Después de conocer la arquitectura Zen 6 en el artículo de ayer, donde planteábamos algunas preguntas por responder, faltaba entender por qué AMD ha tomado algunas de sus decisiones. Mike Clark, arquitecto original de Zen, ha hablado con los compañeros de Chips and Cheese sobre el desarrollo de esta generación, explicando tres cuestiones especialmente interesantes: el nuevo enfoque de los núcleos Zen 6 y Zen 6c en cuanto a IPC, una limitación de la L2 de Zen 5 y la incorporación de más recursos para IA cuando la distribución física del chip ya estaba fijada.

Ayer analizamos los cambios de Zen 6, así que ahora toca ponerles contexto. Porque ampliar estructuras, alcanzar más frecuencia y aprovechar el ancho de banda disponible exige elegir dónde invertir el silicio. Y las explicaciones de Clark ayudan a entender ese equilibrio.

Zen 6c deja de centrarse únicamente en la densidad: AMD también busca más IPC

La primera declaración cambia la forma de entender Zen 6c. AMD ha aprovechado su menor frecuencia objetivo para ampliar recursos internos y extraer más trabajo por ciclo. El núcleo clásico, es decir, Zen 6, por su parte, queda definido como el diseño de alta frecuencia. Clark lo explica así:

“Sí. Desde Zen 4 hemos ido evolucionando hacia dos familias de núcleos. Antes, realmente utilizábamos la tecnología más densa simplemente para reducir la superficie. En esta generación, después de aprender mucho y mientras desarrollábamos esa versión más densa del núcleo, quisimos aprovecharla para añadir algo más de IPC dentro del propio núcleo. Así que, si analizas con más detalle lo que tenemos, lo que antes era nuestro diseño clásico ahora lo consideramos nuestro diseño de alta frecuencia. Y nuestra tecnología densa es ahora nuestro núcleo de máximo rendimiento, sin ninguna duda, porque también hemos habilitado toda la L3 en esa implementación, con 4 MB por núcleo. Por tanto, tenemos 32 de esos núcleos, 128 MB de L3 y el IPC más alto que puedes conseguir en ese núcleo”.

Aquí encajan las estructuras mayores que vimos ayer: permiten mantener más trabajo pendiente y aprovechar mejor los recursos de ejecución. Eso no garantiza que Zen 6c gane siempre por núcleo, porque Zen 6 puede compensarlo con más ciclos por segundo. Lo importante es que la variante densa también persigue mejorar el IPC.

Zen 6 corrige los conflictos que restaban ancho de banda a la L2 de Zen 5

Otro detalle está en las precargas, o Prefetch: el mecanismo que intenta acercar los datos antes de que el programa los necesite. En Zen 5, algunas consumían ancho de banda de la L2 y competían con las peticiones del propio programa. Preguntado por cómo Zen 6 consigue alcanzar los 64 bytes por ciclo de lectura medidos por los compañeros (especulamos con 66 ayer, no íbamos muy lejos), Clark responde:

“Sinceramente, a veces simplemente no detectas algunas de estas cosas. Buena parte del problema era que estábamos realizando demasiadas precargas, y las precargas que encontraban los datos en la L2 estaban consumiendo ancho de banda de esa caché. Así que nos aseguramos de poder mantener esas precargas junto con las peticiones de datos del programa, reducir los conflictos y entregar los 64 bytes por ciclo completos que queremos”.

Por lo tanto, la mejora para la microarquitectura Zen 6 y Zen 6c está en coordinar esos accesos para aprovechar el caudal disponible, lo cual, también afecta al IPC de manera indirecta. Parece un ajuste pequeño frente a otras ampliaciones, pero de poco sirve tener unidades de ejecución si los datos no llegan cuando hacen falta.

AMD añadió más VNNI con el diseño físico fijado, pero Zen 6 no nació para la IA agéntica

El refuerzo de VNNI también tiene historia y fue realmente un cambio de última hora. AMD incorporó dos vías adicionales para estas operaciones enteras vectoriales, utilizadas en tareas como la inferencia cuantizada, relativamente tarde en el desarrollo. Clark cuenta cómo ocurrió y aclara qué papel esperaba la compañía de sus CPU en IA:

“Como dije en la presentación, estos son proyectos de diseño largos en el tiempo. No estábamos diseñando Zen 6 para que fuera un núcleo orientado a la IA agéntica. Cuando empezamos, prácticamente nadie utilizaba siquiera ese término. Pero Zen 5 supuso una base completamente nueva para las cargas de trabajo de IA, y siempre hemos creído que el núcleo tiene un lugar en la IA: orquestación, manipulación de tipos de datos, modelos más pequeños.

Así que siempre nos hemos centrado en hacer que el núcleo sea bueno para la IA. No va a superar a una GPU, y ese no es el objetivo. Nos dimos cuenta de que probablemente debíamos tener más recursos VNNI, viendo hacia dónde evolucionaba la inferencia, y el equipo se volcó en ello. Llegó algo tarde, porque estos proyectos tienen plazos de desarrollo largos y la distribución física del chip ya estaba fijada, pero el equipo se volcó, conseguimos encajar un par de vías VNNI adicionales y fue un gran éxito”.

La explicación pone perspectiva al discurso actual sobre IA agéntica. Zen 6 comenzó a diseñarse antes de popularizarse el término, aunque AMD ya contemplaba tareas concretas para la CPU: coordinar trabajo, manipular datos y ejecutar modelos pequeños. La evolución de la inferencia llevó a reforzar el diseño, incluso con el complicado trabajo de encajar esas unidades cuando su distribución física ya estaba decidida.

La entrevista tiene otros puntos interesantes que, si eres curioso, merece la pena leer, aquí os hemos traído las dudas que planteábamos ayer y alguna curiosidad que merece la pena destacar por sorpresiva o innovadora. Lo que está claro es que el diseño de Zen 6 y Zen 6c, más allá del general de la arquitectura, está tomando un cáliz cada vez más similar a Intel, puesto que AMD directamente ya los clasifica como núcleos de frecuencia o de rendimiento, lo cual, no es muy distinto a llamarlos P-Core y E-Core.