Полный обзор и тестирование: AMD Ryzen 9 3900X и Ryzen 7 3700X

Новые процессоры от AMD стали уже частью сообщества в плане ожиданий новых интересных новинок. После выхода в целом семейства Ryzen, который в России стали называть процессороя Рязань благодаря звучанию созвучному с названием города, многие снова стали изучать возможности процессоров AMD, которые стоит признать одно время были процессорами для истинных фанатов и не особо цепляли новостные заголовки. История процессоров AMD полна взлётов и падения, в отличии от Intel которые как то всегда стабильно выпускали свои процессоры, в истории их главного конкурента были очень удачные и откровенно неудачные решения.

Конкуренция для AMD всегда была попыткой догнать и обогнать Intel на которую гигант индустрии реагировал снисходительно улыбаясь и загоняя иногда производителей в рамки «покупай только у нас». И в какой то из моментов затишья на свет вышли процессоры Ryzen которые снова вывели AMD в ряды конкурентов, которых стоит опасаться. Многие обратили внимание на характеристики процессоров, первая и вторая линейка которых вызывала очень много обсуждения. И вот пришло время выхода AMD Ryzen 9 3900X и Ryzen 7 3700X, которые мы сегодня подробно изучим.

Введение и архитектура

7 июля, день для AMD — напряженный и важный. Архитектура Zen 2 CPU и Navi GPU официально выпущена в продажу в виде процессоров Ryzen 3-го поколения и графических процессоров Radeon RX 5700 / XT. В этом обзоре также будет фокусирование на выпусках процессора, так для углубленного обзора новых график, по сравнению с недавно опубликованным RTX Супер картами от Nvidia.

Имеет смысл ознакомиться с предстоящими тестами с глубоким знанием того, что Zen 2 приносит на стол, как он лучше и эффективнее, чем его предшественники Zen и Zen +, питающие чипы Ryzen 1-го и 2-го поколения соответственно, и насколько хорошо он сравнивается с Intel премиальные чипы в широком диапазоне тестов.

ZEN 2 — Опираясь на импульс

Во-первых, Zen 2 — это эволюция Zen первого поколения, а не продуманный дизайн. Это имеет неявный смысл, потому что AMD добилась чистого разрыва с Zen по сравнению с ядром Bulldozer / Excavator.

Эволюционные конструкции позволяют инженерам отбирать все низко висящие фрукты, пропущенные в первый раз, сглаживать узкие места, а затем сосредоточиться на установке транзисторов, которые повышают производительность.

Zen 2, который начал свою работу в середине 2015 года, по словам главного архитектора CPU Майка Кларка, был разработан, прежде всего, для повышения показателя важнейших команд за такт (IPC), который исторически отсутствовал в чипах AMD по сравнению с Intel. IPC стал более важным, поскольку либеральное увеличение частоты иссякло: надежно установить 5 ГГц на любом современном процессоре сложно.

AMD утверждает, что Zen 2, чьи исполнительные ядра созданы из передового 7-нм процесса, увеличивает IPC на целых 15% по сравнению с оригинальным Zen, что впечатляет, если базовая архитектура знакома, и это не требует дополнительного запаса частоты. учетная запись.

Улучшение внешнего интерфейса — глубже и умнее

Независимо от того, разрабатываете ли вы ядро ​​ARM или высокопроизводительный x86, как в этом случае, существует целый ряд методов, которые архитекторы ЦП применяют для улучшения IPC. Все начинается с внешнего интерфейса ядра с помощью модуля прогнозирования ветвлений. Обладая превосходной точностью — зная с почти идеальной уверенностью, в каком направлении будут идти ветки, — вы будете меньше пропускать конвейеры, экономить электроэнергию и существенно питать ядра выполнения. Архитектор ЦП на этом этапе тратит слишком много времени, потому что он устанавливает сцену для всего, что следует.

Zen 2 использует так называемый предиктор ветвления TAGE, который несет более глубокую историю ветвлений, чем его предшественник. Это дополняется более крупными буферами целевой ветви (BTB), чем Zen (+), с удвоением L1 BTB (512 записей) и почти удвоением L2 BTB (сейчас 7K). Тема «Чем больше, тем лучше» продолжается с увеличением кеша MOP до 4K. Это особенно удобно, потому что ни один процессор не хочет декодировать сложные операции несколько раз. Однократное их декодирование и помещение в большой (r) кэш ускоряет работу и делает процессор более эффективным, поскольку он может обойти этап декодирования, если позже потребуется та же микрооперация.

Интересно, что после анализа многочисленных приложений и размера их набора данных кэш инструкций фактически уменьшается с 64 КБ до 32 КБ, но увеличивается ассоциативность с 4 до 8. Причина в том, что, по словам Майка Кларка, это сокращение едва снижает производительность: большинству наборов данных в любом случае требуется более 64 КБ. Новый кеш имеет улучшенную предварительную выборку и лучшее использование. Все это означает, что интерфейс Zen 2 более эффективен, помогая IPC, но за счет этого занимает немного больше места.

Более широкое исполнение и, наконец, правда AVX256

Посмотрев на середину, в Zen 2, видно, что AMD поддерживает четыре ALU Zen, но добавляет третий модуль генерации адресов (AGU) для ускорения вычисления адресов памяти, необходимых перед извлечением данных из памяти. Как обычно, чем больше, тем лучше в большинстве случаев, и Zen 2 поддерживает это, увеличивая целочисленное пространство переименования с 168 до 180 регистров. Проще говоря, Zen 2 имеет больше возможностей ALU, чем Zen (+), и способен выдавать семь за такт, по сравнению с шестью.

AMD также признала, что, хотя потенциал Zen с плавающей точкой был довольно привлекательным в реальных ситуациях, ему необходимо было расширить возможности AVX, расширив его. Вот почему, благодаря 256-битным регистрам, он теперь может обрабатывать AVX256 двойной ширины за один такт, что вдвое больше, чем у оригинального Zen. Это важно, потому что это одна из областей, где конкурент Intel всегда занимал достойное место, показанное в хорошо настроенных приложениях для создания контента.

Кеш король мощности процессоров

Как и в предыдущих разработках, каждое из ядер Zen 2 имеет 32 КБ D-кеша L1, пропускная способность загрузки / хранения которого в этот раз увеличивается вдвое путем перехода с 16 байтов на 32 байта. Удобно для хранения как можно большего количества данных на чипе. Кэш-память второго уровня для каждого ядра хранится на тех же 512 КБ.

Четыре ядра сгруппированы в так называемый CCX, и каждая четырехъядерная группа имеет доступ к кэш-памяти третьего уровня. Для Zen 2 большое изменение состоит в том, что кэш L3 каждого CCX удваивается, с 8 МБ до 16 МБ, и вы увидите сумму кэш-памяти L2 и L3, известную как GameCache в маркетинге AMD.

И именно эта комбинация позволяет хранить как можно больше данных на кристалле, имея более умный внешний интерфейс, более широкий исполнительный модуль и расширенные возможности с плавающей запятой, которые в совокупности предлагают больше IPC, чем на предыдущих итерациях Zen. Точный выигрыш зависит от того, насколько разнообразные рабочие нагрузки выигрывают от каждой из этих функций, повышающих производительность: некоторые превосходно реагируют на большие объемы кэш-памяти и связанные с ними меньшие средние задержки, другие на плавающую точку, но в любом случае Zen 2 должен быть быстрее, чем Zen. (+) на основе часов.

Однако есть еще одна явная причина, по которой AMD стала перегружена кэш-памятью третьего уровня. Это связано с тем, как устроен Zen 2. Точнее, характер гибкой конструкции чиплета.

Чипы, чипсеты, PCIe 4 и другие особенности

Вы только хотите, чтобы ваша самая передовая технология использовала новейшие процессы, но природа современного ЦП, который на грани того, чтобы быть SoC, а не просто последовательным процессором, заключается в том, что вам не нужны память ввода-вывода контроллер, PCIe и т. д., чтобы быть на том же процессе. Разделение его на собственный блок имеет смысл, поскольку это может снизить затраты — благодаря использованию более старых и более зрелых потрясающих процессов — а также обеспечить дополнительный уровень гибкости. Это мышление AMD с дизайном чипсета.

Приведенный выше график иллюстрирует, как Zen 2 делает CCX независимыми от блока ввода-вывода. Он показывает пару комплексов CCX, соединенных вместе через Infinity Fabric для создания чипа 8C16T с 4 МБ L2 и 32 МБ кэш-памяти L3. Эта модульная ПЗС затем подключается к микросхеме ввода / вывода (cIOD) через высокоскоростную матрицу данных, способную считывать 32 байта и записывать 16 байтов в каждом тактовом цикле.

Это может вызвать проблемы со скоростью записи в память при использовании процессоров с одной ПЗС — любой серии Ryzen 3000 с восемью или менее ядрами — потому что скорость передачи данных в UMC внутри cIOD составляет 32 байта для чтения и записи : они не совпадают.

AMD говорит, что это расчетный выбор дизайна для Zen 2, потому что большинство клиентских рабочих нагрузок не пишут так много. Уменьшение вдвое скорости записи в канале передачи данных между CCD и cIOD экономит площадь, улучшает энергопотребление и также дает дополнительные преимущества.

Недостатком является половина скорости записи из-за медленной структуры данных в этом направлении.

Ключевым выводом является то, что из-за его относительной простоты блок ввода / вывода может быть создан в более старом процессе. Это как раз тот случай, когда TSMC является идеальным решением для CCD-кремния, а 12-нм узел GlobalFoundries обеспечивает кремниевую магистраль для ввода-вывода.

Прелесть в том, что, если AMD захочет больше ядер и потоков для определенного сегмента, можно дополнительно добавить вторую CCD 8C16T и подключить ее к входам / выходам по той же высокоскоростной линии. Это касается всех> 8-ядерных процессоров на базе Zen 2.

Сам блок ввода / вывода содержит двухканальный контроллер памяти, который был модернизирован и оптимизирован для Zen 2 для работы на гораздо более высоких скоростях — делитель Infinity Fabric работает на частоте 3733 МГц; AMD считает, что контроллер будет работать на частотах более 4000 МГц и предлагает 16 линий PCIe Gen 4 для графики, четыре PCIe Gen 4 для дисков NMVe / SATA и еще четыре линии той же спецификации для подключения к чипсету. Он также имеет четыре порта USB 3.1 G2 и другие полезные функции ввода / вывода.

То, как спроектирован Zen 2, означает, что средняя задержка каждого CCX по отношению к основной памяти примерно одинакова, независимо от того, активны ли один, два или четыре CCX. Если вернуться назад, то наличие 16 МБ кэш-памяти L3 на CCX помогает избежать перемещения функций ввода-вывода в отдельный отдельный блок — это неизбежное зло в процессе перехода от архитектуры чипсета.

Размер имеет значение — сила 7 нм

Можно подумать, что более широкое ядро ​​исполнения, большие кеши в целом и огромные 16 МБ L3 приведут к тому, что размер каждого CCX в Zen 2 увеличится по сравнению с Zen. Можно было бы подумать, что AMD будет придерживаться 14/12-нм процессов Zen и Zen + соответственно. Кикер, что AMD смогла сложить неоспоримо больше плана транзистора пола Zen 2 в то время как уменьшение площади кремния почти вдвое.

Как? Это соус особой плотности, созданный CCX по 7-нм технологическому процессу от TSMC. AMD считает, что даже с более крупным дизайном и объемом кэш-памяти каждый из CCX Zen 2 занимает чуть больше половины пространства Zen. В этом есть что-то большее, потому что каждая ПЗС-матрица с двумя CCX имеет несколько дополнительных кусков кремния (Infinity Fabric), которые занимают площадь до 74 мм², но все же есть явное преимущество в выборе передового маршрута.

Главный архитектор процессоров AMD, Майк Кларк, сослался на первоначальные опасения, что погоня за двузначным IPC на Zen 2 в сочетании со сложностью процесса 7 нм, а также с необходимостью регулировки напряжения может привести к падению частоты между ядрами между поколениями. Не такая уж большая проблема в мире серверов, где лишние ядра и потоки могут восполнить дефицит, но, безусловно, это важно для клиентского пространства.

Благодаря продуманному управлению питанием и работе с TSMC специалисты по инструментам EDA и моделирование Zen 2, выпускаемое как серия Ryzen 3000, работают быстрее, чем предыдущие поколения.

Итак, теперь, когда у нас есть четкое представление о том, как построен Zen 2 и почему он лучше с точки зрения IPC, гибкости и занимаемой площади, давайте теперь посмотрим, как складываются различные модели.

Модельный ряд Ryzen 3000

Осмысление Ryzen 3-го поколения

Процессоры Ryzen 3-го поколения, основанные на Zen 2, идентифицируются по номеру «3» после модельного ряда. Общим среди этих новых Ryzens является обеспечение более высоких частот по сравнению с их предшественниками, удвоение кеша L3, о котором мы говорили на первой странице, производство 7 нм и поддержка памяти на 3200 МГц. И, конечно же, благость МПК, которую возвещает Дзен 2. Все они поддерживают PCIe Gen 4 и существующую платформу AM4, предпочтительно на новом чипсете X570. Отправляйся сюда, чтобы узнать больше об этом.

Всего существует шесть новых процессоров. Снизу вверх, Ryzen 5 класс приветствует в 3600 и 3600X. Они несут ту же шестиядерную обработку SMT с 12 потоками, что и их предшественники 1-го и 2-го поколения, в то время как X и не-X поставляются со знакомыми TDP 95 и 65 Вт.

Ryzen 7 также поддерживает согласованность между поколениями, имея восемь ядер и 16 потоков, и делает то же самое незначительное повышение частоты по Zen + и Zen. TDP также соответствуют ожиданиям. Некоторые, возможно, ожидали увидеть более низкие значения TDP благодаря 7-нм процессу, но AMD использовала любой дополнительный запас мощности для обеспечения более широкой архитектуры и более высоких скоростей.

Ryzen 9 — то, где это становится интересным для истинного продвинутого пользователя. Эта модель номенклатуры дебютирует с Zen 2 и приносит больше ядер и потоков для основной платформы, чем когда-либо прежде. Например, у Ryzen 9 3900X на 50% больше, чем у приличной Ryzen 7 3700X. Нужно инвестировать в более дорогую платформу X299 от Intel, чтобы соответствовать многопоточности — популярный, популярный Z390 дополняет 8C / 16T Core i9-9900K.

Если этого недостаточно, AMD собирается выпустить 16C / 32T Ryzen 9 3950X в сентябре. Впечатляет то, что он способен перебивать столько потоков на номинально приличных скоростях, сохраняя при этом ограничение 105 Вт TDP. Полагаю, что это косвенная мощность 7 нм и скорость вращения самого прекрасного кремния.

В итоге Ryzen 3-го поколения обещает улучшенный IPC, более высокие частоты для ядра и памяти, вдвое больше кеша L3, с которыми знакомы энтузиасты платформы AM4.

AMD предоставила прессе модели 12C24T Ryzen 9 3900X и 8C16T Ryzen 7 3700X для оценки производительности, которые сегодня предлагаются по цене 479 и 300 фунтов соответственно. Оба комплектуются также кулером Wraith Prism.

Микросхемы имеют припой между металлической упаковкой (heatspreader) и базовым процессором и матрицами ввода / вывода, что является желанным и интересным для многочипового модульного процессора. Новые Ryzens представляют собой слот-апгрейд для многих пользователей, которые уже используют платформу AMD AM4, будь то совершенно новый X570 или многие старые платы.

Говоря о AM4, AMD ясно дала понять, что не существует полной совместимости между всеми возможными комбинациями. Каждая плата серии 400 будет поддерживать эти новые микросхемы посредством обновления BIOS, но поддержка более старых X370 и B350 зависит от производителя.

Конечно, AMD предпочла бы, чтобы вы использовали комбинацию чипсетов Ryzen серии 3000 и X570 для новой сборки, потому что Duo обеспечивает поддержку PCIe 4 от ЦП до материнской платы, что особенно удобно, если используется новейший набор высокопроизводительных твердотельных накопителей.

Тесты процессора

AMD говорит, что она увеличила как IPC, так и, в меньшей степени, частоту появления этих новых Ryzens.

Об этом свидетельствует небольшой тест PiFast, где 3700X примерно на 10 процентов быстрее, чем 2700X прошлого поколения.

Хотя лучше, новые Ryzens не могут сравниться с Intel в этом тесте, в первую очередь потому, что чипы синей команды повышают свои частоты.

Тем не менее, Райзен всегда был многоядерным игроком, поскольку AMD обычно предлагает больше ядер и потоков за те же деньги.

Новейший тест Cinebench интересен тем, что демонстрирует огромный выигрыш для AMD с Beastie 12C24T, а также потому, что 8C16T 3700X топчется на всем протяжении 2700X, настолько, что приближается к Intel Core i9-9900K. Это впечатляет, так как один процессор стоит £ 480, а другой — £ 300.

Рассматривая два других многопоточных теста, Ryzen 9 3900X находится в своем классе. Это на 40% быстрее, чем лучший основной чип Intel, за те же деньги.

Ryzen 7 3700X, тем временем, отлично справляется с работой на 9900K — факт, который тем более примечателен, поскольку он значительно дешевле и оснащен TDP мощностью 65 Вт!

Системные тесты

Похоже, что предыдущие результаты подкреплены парой тестов Futuremark, и мы на самом деле удивлены скачком с Ryzen 7 2700X к Ryzen 7 3700X.

Наличие большого количества ядер и потоков традиционно хорошо сочеталось с тестом Time Spy, поэтому нет ничего удивительного в том, что монстр 3900X получил высшую награду.

AMD сделала большое дело, что улучшенный IPC серии Ryzen 3000 и мешки с кешем хорошо сочетались с играми. Тест FHD World of Tanks чувствителен к обоим, и оба новых Ryzens делают намного лучше, чем последнее поколение. Они все еще не могут свергнуть Intel 9th ​​Gen.

Цивилизация VI: Gathering Storm имеет интересный тест ИИ, который оценивает общее время, затрачиваемое за ход. Результаты отражают World of Tanks по-другому, показывая, что AMD добилась успехов по сравнению с Ryzen 2000-й серии, но этого недостаточно, чтобы узурпировать Core 9th Gen.

Потребляемая мощность

И этот скудный TDP показан на этих графиках. Подумай об этом на секунду. Чип AMD, работающий на 143 Вт в масштабе всей системы, может быть чертовски близок к лучшему лидеру Intel по массовым продажам, Core i9-9900K, которому приходится выделять дополнительно 73 Вт при работе с официальной спецификацией на ядро.

Даже 12C24T Ryzen 9 3900X тянет меньше сока при рендеринге. Смеем ли мы сказать «сила 7 нм» еще раз?

Предоставляя некоторое представление о температурах, Ryzen 9 3900X достиг максимума при 79 ° C, в то время как Ryzen 7 3700X прогрелся до 73 ° C во время 15-минутного теста в Blender, причем оба охлаждались с помощью воздушного вентилятора Noctua NH-D15S с одним вентилятором.

AMD впечатлила мир технологий, когда дебютировала архитектура ЦП Zen пару лет назад. Руководители, непосредственно конкурирующие в многопоточных приложениях и разумные в играх, с энтузиазмом относились к будущим проектам Zen, улучшающим во всех отношениях мышечный оригинал.

Два года спустя Zen 2, изготовленный по передовому 7-нм техпроцессу, выходит на потребительский рынок в виде чипов серии Ryzen 3000. Действительно, между поколениями существует щедрая поддержка IPC, достаточная для того, чтобы AMD стала действительно конкурентоспособной в играх, а преимущества меньшего и эффективного процесса позволяют Ryzen использовать больше ядер, чем когда-либо прежде.

Наши тесты показывают, что Zen 2 выполняет обещание AMD постоянно улучшать производительность во всех важных аспектах, сохраняя при этом установленный форм-фактор AM4.

Ослабление на лучшем массовом процессоре Intel, Core i9-9900K, по аналогичной цене Ryzen 9 3900X. Монстр AMD с 12 ядрами и 24 потоками — лучший пример многопоточных приложений от Intel, где разрыв в производительности является решающим и решающим. Улучшенный IPC в Zen 2 демонстрирует значительно улучшенную игровую производительность FHD, которая, хотя и не столь острая, как у Intel, более чем достойна. Работая вместе с мощной картой GeForce RTX 2080 Ti FE, Ryzen 9 3900X становится очень компетентным игровым чипом, особенно при высоких разрешениях. И вся эта мощность заключена в пакет, который на самом деле потребляет меньше энергии, чем аналог Intel.

Если Ryzen 9 3900X впечатляет своей производительностью, Ryzen 7 3700X еще лучше для обычного пользователя. Этот 65-ваттный чип стоимостью около 300 фунтов стерлингов удобно превосходит прошлогодний Ryzen 7 2700X по всем показателям. На самом деле, в большинстве тестов он сравнительно близок к более дорогому Core i9-9900K, но при этом потребляет значительно меньше энергии.

Мощная многопоточная производительность связана с привлекательными игровыми возможностями и подкреплена энергоэффективным дизайном. Это процессор, который по своей текущей цене не имеет явных недостатков. Время от времени появляется фишка, которая граничит с тем, чтобы быть легкой покупкой. Ryzen 7 3700X — это тот процессор для этого поколения. Создание ПК стоимостью от 1000 до 1500 фунтов стерлингов, который превосходен во всех областях? Начните с Ryzen 7 3700X и постройте вокруг него.

Итог: процессоры AMD серии Ryzen 3000 впечатляют превосходной производительностью, сдержанным энергопотреблением, приемлемыми ценами и надежной поддержкой материнских плат. Улучшение по сравнению со своими предшественниками во всех значимых отношениях.