポートやIPC、機能が大きく異なる、性能と効率の異なる2つのコアのアプローチは、必ずしも正しいアプローチではないということです "とMcAfeeは答えました。
「コア設計のさまざまな選択肢を検討した結果、そのようなアプローチはとっていません。コア設計のさまざまな選択肢を検討しましたが、それは私たちが取るアプローチではありません。私たちが時間をかけてこれをもっと展開すると、異なるコアターゲットが提供できる利点を考慮したアプローチであり、アプリケーションの観点から、はるかに均質な方法でそれを行うだろう。」
AMDが次期Bergamoサーバーチップに採用するZen 4C効率化コアは、フル機能のパフォーマンスコアと同じ命令（AVX-512など）をサポートすることがすでに分かっています。
しかし、ダイ面積の消費を抑えるために、キャッシュの階層が削減されます。
高性能コアと高効率コアの両方のコアが同じIPCを持つという目標が重要です。
一方、Intelの効率コアは、パフォーマンスコアよりもIPCが低い（その結果、Sierra Forestのような他のeコアの構想でトレードオフになる可能性がある）。
※ Sierra ForestはEコアだけのXeon。
「ISAは、まず第一に、ワークロードがどのコアでも動作するように一貫性を保つことで、劇的な利点をもたらします」とMcAfeeは述べています。
「RyzenのデスクトップCPUを見ても、Windowsのスケジューラには、高速なコア、低速なコアなどを識別し、CPU内の順位や能力に応じてスレッドを異なるコアに誘導する機能があります。その結果、コアの能力がより一貫したメカニズムになると考えています。
「これは、複数の異なるコアターゲットタイプをデザインに取り入れるという、はるかに試行錯誤の末の方法です。Intelのアプローチは、その運用方法に多くの複雑さを招くと思います。そして、私たちの分析は、そのようなものだと思います。Ryzenプロセッサーが登場しても、彼らと同じような道を歩むことはないでしょう」。とMcAfeeは締めくくった。
また、AMDがRyzenで最初にハイブリッドアーキテクチャを導入するのが、モノリシックAPUなのか、チップレットベースのモデルなのか、そのあたりはわからない。
しかし、AMDがハイブリッドな未来を描いていることは明らかで、AlderやRaptor Lakeプロセッサの背後にあるIntelの設計上の決定で見られたトレードオフを回避することができます。
AMD自身の決断の中には、Intelの失策を分析して得たものもあるかもしれませんし、既存のコア・アーキテクチャでIPを再利用するという常識があっただけかもしれません--マイクロアーキテクチャに手を加えるのは、クリーンシートの設計に着手するよりもはるかに軽い負担です。
いずれにせよ、AVX-512のサポートを維持できることは、Intelが追随しない限り、ベクトル化されたワークロードにおいてAMDに性能上の優位性をもたらすと思われる。
逆に、低消費電力動作のために調整された別のマイクロアーキテクチャを持つというIntelのアプローチは、両方のタイプのコアで統一されたISAサポートと組み合わされている場合ではあるが、より良いアプローチであると主張することができる。
もし、IntelがMeteor LakeでISAのミスマッチを修正し、両方のコアタイプでAVX-512のサポートを維持したなら、それは強力なコンボであることを証明することもできるだろう。
いずれにせよ、AMDがハイブリッド設計で2番手になる一方で、かなり異なるアプローチを取ることは明らかです。
この2つの技術がベンチマークでどう評価されるかは、時間が経ってみなければわからない。
ソース：Tom's Hardware - AMD Talks Hybrid Ryzen CPU Concepts, Avoiding Intel's AVX-512 Problem
解説：
Zen4とZen4Cはキャッシュの構成が違うだけで全く同じコアであるとのことで、高性能コアでも高効率コアでも使える命令は全く同じになるようです。
AMDのハイブリッドとは高性能コアがフルキャッシュを搭載し、高効率コアがキャッシュをある程度カットした仕様になるようです。
Intelの場合、高効率コアは高性能コアの1/4程度のダイ面積でしたが、AMDの場合、3/4とか3/5とかそんな程度になりそうです。
※ クリックすると別Window・タブで拡大します。
Zen4コアの画像を見かけなかったのでZen3コアを使います。
CPUのかなりの割合でキャッシュが占めています。しかし、それでも同一のコアを使うならばキャッシュの容量を減らしただけでは半分にはできないでしょう。
よって、効率の面ではIntleにかなわないかもしれません。
このような仕様になった理由としては、2つの異なるコアを設計するリソースが無かったということが考えられると思います。
元記事でも触れられていますが、現段階ではIntelのEコアはAVX-512をサポートしていませんが、将来的にサポートするようになったらリソースをそこまで割けないAMDよりも優れた製品になるということなのだと思います。
なかなか苦しい展開ですね。
ただ、サーバーの分野ではこれでもいいのかなとは思います。
Ryzen 9000シリーズ
Ryzen 7000X3Dシリーズ
Ryzen 8000GシリーズAPU(GPU内蔵)
Ryzen 5000/4000シリーズ
