史上最强笔记本CPU AMD锐龙4000架构解析：7nm Zen2浴火重生
从2017年3月到现在，amd重返高性能x86市场已经三年了。
在此期间，amd推出了3代锐龙处理器、2代霄龙处理器，开始对桌面、笔记本、数据中心等三大主要市场发起攻击，其中桌面市场最为成功，其次是数据中心市场，笔记本市场最为艰难。
为何笔记本电脑这块骨头最难啃？因为笔记本市场占了全球pc出货量的7成，体量超大不说，而且对cpu的要求高多了——因为要考虑到续航、散热，笔记本cpu不是性能或者性价比就能解决的，需要一揽子方案，各方面都要做好。
现在amd终于有强力的笔记本处理器上市了，这就是今年ces展会上推出的锐龙4000系列处理器，使用了7nm zen2架构，这是zen2家族中来的最晚的一款产品，但也是最受期待的。
，本文的重点是架构，我们来看看它们的架构解析，深入了解一下amd都做了哪些改变才让锐龙笔记本成为真香选择的。
一切的起点：7nm zen2包打低功耗到高性能全部市场
amd的zen2处理器去年就发布了，大部分参数大家都耳熟能详了，它是首款7nm工艺的x86处理器，并且在cpu微内核上做了大量提升，包括2倍的op缓存、2倍的l1数据缓存、2倍的l3缓存等等。
详细的zen2架构我们之前做过介绍，可以参考这篇文章——amd zen2架构深度揭秘：100％翻新 单核性能完美。简单总结就是zen2的ipc性能提升了15%（实测提升21%），浮点性能翻倍，多核数量翻倍，桌面轻松做到了16核32线程，服务器做到了64核128线程。
此外，amd在这代处理器上是本着“一个架构打天下”的思路做的，就是用一款架构去覆盖低功耗的移动市场到桌面、hedt发烧级平台，再到服务器平台的。
amd的这种设计思路很好很强大，一个cpu架构囊括多种市场可以有效减少开发难度，节约时间，降低开发成本。
如果仔细看amd官方的资料，大家会发现其实这个架构也是分为两种类别的，桌面、hedt、服务器三者基本是一样的，只有规模大小的不同，而代号renior（雷诺阿）的移动版锐龙4000系列其实就不一样了，它没有使用chiplets小芯片设计，而是回归传统思路，做了一颗高集成度的soc处理器。
至于为什么，amd发布的isscc论文其实解释过了，因为在8核及以内的cpu中，使用小芯片的收益越来越小，成本降低的有限，而笔记本处理器对芯片的发热、功耗及封装体积更加敏感。
总之，在锐龙4000笔记本处理器上，amd实际上是把7nm zen2核心重构了一遍，跟其他产品的架构有所不同，目的就是满足笔记本市场特殊的需求。
7nm锐龙4000处理器：2倍晶体管密度 体积还小了25%
amd之前表示锐龙4000系列处理器开发了至少三年，这大概也是它来得比做桌面版至少玩半年的原因吧，好在amd交出的答卷是让人满意的，没白等这段时间。
首先来看整体效果，7nm锐龙4000 apu处理器在7nm工艺下的塞进了98亿晶体管，密度翻倍，核心面积156mm2，但封装体积只有25x35x1.38mm，比上代的锐龙3000系列apu处理器还小了25%。
在这样的条件下，锐龙4000系列apu处理器集成了最多8个7nm cpu核心、7nm vega gpu核心、infinity fabric总线、lpddr4x/ddr4主控，还有各种nvme、pcie、sata、usbc、usb 3.1等io接口。
最后出来的结果就是这样一款超高集成度的锐龙4000处理器，不论cpu、gpu性能、功能还是io接口，亦或者是安全性，该有的都有了。
锐龙4000笔记本处理器：cpu ipc性能提升15% l3缓存有精简
在锐龙4000系列apu处理器上，cpu微内核跟桌面版的zen2是一样的，ipc性能大约也提升了15%，这里就不详细介绍了，之前的文章中已经详细阐述了。
此外，锐龙4000的apu也针对功耗做了优化。
不过笔记本的锐龙4000还是有一些区别的，比如ccx单元的l3缓存，桌面版/服务器版是16mb，而笔记本减少到了4mb，主要原因在于l3缓存太占空间了，笔记本还是要考虑体积的，同时也有利于降低功耗。
锐龙4000系列处理器之gpu：vega今又来 性能大提升
与桌面版锐龙3000无需集成核显不同，锐龙4000笔记本处理器需要igpu，也就是核显，而amd的目标又很大，他们的核显性能一直很强，这次更是直接塞入了7nm vega gpu核显，性能能顶轻薄本常用的25w独显。
略微遗憾的是锐龙4000系列笔记本处理器没用上rdna架构，之前amd解释说时间上来不及，锐龙4000是3年前开发的了，当时只有vega架构是最新的。
不过vega架构gpu在7nm工艺上也获得了重生，amd不仅改进了性能，还用各种手段提升了能效，cu单元减少的同时提升了25%的峰值频率，带宽也增加了77%。
最后的结果就是，在同样的tdp功耗限制下，锐龙4000的7nm vega浮点性能达到了1.79tflops，3dmark的dx12测试time spy性能比上代12nm vega提升了59%，性能显著提升。
在视频编码解码方面，锐龙4000也升级了解码单元，速度提升了31%，并且支持新的hdr/wcg编码。
其他的vp9、h.264及h265/hevc编码中，4k 60hz甚至4k 120hz也不在话下了。
锐龙4000系列之能效：同tdp下单核大涨25%
正如前面所说，锐龙4000处理器是面向笔记本的，提升cpu及gpu性能是一方面，更重要的问题在于提升性能的同时还要降低能耗，这就要求能效非常高，锐龙4000因此成为amd能效最好的cpu。
根据amd所说，在同样15w tdp的限制下，锐龙4000处理器的cpu性能提升了25%，反过来说就是同样的性能下，功耗也能降低25%。
amd表示锐龙4000处理器中每单元的能效比提升一倍，其中7nm工艺带来了1.47x的提升，ipc贡献了1.15x的提升，设计带来了1.17x的提升。
在多线程性能上，锐龙4000处理器实现了2倍的每瓦性能比，其中25%左右的贡献来自ipc及设计优化，75%左右都是来自7nm工艺。
在ifinity fabric总线上，amd也降低了每带宽的能耗，先进的7nm工艺、动态功耗优化实现了75%的能效提升，低功耗下带宽提升了77%。
锐龙4000系列之续航：os系统级优化
除了提升能效之外，锐龙4000系列处理器还在续航优化上下足了功夫，新增了os系统级的低功耗状态，还改善了各种功耗状态的切换延迟。
在上代的笔记本处理器中，acpi中只有一种功耗状态，锐龙4000处理器中增加到了三种，不同状态的切换、控制也更灵活，不再完全依赖os调度。
针对音频，amd推出了acp（audio controlller）功能，因为一些语音识别助手，比如微软的cornata、亚马逊的alexa，它们是需要常驻后台的，但又不能因为它们一直保持全速状态，需要保持低功耗但又能及时响应，amd这个功能开启后能节省20%的功耗。
锐龙4000处理器之io接口：lpddr4、nvme、usbc全到齐了
作为一个平台，笔记本不光是处理器重要，io接口也很重要，在这一点上锐龙4000也圆满了，主流的接口都给配齐了，包括4xpcie通道、nvme及usb-c等。
内存方面，锐龙4000系列集成了双通道内存主控，支持lpddr4x-4266及ddr4-3200内存，带宽分别达到了68.3gb/s、512gb/s。
usb-c接口也是未来的趋势，锐龙4000原生支持usb-c接口，速率10gbps，能够支持2路4k显示器输出，比usb4及thunderbolt 3还要强悍。
最后，锐龙4000系列处理器还在安全性下了功夫，普通消费者对这个问题感知不强，但是商业用的笔记本对安全性有较高的要求。
总之，在锐龙4000系列笔记本处理器上，amd不仅仅是升级了cpu及gpu两大核心单元，而是从整个平台的角度全面提升了锐龙笔记本的潜力，同样的功耗下，cpu性能大涨25%，gpu性能提升60%，光这两点就足够让它取代目前轻薄本中常见的cpu+25w gpu的组合了。
放宽功耗的话，amd的锐龙4000h系列也直接杀到了游戏本市场，以往amd在这方面有所欠缺，这次轻薄本、游戏本一举两得了。