AMD Zen 3 mit SMT4 und vier statt zwei Threads pro CPU-Core?

Kommt mit Zen 3 auch SMT4? Und bringen mehr Threads auch mehr Leistung in Spielen?

Macht AMD aus der virtuellen Kernverdoppelung SMT (Simultaneous Multithreading) bald eine virtuelle Kernvervierfachung SMT4? Einem Gerücht zufolge sollen die Pläne des Chipherstellers genau das für die kommende Zen 3-Architektur vorsehen (via Hardwareluxx).

Demnach könnten schon die für 2020 erwarteten Server-Prozessoren Epyc Milan in der höchsten Ausbaustufe (ausgehend von unverändert 64 Kernen) nicht mehr nur 128 Threads zeitgleich abarbeiten, sondern ganze 256 Threads.

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AMDs Datacenter-Roadmap zeigt, dass das Design von Zen 3 alias Epyc Milan und vermutlich Ryzen 4000 bereits finalisiert wurde.

SMT4 bereits mit Ryzen 4000?

Da aber auch die kommenden Desktop-Prozessoren auf der Zen 3-Archtitektur basieren sollen - AMDs Nomenklatur zufolge müsste es sich dabei um Ryzen 4000 handeln -, sollten auch Normalanwender das SMT4-Feature nutzen können.

Ob sinnvoll oder nicht, sei einmal dahingestellt. Desktop-Anwendungen sind im Vergleich zu ihren Server-Pendants oft jedoch weit weniger auf Multithreading ausgelegt.

Gerade Spiele profitieren meist nur wenig von der virtuellen Kernvervielfachung, es sei denn der Prozessor hat ohnehin nur wenige Kerne. Bei mehr als vier CPU-Cores (und acht Threads) hat das Multithreading auch oft gar keinen positiven Effekt, die Performance nimmt dadurch teils sogar ab. Ein Datenblatt von AMD veranschaulicht sehr deutlich, warum das so ist:

Virtuelle Kernverdoppelung setzt immer eine Teilung der Ressourcen zwischen den Threads voraus.

Ressourcen müssen auf die eine oder andere Weise immer geteilt werden. L2- und L3-Cache beispielsweise werden je nach Bedarf geteilt, während Floating Point Scheduler und Memory Request Buffers von der jeweiligen Software reserviert werden können. Andere wichtige Kernkomponenten, wie Micro-Op Queue, Store Queue und Retire Queue werden statisch geteilt.

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Das heißt allerdings nicht, dass jedem Thread nur die Hälfte (im Falle von SMT), oder nur ein Viertel (im Falle von SMT4) der Leistung eines Kerns zur Verfügung steht. Viele Ressourcen sind redundant vorhanden und werden von einem einzigen Thread oft nicht vollständig genutzt.

Virtuelle Kernverdoppelungs-Technologien wie SMT oder Intels Hyper-Threading versuchen möglichst keine Ressource brach liegen zu lassen, um bestmögliche Auslastung zu erzielen, was dann wiederum zu mehr Performance im Vergleich zu CPUs ohne SMT führen kann.

IBM bereits mit SMT8

IBM bietet mit der Power9-Architektur sogar achtfaches Multithreading (SMT8).

AMD ist überdies auch nicht der erste Chipdesigner, der - falls sich die Gerüchte als wahr erweisen - auf die Abarbeitung von mehr als zwei Threads gleichzeitig pro Rechenkern setzt. IBMs Power9-Architekturen ermöglichen bereits vier- und achtfaches Multithreading.

Erstmals kamen derartige Spekulationen zu AMD SMT4 bereits via Reddit im Mai 2019 auf, noch vor den offiziellen Marktstarts von Zen 2 alias Ryzen 3000 und Epyc Rome.

Eine geleakte Raodmap von AMD, die zwar im Wesentlichen nur Folien aus dem Launch-Event der zweiten Epyc-Generation im August 2019 bestätigt, befeuert diese Gerüchte aktuell jedoch erneut.