Новый механизм предсказания Predictive Store Forwarding (PSF) в процессорах AMD Zen 3 оказался подвержен аппаратной уязвимости чтения данных через сторонний канал. В теории отключение данной возможности должно снизить производительность, и именно этот эффект мы наблюдали на примере процессоров Intel в процессе устранения уязвимостей Spectre и Meltdown. Но на данный момент AMD ссылается на то, что случаи эксплуатации уязвимости в PSF неизвестны, поэтому она не рекомендует конечным пользователям отключать функциональность во избежание падения производительности.

Механизм PSF отключается в процессорах Zen 3 с помощью установки определённых MSR-битов. В техническом документе AMD пообещала опубликовать заплатки для Linux, позволяющие легко отключить PSF в случае необходимости, но пока общедоступных патчей нет.

Тем не менее Майкл Ларабель (Michael Larabel) из Phoronix самостоятельно собрал ядро операционной системы Linux с отключенным PSF и провёл десятки тестов на нескольких системах с процессорами серий AMD Ryzen 5000 и EPYC 7003 на обычном ядре и ядре с отключённым механизмом PSF. По его словам, тестирование проводилось на широком спектре рабочих нагрузок, причём каждый тест запускался автоматически по несколько раз.

В итоге пришлось констатировать, что отключение PSF влияет на производительность минимально. В большинстве случаев разница была в пределах статистической погрешности, хотя в некоторых рабочих нагрузках она приближалась к 1 %. Например, процессор Ryzen 7 5800X был пропущен через набор из более чем 100 тестов. При этом усреднение всех результатов говорит о менее чем 1,5 % потери производительности при отключении потенциально опасной функции Zen 3.

Короче говоря, несмотря на то, что AMD в целом не рекомендует своим клиентам отключать PSF, если кто-то решит пойти на этот шаг во имя повышения безопасности, это, скорее всего, не приведёт к какой-либо существенной разнице в производительности. В отличие от прочих заплаток, призванных бороться с атаками, связанным со спекулятивным исполнением команд, в этот раз всё обошлось малой кровью.

По итогам марта GeForce RTX 3070 стал самым быстрорастущим графическим ускорителем в статистике Steam и занял уже 17-е по популярности место среди установочной базы игровых компьютеров с общей долей в 1,29 %. При этом доля RTX 3080 составила 0,87 %, RTX 3060 Ti — 0,39 %, а флагманского ускорителя RTX 3090 — 0,34 %. Таким образом, в общей сложности ускорители Ampere установлены уже в 2,89 % игровых компьютеров, принимающих участие в свежих опросах Steam.

Это весьма неплохой показатель, особенно если обратить внимание, что у видеокарт AMD серии RX 6000 нет ни одного места во всей таблице популярных решений, объединяющей 95 различных моделей графических ускорителей. Похоже, сегодня больше геймеров используют даже NVIDIA GeForce GTX 550 Ti 2011 года выпуска (0,16 %), чем любую из последних карт AMD.

При этом уже более четверти игроков в Steam перешли на процессоры AMD вместо Intel — всё благодаря продолжающемуся победоносному шествию архитектуры Zen и её последующих версий.

Как сообщили в AMD, один из важных элементов по ускорению работы процессоров на архитектуре Zen 3 является механизм предсказания Predictive Store Forwarding (PSF). Как нетрудно догадаться, это процесс спекулятивного исполнения инструкций, когда логика процессора пытается предугадать результат загрузки и заранее начинает исполнять инструкции, стоящие далеко в очереди. Обычно точность предсказания очень высока, поясняют в AMD, что даёт возможность существенно повысить производительность вычислений.

Тем не менее, поскольку данные обрабатываются с учётом предсказаний, остаётся вероятность ошибок. В таких случаях данные должны быть сброшены, но, как и в случае с атаками Spectre, вредоносный код открывает возможность получить несанкционированный доступ к промежуточным результатам расчётов даже в защищённой области памяти. В частности, как считают в AMD, атака на PSF во многом похожа на атаку Spectre V4 (Speculative Store Bypass).

Следует сказать, что специалистам компании неизвестны случаи атаки на процессоры Zen 3 с помощью уязвимости в PSF. Поэтому в AMD считают риск этой уязвимости низким. Большинству пользователей компания не рекомендует отключать функцию PSF, потому что это снизит производительность системы (не уточняется насколько), но в то же время компания работает над патчами, для удобного отключения Predictive Store Forwarding. Утверждается, что патч для Linux уже создан. Вероятно, готовятся патчи для Windows. Документ в формате PDF с подробным объяснением уязвимости и вариантов смягчения её опасности можно загрузить с сайта компании.