3D V-Cache in AMD CPU
ว่ากันด้วยเรื่องของ 3D V-Cache ใน CPU ของ AMD
หลังจากที่ได้นำเสนอเรื่อง P Core กับ E Core เทคโนโลยีของ CPU Intel กันไปแล้ว วันนี้ก็อยากจะนำเสนอเทคโนโลยีของ AMD บ้าง แต่สิ่งที่เราจะหยิบยกมาพูดคุยกันจะเป็นเรื่องของ 3D V-Cache ซึ่งเป็นการนำเทคโนโลยี 3DFabric ของ TSMC ที่ค่าย CPU อย่าง AMD นำเทคนิคนี้มาประยุคใช้ใน CPU รุ่นพิเศษของตัวเอง
ก่อนที่จะพูดถึง 3D V-Cache อยากทำความเข้าใจให้ผู้อ่านทราบถึง Cache ของ CPU เป็นพื้นฐานก่อนโดยผู้เขียนจะขออธิบายแบบง่ายๆ ให้เข้าใจโดยไม่ลงรายละเอียดที่ลึกมาก
อย่างที่เข้าใจกัน CPU คือหน่วยประมวลผลกลางของ Computer และจะมีหน่วยความจำหลักที่ชื่อว่า Random Access Memory หรือเรียกกันสั้นๆ ว่า RAM
RAM จะมีหน้าที่ในการเก็บข้อมูลและส่งผ่านข้อมูลไปให้กับ CPU และเมื่อ CPU ทำหน้าที่ประมวลผลเสร็จแล้วก็จะส่งผ่าน RAM เพื่อส่งกลับไปยังส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ Computer เช่นกัน
ในยุคนึงที่ CPU และ RAM ทำหน้าที่ด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกันนั้นยังไม่มีปัญหาอะไรที่จะให้ CPU รับชุดคำสั่งจาก RAM โดยตรง แต่เมื่อเวลาผ่านไป CPU เริ่มมีการพัฒนาเทคโนโลยีไปอย่างรวดเร็วจน RAM ไม่สามารถพัฒนาให้รองรับกับความเร็วของ CPU ได้ทัน ทำให้การออกแบบ CPU นั้นต้องพัฒนาสิ่งที่เรียกว่า CPU Cache Memory ขึ้นมา
ซึ่งในยุคแรกๆ นั้น Cache จะมีแค่ Level เดียวหรือที่เรียกกันในยุคปัจจุบันว่า Cache L1 ซึ่ง Cache L1 นั้นจะเป็น Memory ที่อยู่ใน Chip Processor ด้านในสุด
และมีขนาดที่เล็กมาก (รวมถึงมีราคาในการผลิตสูงมากเช่นกัน) และในแต่ละ Core ของ CPU จะมี Cache L1 แยกเป็นของตัวเองในแต่ละ Core
Cache L2 จะเป็น Memory ที่อยู่ถัดออกมาอีกชั้นนึง ซึ่งมีความเร็วในการเข้าถึงช้ากว่า L1 แต่ก็ยังถือว่าเร็วกว่า RAM ภายนอกค่อนข้างมาก จะมีขนาดที่ใหญ่กว่า L1 โดยจะมีประจำอยู่ในแต่ละ Core แยกกันเหมือนกับ Cache L1
Cache L3 ในยุคนึงของ CPU จะเริ่มมีการนำ Cache L3 เข้ามาใช้เพิ่มเติม โดยในยุคที่ CPU เข้าสู่ยุคที่เป็น Multicore Cache L3 เริ่มถูกนำมาใช้ โดย L3 จะไม่ได้อยู่ประจำการในแต่ละ Core แต่จะทำหน้าที่เหมือน RAM ภายนอก แต่มีความเร็วในการเข้าถึงได้รวดเร็วกว่า RAM มากเช่นกัน โดย CPU แต่ละ Core จะสามารถเข้าถึง Cache L3 ได้ด้วยความเร็วเท่าๆ กันหมด
พอเราหันกลับมามองเทคโนโลยีที่เรียกว่า 3D V-Cache นั้นจริงๆ ก็คือการเพิ่มประสิทธิภาพให้กับ Cache L3 นั่นเอง
เนื่องจากข้อจำกัดของพื้นที่บน CPU การเพิ่ม Cache L1 นั้นมีราคาสูงและเพิ่มได้ยาก ซึ่ง Cache L2 ก็มีปัญหานี้เช่นกัน จนมาถึง Cache L3 ที่เพิ่มได้ง่ายกว่าแต่ก็มีขนาดใหญ่กว่าเช่นกัน ทำให้การเพิ่ม Cache L3 ก็ยากขึ้นเนื่องจากข้อจำกัดของพื้นที่บน CPU แต่การนำเทคโนโลยี 3D V-Cache ก็เข้ามาช่วยแก้ปัญหานี้ได้โดยหลักการของ 3D V-Cache นั้นเป็นการนำ Cache L3 มาวางกันในแนวตั้ง (การขยาย Cache L3 ปกติจะเพิ่มในแนวระนาบ) โดยในเทคโนโลยีปัจจุบันสามารถซ้อนในแนวตั้งได้ถึง 3 ชั้น ทำให้ CPU ของ AMD สามารถเพิ่ม Cache L3 ได้มากกว่าเดิมถึง 3 เท่า (เช่นจาก 64 MB ก็จะขยายให้ได้ถึง 192 MB)
ลองนึกภาพว่ามีงานที่ CPU สามารถเข้าถึงบน Cache L3 ได้มากถึง 3 เท่า โดยที่ลดงานที่จะต้องไปดึงงานจาก Ram ภายนอกที่ช้ากว่าก็พอจะเดาออกว่าประสิทธิภาพของ CPU จะดีขึ้นมากกว่าเดิมขนาดใหน
แต่กรณีที่ CPU มีประสิทธิภาพที่ไม่สูงมากในการนำ 3D V-Cache มาใช้ก็ไม่เกิดประโยชน์ที่ดีเช่นกัน เพราะการที่มี Cache L3 ขนาดใหญ่แต่ CPU ประมวลผลได้ช้าหรือไม่ทัน หรือมีจำนวน Core ที่ไม่มากพอก็จะไม่เกิดประโยชน์
AMD จึงใส่เทคโนโลยี 3D V-Cache ใน CPU ระดับบนๆ หรือในตระกูล Ryzen 7,9 เท่านั้น เนื่องจาก CPU ตระกูลนี้มีจำนวน Core และประสิทธิภาพต่อ Core ที่สูงมาก
เพราะฉะนั้นในการที่ผู้อ่านจะตัดสินใจที่จะซื้อ CPU ที่มีเทคโนโลยีเหล่านี้มาใช้ ก็อยู่ที่การวิเคราะห์ว่าจะนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดได้อย่างไร
