Обзор и тестирование процессора AMD Ryzen 7 1700X: выполняя обещания

Свершилось! Первые процессоры линейки AMD Ryzen поступили в продажу, а вместе с ними закончилось эмбарго на публикацию результатов независимых тестирований. И сегодня мы самостоятельно оценим возможности 8-ядерного (16-поточного) процессора AMD Ryzen 7 1700X, поэтому самые нетерпеливые могут сразу же переходить на вторую страницу обзора для ознакомления с результатами тестирования. Если же вы хотите для начала освежить в памяти ключевые преимущества линейки и особенности микроархитектуры, тогда предлагаем небольшой теоретический экскурс.

Немного истории и взгляд на ключевые особенности

Разработку новой процессорной микроархитектуры компания AMD начала уже в далеком (по меркам IT-индустрии) 2012 году. Специально для этого был приглашен высококлассный профессионал Джим Келлер (Jim Keller). Он был причастен к созданию микроархитектуры AMD K7 и работал на должности ведущего архитектора при создании AMD K8, а затем присоединился к Apple, где под его руководством вышли чипы Apple A4 и Apple A5. С 2012 по 2015 год разработка AMD Zen велась в строжайшем секрете, и лишь во второй половине 2015 она была анонсирована широкой публике. В августе 2016 года состоялась официальная презентация микроархитектуры AMD Zen с обозначением некоторых преимуществ. В декабре прошлого года были анонсированы десктопные процессоры линейки AMD Ryzen, созданные на ее основе. В конце февраля состоялся дебют высокопроизводительной серии AMD Ryzen 7 и лишь в начале марта они появились в продаже.

Все это время компания AMD и неофициальные источники подпитывали интерес к новой микроархитектуре и процессорам на ее основе, ведь наличие реальной конкуренции на рынке всегда благотворно сказывается на соотношении цена / производительность конечных продуктов. Сама же микроархитектура AMD Zen создавалась с фокусом на универсальность, чтобы в последствии ее можно было использовать как в энергоэффективных мобильных процессорах, так и в мощных серверных решениях. А это, согласитесь, весьма непростая задача.

Для ее реализации Джим Келлер со своей командой решил отойти от используемого в AMD Bulldozer подхода CMT (Clustered MultiThreading) и вернуться к более популярному и эффективному SMT (Simultaneous Multithreading). Кстати, именно SMT активно используется компанией Intel. Во-вторых, разработчики решили не допускать ошибок прошлой структуры и наделили каждое ядро всеми необходимыми вычислительными блоками, чтобы иметь конкурентную производительность как в однопоточном, так и в многопоточном режиме.

В основе любого процессора с микроархитектурой AMD Zen находится модуль CPU Complex (CCX). Он включает в себя четыре процессорных ядра, каждое из которых имеет в своем распоряжении 512 КБ кэш-памяти L2. В свою очередь кэш-память L3 разделена на восемь частей (по 1 МБ), и доступ к ней имеют все ядра. Соответственно, 8-ядерные процессоры получаются путем интеграции в одном корпусе двух модулей CCX, поэтому они предлагают 4 МБ кэш-памяти L2 и 16 МБ L3. 6-ядерные процессоры также получаются из объединения двух модулей CCX, но у них два ядра отключены, поэтому кэш-памяти L2 будет всего 3 МБ, а L3 – те же 16 МБ. Если же появятся 2-ядерные модели, то они будут располагать 1 МБ кэш-памяти L2 и 8 МБ L3.

При этом каждое процессорное ядро может обрабатывать два потока данных, а каждый модуль CCX – восемь потоков. Соответственно, нам обещают 8-ядерные (16-поточные), 6-ядерные (12-поточные), 4-ядерные (8-поточные) и 4-ядерные (4-поточные) модели.

В целом же микроархитектура AMD Zen обещает более 40% прирост показателя IPC (Instruction Per Clock). Вот лишь небольшой список улучшений, которые реализовали инженеры AMD для достижения этого показателя:

• Улучшена точность предсказания ветвлений.
• Увеличена кэш-память операций.
• Увеличено количество планировщиков инструкций (для целочисленных вычислений с 48 до 84, для вещественных – с 60 до 96).
• Обеспечена возможность работы кэш-памяти L1 в режиме «Write back» вместо «Write-through». В первом случае данные записываются в кэш-память, а позже дублируются в основную память. Во втором запись происходит в основную память с дублированием в кэш. Режим «Write back» обеспечивает более высокую производительность при работе с кэш-памятью.
• Увеличен объем кэш-памяти инструкций L1 до 64 КБ/ядро (у AMD Excavator он составляет 96 КБ на двухъядерный модуль).
• Увеличен объем кэш-памяти L2 до 512 КБ/ядро с 8 каналами ассоциативности.
• Пропускная способность кэш-памяти L1 и L2 увеличилась почти в 2 раза.
• Пропускная способность кэш-памяти L3 повышена почти в 5 раз.
• Ускорена загрузка информации в блоки FPU с 9 до 7 циклов.
• Добавлен ряд новых инструкций, а также многое другое.

Презентация AMD Ryzen 7

В преддверии дебюта серии Ryzen 7 компания AMD устроила специальный брифинг для прессы, на котором сообщила некоторые интересные подробности, стоящие вашего внимания. В первую очередь был сделан акцент на отличной многопоточной производительности новых CPU. В частности, флагман серии AMD Ryzen 7 1800X на 9% опередил Intel Core i7-6900K и оказался на 66% лучше Intel Core i7-7700K. Сейчас многопоточность активно используется при 3D-рендеринге, VR, обработке видео, виртуализации, стриминге игр и т.д.

Что же касается производительности в однопоточном режиме, то при одинаковой тактовой частоте (3,5 ГГц) оба конкурента от Intel вырываются вперед: на 2,7% и 6,5% соответственно. Если сравнивать их показатели при стоковых частотах, то Intel Core i7-6900K находится на уровне AMD Ryzen 7 1800X, а Intel Core i7-7700K вырывается вперед на 15%. Любопытно, что компания AMD не стала прятать подобные результаты, а сыграла на опережение независимых обзоров и честно указала сильные и слабые стороны AMD Ryzen.

В целом AMD определила следующих конкурентов для своих первых процессоров: AMD Ryzen 7 1800X ($499) противостоит Intel Core i7-6900K ($1089 – 1109), AMD Ryzen 7 1700X ($399) попытается отобрать покупателей у Intel Core i7-6800K ($434 – 441), а AMD Ryzen 7 1700 ($349) придется сразиться с Intel Core i7-7700K ($339 – 350).

Очень любопытно выглядит расшифровка наименования процессоров линейки AMD Ryzen. Первая цифра после бренда указывает на сегмент: «7» − решения для энтузиастов, «5» − высокопроизводительные, «3» − мейнстрим-уровень. Следующая цифра означает поколение. То есть флагманом следующего поколения может быть AMD Ryzen 7 2800X. Дальше одной цифрой обозначается уровень производительности: «7» или «8» − чипы для энтузиастов, «6», «5» или «4» − высокопроизводительные решения. Мейстрим-уровень пока не анонсирован, поэтому их цифры мы узнаем позже, но согласно предварительной информации, это будут «1», «2» и «3». Две последние цифры позволяют выпускать дополнительные модели, которые будут немного отличаться по уровню производительности. Например, вполне могут появиться процессоры AMD Ryzen 7 1720X и AMD Ryzen 7 1750X, которые по уровню производительности и цены будут находиться между AMD Ryzen 7 1700X и Ryzen 7 1800X. Последняя буква указывает на энергоэффективность. Например, «X» обозначает высокопроизводительные чипы, «G» появится в названии десктопных моделей с встроенным графическим ядром, «T» указывает на энергоэффективные десктопные решения, а «S» − на энергоэффективные десктопные чипы со встроенной графикой. Для мобильных аналогов предусмотрены суффиксы «H» (высокопроизводительные), «U» (стандартные) и «M» (энергоэффективные).

С технологией AMD SenseMI мы впервые познакомились в рамках декабрьского мероприятия AMD New Horizon, но презентация процессоров серии AMD Ryzen 7 не могла обойтись без ее упоминания. Напомним, что она включает в себя пять компонентов:

• Neural Net Prediction – нейронная сеть искусственного интеллекта учится предсказывать дальнейший путь программного кода на основе предыдущих запусков, что позволяет оптимизировать расположение данных и обеспечить оптимальное использование функциональных возможностей процессора;
• Smart Prefetch – продвинутые алгоритмы изучают поведение программ для предугадывания их дальнейших действий и оперативной подготовки необходимых данных;
• Pure Power – более 100 высокоточных встроенных сенсоров обеспечивают оперативное считывание показателей напряжения, температуры и мощности для достижения оптимальной энергоэффективности в каждый момент времени;
• Precision Boost – следит за показателямии встроенных сенсоров и мгновенно оптимизирует тактовую частоту с шагом 25 МГц для достижения максимальной производительности;
• Extended Frequency Range (XFR) – увеличивает динамическую частоту Precision Boost для повышения производительности, если в системе используется кулер с достаточным запасом мощности.

На примере флагмана AMD Ryzen 7 1800X наглядно проиллюстрировано влияние составляющих компонентов AMD SenseMI на динамическое изменение тактовой частоты процессора. Базовая его скорость составляет 3,6 ГГц. В динамическом режиме частота всех 8 ядер может подниматься лишь до 3,7 ГГц в зависимости от уровня нагрузки. Более 2 ядер одновременно (но не все 8) могут повышать свою скорость до 4,0 ГГц благодаря технологии Precision Boost – это заявленный порог динамической частоты в характеристиках данной модели. И лишь одно ядро может кратковременно поднимать свою скорость еще на 100 МГц (до 4,1 ГГц), если система охлаждения справляется с возрастающим тепловыделением. Это заслуга технологии XFR. В свою очередь за снижение частоты для повышения энергоэффективности отвечает технология Pure Power. Поскольку мониторинг фиксирует состояние процессора каждую миллисекунду, то это позволяет оперативно менять частоту с шагом 25 МГц, что обеспечивает максимальную эффективность использования ресурсов CPU.

Ранее предполагалось, что наличие суффикса «X» в названии процессора указывает на поддержку технологии XFR. Однако это не так. Просто у данных моделей больший показатель TDP, что позволяет увеличить тактовые частоты и тепловой коридор для XFR до 100 МГц. В свою очередь модель AMD Ryzen 7 1700 работает при более низких скоростях, а с помощью XFR может поднимать частоту одного ядра лишь на 50 МГц выше максимальной динамической частоты. Это же будет справедливо и для других представителей линейки AMD Ryzen.

Несколько слайдов были посвящены новым чипсетам (AMD X370, AMD B350, AMD A320, AMD X300 и AMD A300). Более подробно о функциональных различиях между ними мы поговорим при рассмотрении соответствующих материнских плат. Здесь же стоит отметить, что возможность оверклокинга представителей линейки AMD Ryzen (все процессоры имеют разблокированный множитель) обеспечивают модели AMD X370, AMD B350 и AMD X300. Первые две предназначены для построения обычных десктопных систем, а третья разработана специально для компактных ПК (SFF – Small Form Factor).

Чтобы облегчить оверклокинг CPU линейки AMD Ryzen создана специальная утилита – AMD Ryzen Master Utility. Она позволяет модифицировать частоту отдельных ядер, напряжение и параметры оперативной памяти. Также предусмотрены несколько профилей для хранения и быстрой активации оптимальных настроек.

В паре с новыми процессорами можно будет использовать оперативную память стандарта DDR4. При подключении четырех модулей в двухканальном режиме их частота не должна превышать 1866 МГц для двухранговых планок и 2133 МГц для одноранговых. Если же вы ориентируетесь лишь на два модуля в двухканальном режиме, то их максимальные частоты могут составлять 2400 и 2667 МГц соответственно.

Некоторые представители линейки AMD Ryzen поступят в продажу с кулерами AMD Wraith Max, AMD Wraith Spire и AMD Wraith Stealth. Они предназначены для процессоров с TDP 65 и 95 Вт, а также могут похвастать большим акустическим комфортом (от 28 до 38 дБА). Два из них используют и новый механизм крепления.

А вот так выглядит дизайн упаковки новых процессоров. Более габаритные коробки включают в комплект поставки одну из обновленных фирменных систем охлаждения, в то время как более компактные версии упаковки поставляются без нее.

В завершении презентации компания AMD продемонстрировала сравнительные графики производительности ЦП серии AMD Ryzen 7 с их конкурентными аналогами в синтетических и игровых бенчмарках. Как видим, новинки отлично себя чувствуют в синтетике, показывая более высокое соотношение производительность / цена.

В играх они идут практически на равных (с переменным преимуществом сторон). При этом они отлично подходят для мультизадачности, например, когда нужно стримить требовательную игру в высоком разрешении. Поэтому в плане эффективного вложения средств в построение игровой конфигурации они также находятся впереди, согласно внутренним тестам компании AMD. Давайте проверим, получатся ли у нас похожие результаты на примере 8-ядерного процессора AMD Ryzen 7 1700X.