ซีพียูตระกูล Ryzen ของเอเอ็มดีเริ่มกลับมามีสีสันอีกครั้ง เพราะนอกเหนือไปจากการส่งซีพียู Ryzen 5000G Series ซึ่งมีกราฟิก Radeon ที่เล่นเกมได้ในตัวออกสู่ตลาด 2 รุ่นแล้ว ล่าสุดนี้ซีพียู Ryzen รุ่นใหม่ที่ใช้เทคโนโลยี 3D V-Cache ก็ได้รับการเปิดตัวออกสู่ตลาดแล้ว
แน่นอนว่าจุดเด่นสำคัญของซีพียู Ryzen 5000G Series ก็คือการมีระบบกราฟิกที่สามารถเล่นเกมได้อย่างราบรื่นจนน่าพอใจ โดยไม่จำเป็นต้องลงทุนซื้อการ์ดจอเพิ่ม แต่สำหรับซีพียุรุ่นใหม่ที่มีเทคโนโลยี 3D V-Cache นั้นดีอย่างไร ทำไมมันจึงเป็นจุดขายที่ทำให้ซีพียู Ryzen ของเอเอ็มดีเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจอีกครั้ง
หน่วยความจำแคช สำคัญอย่างไรกับซีพียู
เพื่อให้เข้าใจเทคโนโลยี 3D V-Cache ได้ง่ายขึ้นว่า มันเป็นและดีอย่างไร รวมถึงผู้ใช้จะได้ประโยชน์อะไรจากมันบ้าง ดังนั้นจะขออธิบายสิ่งที่เรียกว่า Cache ให้คุณผู้อ่านได้เข้าใจก่อนว่า มันเกี่ยวข้องกับซีพียูอย่างไร และเหตุใดมันจึงเป็นส่วนประกอบที่มีความสำคัญกับซีพียูขนาดนั้น
Cache หรือถ้าจะเรียกชื่อเต็มๆ ต้องเรียกว่าหน่วยความจำแคช เป็นส่วนประกอบที่ทำทำหน้าที่เป็นที่เก็บข้อมูลชั่วคราวสำหรับให้ซีพียูนำไปประมวลผล โดยที่ข้อมูลนี้จะถูกโอนถ่ายมาจากหน่วยความจำ และเนื่องจากแคชเป็นหน่วยความจำแบบ SRAM ที่มีความเร็วสูง อีกทั้งมันยังเป็นส่วนประกอบที่ถูกรวมไว้กับซีพียู ดังนั้นมันจึงทำให้ซีพียูเรียกใช้ข้อมูลที่จะประมวลได้อย่างรวดเร็ว และเร็วกว่าการดึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลักโดยตรงมาก
หน่วยความจำแคชที่ว่านี้จะมีหลายระดับ ขึ้นอยู่กับการออกแบบซีพียู แต่โดยปกติทั่วไปของสถาปัตยกรรมที่ผู้ผลิตซีพียูใช้อยู่ในปัจจุบันนี้จะมีตั้งแต่ Level 1 จนถึง Level 3 โดยการเรียกใช้ข้อมูลของซีพียูจะดึงจากแคชตามลำดับ โดยเริ่มจาก L1 Cache ที่มีการแบ่งเป็น Data Cache กับ Instruction Cache ซึ่งเป็นหน่วยความจำแคชที่มีความเร็วมากที่สุดและอยู่ใกล้ Core ของซีพียูที่สุด ซึ่งถ้าไม่มีข้อมูลที่ต้องการ ซีพียูก็จะเปลี่ยนมาดึงจาก L2 และ L3 Cache ซึ่งมีความเร็วน้อยกว่าตามลำดับ (ซีพียูยุคปัจจุบันจะแยก L1 และ L2 Cache ไว้ใช้งานกับแกนหลักแต่ละแกน ส่วน L3 Cache จะใช้งานร่วมกัน) เรื่อยไปจนกระทั่งถึงข้อมูลที่อยู่ในหน่วยความจำหรือบนดิสก์ พร้อมกันนี้ก็จะมีการคัดลอกข้อมูลไปไว้ในแคชที่ซีพียูให้ความสำคัญสูงกว่าเสมอ เพื่อให้การเรียกใช้ข้อมูลเดิมครั้งต่อไปทำได้เร็วขึ้น
เหตุที่ซีพียูต้องมีหน่วยความจำแคชหลายระดับ เพราะ L1 และ L2 Cache มักจะมีขนาดเล็ก ดังนั้นการมี L3 Cache จึงเป็นสิ่งที่ช่วยให้ซีพียูไม่ต้องเสียเวลาไปดึงข้อมูลจากหน่วยความจำบ่อยๆ และถึงแม้ว่าจะมีความเร็วต่ำกว่า แต่ L3 Cache มีขนาดที่ใหญ่กว่า L2 และ L1 มาก และในทางปฏิบัตินั้นมันก็เป็นส่วนประกอบที่ทำให้ซีพียูประมวลผลได้เร็วขึ้นจริงๆ ดังจะเห็นได้ว่าซีพียูในปัจจุบันล้วนแต่มี L3 Cache ขนาดใหญ่ทั้งสิ้น (AMD Ryzen สูงสุด 64MB หรือ 32MB/Core Chiplet Die, Intel Core i Gen 12 สูงสุด 24MB)
โครงสร้างหน่วยความจำแคชแบบ 3D
ที่ผ่านๆ มาการรวมแคชเข้ากับซีพียู มักจะทำในลักษณะการวางต่อกันในแนวระบาบ แต่เนื่องจากซีพียูมีข้อจำกัดในเรื่องขนาดพื้นที่ทำให้เป็นเรื่องยากที่จะออกแบบให้ซีพียูมีแคชขนาดใหญ่ และถึงแม้ว่าจะใช้เทคโนโลยีการผลิตที่มีขนาดเล็กลง แต่ถึงอย่างนั้นการเพิ่มขนาดหน่วยควาวมจำแคชบนซีพียูก็ยังมีข้อจำกัดอยู่
อย่างไรก็ดีล่าสุดนี้ข้อจำกัดดังกล่าวก็ได้ถูกทำลายลงด้วยโครงสร้างแบบสามมิติ ที่ทำให้จัดวางหน่วยความจำแคชซ้อนกันในแนวตั้งได้ ซึ่งนั่นก็คือเทคโนโลยี 3D V-Cache ที่เอเอ็มดีนำมาใช้กับซีพียูสถาปัตยกรรม Zen 3 และข้อดีคือเอเอ็มดีสามารถเพิ่มขนาดหน่วยความจำแคชให้กับซีพียูได้โดยไม่ต้องปรับเปลียนโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมของซีพียูเลย และอย่างในกรณีของซีพียู Ryzen 7 5800X3D ที่จะเริ่มออกสู่ตลาดในช่วง Q2 ของปีนี้ ก็ได้มีการเพิ่มหน่วยความจำแคชระดับ 3 อีก 64MB ทำให้ซีพียูมีขนาด L3 Cache โดยรวมถึง 96MB ทีเดียว
ชั้นหน่วยความจำแคชที่วางซ้อนทับลงไปบนหน่วยความจำแคชเดิมนั้น ยังคงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมี Latency ที่ไม่ได้ต่างไปจากการออกแบบตามปกติเลย โดยชั้นหน่วยความจำแคชทั้งสองจะส่งผ่านข้อมูลระหว่างกันผ่านการเชื่อมต่อด้วยทองแดงโดยมีแบนด์วิดธ์ที่สูงถึง 2TB/s นอกจากนี้ยังไม่มีผลในเรื่องความร้อนและค่า TDP ของซีพียูด้วย
ประเด็นสำคัญอีกอย่างก็คือ การเพิ่มชั้นหน่วยความจำแคชให้กับซีพียู Ryzen 7 5800X3D ด้วยเทคโนโลยี 3D V-Cache นั้น เอเอ็มดียังคงรักษาความสูง Z ของซีพียูไว้ได้ (ความสูงระหว่าง Heat spreader บนตัวซีพยูกับเมนบอร์ด) ซึ่งนั่นทำให้ซีพียูยังคงใช้ชุดระบายความร้อนที่ใช้กับซ็อกเก็ต AM4 ได้ โดยไม่ต้องดัดแปลงหรือปรับแต่งใดๆ เลย
ประสิทธิภาพจากเทคโนโลยี 3D V-Cache
ผลจากการใช้เทคโนโลยี 3D V-Cache เอเอ็มดีได้แสดงให้เห็นว่า ซีพียู Ryzen 7 5800X3D ซึ่งมี 8 คอร์และหน่วยความจำแคช L3 ขนาดใหญ่ถึง 96MB นั้น สามารถเล่นเกมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และดีกว่าซีพียู Ryzen 9 5900X ที่มี 12 คอร์ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังยืนยันว่า ซีพียู Ryzen 7 5800X3D ที่มีเทคโนโลยี 3D V-Cache นี้จะได้รับการเปิดตัวออกสู่ตลาดในช่วงปลายเดือนเมษายนนี้ ซึ่งนั่นหมายความว่าเวลานี้ คุณผู้อ่านสามารถจับจองเป็นเจ้าของได้ที่ร้านค้าตัวแทนจำหน่ายซินเน็คฯ ทั่วประเทศแล้ว
เอเอ็มดีอ้างว่า เทคโนโลยี 3D V-Cache นี้ไม่ได้ใช้ประโยชน์ได้เฉพาะการเพิ่มขนาดหน่วยความจำแคชของซีพียูเท่านั้น แต่มันยังใช้เพิ่มส่วนประกอบอื่นๆ ได้อีก รวมไปถึงการนำไปใช้กับ GPU และที่มากไปกว่านั้นคือ TSMC ซึ่งเป็นผู้ผลิตซีพียูให้กับเอเอ็มดีได้พิสูจน์แล้วว่าสามารถทำได้มากถึง 12 ชั้น เพียงแต่ตอนนี้เทคโนโลยี 3D V-Cache ของเอเอ็มดีจะเริ่มต้นใช้ในการเพิ่มหน่วยความจำแคชเพียงชั้นเดียวก่อน