Todo lo que necesitas saber sobre el Ryzen 7000 y sus placas base

La plataforma AM5 se basa en dos componentes que no pueden funcionar por separado. Por un lado, los procesadores  Ryzen 7000, en el otro lado las placas base con chipsets de las serie 600. Debido a que no falta mucho para que la nueva generación de sistemas de AMD para escritorio aparezca  en el mercado, hemos pensado que lo mejor es haceros una guía completa acerca de los nos podemos esperar de ellos y donde podréis encontrar toda la información puesta al día. Dicho esto, veamos que nos depara.

El procesador AMD Ryzen 7000

Han pasado varios años desde que AMD lanzará sus primeros procesadores Ryzen 1000 basados en su arquitectura Zen de primera generación. La cual supuso un cambio de suerte para la empresa liderada por Lisa Su y que AMD dejará de ser vista como una marca de CPU a bajo precio. Lo que les llevaba a ser vista como una empresa tecnológicamente siempre a remolque de Intel. Aunque, históricamente no ha sido siempre así. Los fiascos primero del K10 y luego del Bulldozer erosionar la confianza sobre la marca de 3 letras.

En el caso de Zen 3 supuso que la tortuga AMD superase a la libre Intel. Sin embargo, la aparición de la arquitectura Alder Lake de los Intel Core 12 le ha dado de nuevo la corona a la marca azul como el vencedor del momento. Y con la arquitectura Raptor Lake y los Intel Core 13 a la vuelta de la esquina, a AMD no le queda otra que reaccionar con Ryzen 7000, basada en una nueva arquitectura: Zen 4.

Configuración de los núcleos en los Ryzen 7000

La arquitectura Zen engloba los núcleos en un algo que AMD llama CCX, el cual consiste en una serie de núcleos con las siguientes características:

• Cada núcleo tiene la caché de primer y segundo nivel privada, es decir, el resto de núcleos no pueden acceder.
• La caché L3 es compartida y tienen acceso a ella todos ellos. Además, los diferentes núcleos se comunican internamente a través de una red de interfaces Infinity Fabric.
• En Zen y Zen 2 cada CCX estaba compuesto por 4 núcleos y su L3 compartida. En Zen 3 se pasó de 4 a 8 núcleos. Zen 4 tendrá el mismo tipo de configuración que Zen 3 y, por tanto, 8 núcleos por CCX.

En lo que a potencia se refiere, esta vez AMD ha hecho una doble mejora para el rendimiento. En primer lugar, ha aumentado las velocidades de Boost de más de 5 GHz para todos los procesadores, lo cual combinado con el 15% de rendimiento por ciclo de reloj da una media de un 40% de potencia adicional respecto a Zen 3 en comparación modelo con modelo. Sin embargo, esto ha supuesto que el TDP aumente de los 105 W a los 170 W.

La arquitectura Zen 4 integrará instrucciones AVX-512

La primera novedad importante estará en el soporte para instrucciones AVX-512, las cuales hasta ahora habían sido exclusivas de las CPU de Intel. Dichas instrucciones, como su nombre indica, son instrucciones SIMD de 512 bits de longitud, la más larga hasta ahora que han sido utilizadas en una CPU con arquitectura x86. Sin embargo, AMD solo dará soporte un subconjunto orientado a acelerar los algoritmos de inteligencia artificial. Extraoficialmente, se sabe que AMD dará soporte en los núcleos Zen 4 del Ryzen 7000 a las siguientes extensiones:

• AVX512VL
• AVX512BW
• AVX512CD
• AVX512_IFMA
• AVX512DQ
• AVX512F
• AVX512_VPOPCNTDQ
• AVX512_BITALG
• AVX512_VNNI
• AVX512_VBMI2
• AVX512_VBMI
• AVX512_BF16

Además, la implementación de las instrucciones AVX-512 en Zen 4 supone que las líneas de la caché de datos de primer nivel y posteriores niveles de caché han aumentado el tamaño de la línea de caché de 32 a 64 bytes o 512 bits. Lo cual es esencial para tomar todos los datos para una instrucción AVX-512 de un solo ciclo. Esta pequeña mejora no solamente significa el soporte para instrucciones AVX-512, sino que el ancho de banda de las unidades Load/Store de la CPU ha aumentado y con ello el ancho de banda interno del procesador. Además, que el hecho de que Zen 4 pueda cargar 64 bytes de datos de manera directa supone que hay una nueva unidad AVX-512 capaz de realizar estas instrucciones en un solo ciclo.

Las instrucciones AVX-512, no obstante, contienen una limitación y es su alto nivel de consumo, Esto podría hacer que las CPU Zen 4 funcionarán por debajo de sus velocidades de reloj habituales al hacer uso de este tipo de instrucciones.

Cambios en el sistema de caché en la arquitectura Zen 4

Desde el primer AMD Zen, el sistema de caché de las CPU de AMD se ha mantenido más o menos igual. A excepción de la caché de último nivel que es compartido por todos los núcleos del CCD, pero en el caso de Zen 4 va a haber cambios en lo que es la estructura de cachés del propio núcleo, los cuales podéis ver en la siguiente tabla.

El primer cambio a destacar es en la caché L2 de cada núcleo, esta aumentará la capacidad de los 512 KB hasta 1 MB de memoria, lo que aumenta las posibilidades de encontrar los datos en dicha caché, pero, en cambio, las cachés L1 y L3 se mantienen sin cambios en cuanto a su tamaño. Eso si, como hemos comentado antes, el tamaño por línea de caché ha pasado de los 32 bytes de tamaño a los 64 bytes.

También hay cambios en los búferes TLB o de traducción anticipada. La unidad MMU de cada núcleo del procesador los utiliza para trasladar las direcciones virtuales a direcciones físicas. Como se puede ver en la tabla que inicia esta sección, el búfer de traducción anticipada de la caché de datos de primer nivel ha pasado de 64 entradas a 72 entradas. El de la caché L2, en cambio, ha pasado de las 2048 entradas a las 3072 entradas. Lo que supone un aumento del 50% en ese aspecto y no solo en capacidad, sino también en la cantidad de accesos simultáneos.

Las interfaces para periféricos en el AMD Ryzen 7000

No todas las interfaces de periféricos son gestionadas por el chipset de la placa base, sino que algunas de ellas se gestionan a través del procesador, ya que el chip llamado IOD dentro del compuesto de múltiples piezas que es el Ryzen 7000 tiene tres funciones.

• Intercomunicar los diferentes CCD Chiplets entre ellos.
• Gestionar la comunicación con la memoria de los diferentes dispositivos conectados interna o externamente al propio IOD.
• Proporcionar la conectividad para una serie de interfaces de E/S que se encuentra dentro del IOD, así como comunicarse con el chipset de la placa base. La subunidad encargada de esta tarea recibe el nombre de IO Hub y será en esta parte en la que nos centraremos.

Pues bien, si hablamos del PCI Express 5.0, en total tenemos una interfaz de 32 líneas dentro del procesador. De las cuales, 28 tienen una conectividad externa distribuida de la siguiente forma:

• 16 líneas PCI Express 5.0 son para conectar una tarjeta gráfica. En algunos modelos esta se puede dividir en 2 conectores de 8 líneas cada uno.
• Las 8 líneas restantes están divididas en dos canales de cuatro vías. Como mínimo y por exigencia de AMD, uno de ellos se ha de utilizar para una unidad SSD NVMe PCIe Gen 5.
• 4 líneas que se conectan al chipset de la placa base de manera directa.
• 4 líneas internas, las cuales es donde se conectan las interfaces USB

Las interfaces para periféricos USB de alta velocidad en Ryzen 7000

Pese a que AMD no lo ha confirmado oficialmente, sabemos por otras fuentes que el concentrador USB dentro del IOD en los Ryzen 7000 está conectado a una interfaz PCI Express 5.0 de 4 líneas. Esto significa que el ancho de banda que puede tomar es de 128 Gbps o 16 GB/s de ancho de banda en total. Esta cifra será importante para entender la configuración.

Si miramos las especificaciones conocidas veremos como AMD anuncia que los Ryzen 7000 pueden tener hasta 4 salidas de vídeo para la GPU integrada. Sin embargo, esto tiene trampa y para entenderla hemos de ver como se dividen las conexiones:

• Una conexión eDP para un monitor LCD u OLED. ¿Es posible que veamos una versión para portátiles de los Ryzen 7000? Quien sabe, pero, esto bien podría ser una pista de ello. En todo caso, muchas placas base traerán un conversor que de DisplayPort a HDMI o DisplayPort Estándar para darle una salida de vídeo a la GPU integrada.
• Una conexión USB 3.2 del Tipo A 10 Gbps. Esta otorga la capacidad realizar la recuperación de la BIOS del sistema desde un Pendrive USB conectado a dicho puerto. Si no se usa para dicha tarea es una interfaz de datos convencional

¿Y qué hay del resto de interfaces Simplemente con cada una de ellas, los creadores de las placas base pueden escoger cualquiera de estos tres escenarios:?

• Añadir un puerto USB 3.2 a 20 Gbps, ya sea este del Tipo A o del Tipo C.
• Añadir dos puertos: un USB 3.2 a 10 Gbps de tipo  o Tipo C y una salida DisplayPort de baja velocidad.
• Una salida de vídeo a 20 Gbps, con soporte Display Port 2.0 completo o HDMI 2.1. Este último a través de un conversor.

Por lo que podemos tener hasta 4 puertos USB 3.2 a 20 Gbps cada uno. Los cuales ocuparán 80 Gbps de los 128 Gbps asignados para el controlador USB.

¿De dónde salen los 14 puertos USB de las especificaciones?

Uno de los enigmas que nos han hecho rascarnos la cabeza en la presentación del Ryzen 7000 en la Computex es la afirmación de «Hasta 14 puertos USB» en los que AMD no nos ha dejado claro de donde salen, si de los chipsets o del procesador.

Pues bien, tras recopilar la información pertinente hemos concluido que el controlador de dichas interfaces se encuentra en el procesador. ¿Cómo lo hemos podido saber? Fácil, de los 128 Gbps que otorga las 4 líneas PCIe adicionales ya tenemos 80 Gbps ocupados, pero nos quedan 48 Gbps. Pues bien, los puertos USB 2.0 consumen 4.8 Gbps de ancho de banda, por lo que 10 de ellos se llevan esos 48 Gbps que nos quedan. Con ello ya hemos solucionado el enigma. Lo cual no significa que el chipset X670 no proporcione puertos adicionales de esta naturaleza.

De los 14 puertos, dos de ellos tienen funciones concretas dentro del sistema:

• Uno de ellos tiene interfaz directa con el chip TPM 2.0 para poder instalar Windows 11.
• El segundo para funciones especiales sirve como concentrador para las interfaces SPI/eSPI, GPIO y HD Audio.

Con ello ya tenemos los 14 puertos USB que integrarán las placas base para los procesadores Ryzen 7000 de AMD. Sin embargo, todavía nos quedan las PCI Express.

¿El nuevo chipset de AMD para la plataforma AM5?

Una vez que hemos descrito las interfaces del procesador nos toca hablar de las que incorpora el chipset de la placa base. Para las placas base de las serie 600 de AMD tenemos dos versiones distintas. Por un lado, el B650 compuesto por un único chip y por el otro la plataforma X670 donde tenemos dos chips encadenados entre sí. En ese caso solo uno de ellos se conecta a la CPU a través de sus 4 líneas PCI Express 5.0 asociadas. Mientras que el segundo se encuentra subordinado al primero a través de una interfaz PCIe Gen 4 x4 que conecta a ambos. Ambos, por cierto, son gemelos y reciben el nombre de Promontory 21, acortado como PRO21.

Las interfaces en cada uno de los chips son:

• 12 interfaces PCI Express 4.0, 4 de las cuales sirven para interconectar entre sí ambos chips en el X670 y el X670E. Por lo que el B650 dispone de 8 interfaces de este tipo. Dependiendo del modelo
• 4 Interfaces PCI Express 3.0, cada una de ellas puede actuar como también SATA III a 6 Gbps. En algunos casos dichas conexiones se pueden usar para integrar conexiones de Ethernet de velocidades
• 6 Interfaces USB 3.2 a 10 Gbps por chip. Las dos primeras se pueden en forma de un puerto a 20 Gbps. Esto es en el caso del B650. Si hablamos del X670 y el X670E, entonces la cantidad de puertos de este tipo que podemos conectar se duplica.