AMD Ryzen Mobile 4000 Tech Day：U、H、HS 系列產品釋出詳細架構資訊，運算、繪圖持續領先

Renoir 行動平台架構

如果讀者覺得 Renoir 只不過是 Zen 2 微架構處理器和 Vega 架構繪圖處理器的結合，加上 TSMC 的 7nm 製程，那麼你可能要再三思一下。行動平台與桌上型平台最大的不同，就是電力供應方式，桌上型電腦能夠依靠市電插座提供源源不絕的能量，筆記型電腦則需考慮電池供電情況，追求較佳的能源使用效率。

▲ Ryzen Mobile 4000 系列代號 Renoir，採用單一晶片 SoC 化設計（Intel 採用處理器與晶片組一同封裝），Zen 2 微架構相較前一世代多出 15％ IPC，3D 繪圖單一 CU 效能增進 59％，U 系列更為極薄型筆電帶來實體八核心。

Zen 2 微架構已於去年「AMD Next Horizon Gaming Tech Day：揚眉吐氣 Zen 2 微架構深度解析」一文說明，這裡不再贅述，但須留意的是，代號 Matisse 的桌上型版本，單一 CCX 4 個處理器核心共享 8MB L3 快取，代號 Renoir 行動版為單一 CCX 4 個處理器核心共享 4MB L3 快取，L3 快取容量減半，2 組 CCX 再透過 Infinity Fabric 相互溝通。

▲ Zen 2 微架構對比 Zen 微架構，IPC 效能提升 15％，改進內容包含導入 TAGE 分支預測器、2 倍大微運算快取、第三個 AGU、2 倍寬浮點運算單元與路徑（256bit）……等。

▲ Ryzen Mobile 4000 系列代號 Renoir，單一晶片 SoC 設計包含 2 組 CCX，1 組 CCX 包含 4 個實體核心，單一 CCX L3 快取容量調整至 4MB。

▲ 相較第二代 Ryzen 12nm 行動處理器，第三代 Ryzen Mobile 4000 系列多執行緒能源效率比值約為 2 倍，約 3 成透過 IPC 與更新設計而來，約 7 成是 TSMC 7nm 的功勞。

顯示繪圖部分是個有趣的地方，依據 AMD 官方說明，Renoir 之所以沒有導入 Navi 系列 RDNA 架構，是由於該架構並無法針對行動平台最佳化，因而繼續整合 Vega 架構，並以此為根基進行微調，使得 Renoir 內部的 7nm Vega 更符合行動平台的需求。

相關調整包含 2 倍寬資料傳輸路徑、低電源狀態轉換最佳化，並調整部分傳輸路徑，讓 CU 能夠運作於更高的時脈，相對過去提升 25％。Renoir 記憶體速度最高也來到 LPDDR4X-4266，相對過往 DDR4-2400 理論頻寬提升 77％左右，同樣對提升繪圖效能有所幫助。

▲ Renoir 內部整合 7nm Vega 小幅更動，維持 TDP 15W 的熱設計功耗前提之下，每個 CU 的 Time Spy 測試項目效能提升 59％，FP32 峰值效能為 1.79TFLOPS。

▲ 相較 12nm Vega，7nm Vega 每 CU 的效能約略提升 59％，這其中約 3 成來自 IPC 與更新設計，大約 7 成為 7nm 製程，與處理器比例相仿。

▲ 針對行動平台，Radeon Software 將提供 Power Saver 模式，預先開啟 Radeon Chill、Radeon Image Sharpening、Radeon FreeSync 等功能。

另一個需要加強的地方為視訊影片硬體編碼、解碼能力，AMD 把 Renoir 多媒體引擎稱之為第二代，VP9 支援 8b/10b 色彩深度解碼，效能達 1080p/240FPS 或是 4K/60FPS，H.264 支援 8bit 色深，解碼效能達 1080p/480FPS 或 4K/120FPS，編碼時效能減半。H.265 支援 8b/10b 色深，編碼、解碼效能均為 1080p/240FPS 或是 4K/60FPS，其中也支援 HDR 高動態範圍與 WCG 廣色域內容。

▲ Renoir 內部整合的 Radeon 多媒體引擎為第二代，編碼、解碼效能略有提升，並支援 HDR 高動態範圍與 WCG 廣色域內容。

其餘 SoC 功能區塊，記憶體控制器支援 DDR4-3200 雙通道或是 LPDDR4X-4266 四通道，原生支援 USB Type-C（以 MST 方式支援 2 個 4K 螢幕訊號輸出）以及 USB 3.2 Gen 2，最高 USB 埠數量多出 2 埠。行動版本出於電源效率需求，PCIe 並沒有支援 4.0，還是停留在 3.0 版本，但通道數量再多出 4 條，可用於連接 NVMe SSD、Wi-Fi 6 無線網路卡等。

▲ Infinity Fabric 同樣針對行動平台最佳化。

▲ 記憶體控制器支援 DDR4-3200 雙通道或是 LPDDR4X-4266 四通道。

▲ Renoir 行動版本 PCIe 版本僅支援至 3.0，但相較前一代多出 4 條通道，USB 連接埠則是多出 2 埠，詳細對外連接通道資訊應該於之後 reviews’ guide 手冊當中提供。

▲ 透過 MST 和 DSC 技術，Renoir 可以透過 USB Type-C 連接埠輸出 2 組 4K 螢幕訊號。

▲ Renoir 內建音訊處理控制器能夠以低功耗方式運作，並支援語音指令喚醒功能。

▲ 代號 Renoir 處理器功能方塊圖。

能源效率、電力管理

這次 AMD Ryzen Mobile Tech Day，除了向全世界媒體預告 Ryzen Mobile 4000 系列行動處理器的功能規格演進與效能提升，能源效率與電力管理幾乎佔去簡報時間的一大半，表示 AMD 確實理解自家產品於行動市場的缺點，並且要在這次的 Ryzen Mobile 4000 系列行動處理器徹底解決。

說到能源效率，TSMC 7nm 製程已經可以提供與 Intel 14nm/10nm 製程同級的電晶體性能表現，但光是這些還不夠。Renoir SoC 功能區塊針對行動應用最佳化，包含更為積極的 L3 快取時脈與處理器 Power Gating 策略、降低 I/O 區塊的電力消耗、最佳化 SoC 電源、CPUOFF 進入延遲時間降低 5 倍、提升儲存與復原頻寬，以便降低進入或離開低電源狀態的延遲、電源管理韌體反應速度提升 33％……等。

▲ TSMC 7nm 製程提供行動版處理器不錯的省電根基，但仍需其它設計與管理的配合，如更為積極的時脈調整策略、進入或離開低電源狀態延遲更短……等。

Renoir ACPI 電源管理採用 6.3 版電源狀態定義，從前一世代 Picasso 僅向作業系統提供單一 1 種電源狀態，變更為 Cstate1～Cstate3，讓作業系統可以根據目前的電源狀態與偏好設定（如市電、電池供電，注重效能或是注重續航力），決定可以進入的最深層電源狀態。

▲ Renoir ACPI 電源狀態支援 Cstate1～Cstate3，分別表示能夠進入電源狀態的深度，以便提供多樣化的效能、續航力選擇性。

若是嫌 Ryzen Mobile 4000 系列行動版處理器內建 Radeon Graphics 效能不足，想要搭配 Navi 世代獨立顯示晶片，此時能夠藉由 SmartShift，提升 CPU 或是 GPU 效能表現。SmartShift 是個智慧型 TDP 分配機制，當 CPU 運算工作繁重時，可將 GPU 的 TDP 餘裕分給 CPU，藉此獲得較好的效能表現，反之亦然。

AMD 所提供的數據顯示，相較於關閉 SmartShift，Cinebench R20 多執行緒分數高出 12％，Tom Clancy's The Division 2「湯姆克蘭西：全境封鎖2」遊戲畫面張數表現提升 10％。比較可惜的是，Renoir 內建 Radeon Graphics 與自家獨立顯示晶片目前無法將效能結合起來，需要應用程式、遊戲透過 DirectX 12 或是 Vulkan API 自行調用。

▲ 當運算工作偏重於 CPU 或是 GPU，SmartShift 能夠將 TDP 餘裕自由分配，以便於散熱限制之下保有 CPU 或是 GPU 的效能。

▲ 使用 SmartShift 技術，偏向 CPU 運算工作的 Cinebench R20 多執行緒分數高出 12％，而偏向 GPU 運算的 Tom Clancy's The Division 2「湯姆克蘭西：全境封鎖 2」遊戲，畫面張數表現能夠提升 10％。

Renoir 行動平台架構

能源效率、電力管理

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