Обзор и тестирование инженерного образца процессора с микроархитектурой AMD Zen
01-04-2016
Как вы уже поняли, это был первоапрельский розыгрыш, но мы очень надеемся, что AMD сдержит слово и результаты финального образца не будут сильно отличаться от указанных в обзоре, ведь все слайды аутентичные, то есть AMD действительно обещала 40% IPS для AMD Zen в сравнении с предыдущим поколением.
Наверняка многие знают, что в рамках крупных выставок проходят закрытые презентации определенных продуктов, куда пускают далеко не всех гостей и только по приглашениям. Одну из них на CeBIT 2016 организовала компания AMD, продемонстрировав ключевым партнерам и инвесторам свои новые продукты. Как нам сообщили, одной из изюминок этой закрытой презентации стал инженерный образец нового десктопного процессора с 14-нм микроархитектурой AMD Zen. Надеемся, в рамках грядущей Computex 2016 у AMD точно по плану будет возможность продемонстрировать и полноценный финальный образец.
В обычных условиях данный экземпляр остаток времени провел бы в исследовательских лабораториях компании AMD, а за пару дней до официального релиза новых процессоров появился бы на одном из глобальных аукционов. Но сейчас для AMD время необычное, а точнее – решающее. Если AMD Zen не завоюет симпатий пользователей десктопных платформ, то в финансовом плане компании придется очень непросто. Сложные времена требуют решительных шагов. Получив отличные результаты при внутреннем тестировании, AMD решила поделиться инженерным образцом с независимыми СМИ, ведь если у вас на руках достойный продукт, то о нем должно узнать максимальное количество потенциальных пользователей.
Поэтому когда нам предложили отложить все свои текущие тесты и на пару часов получить в распоряжение инженерный образец процессора AMD Zen для тестирования (хотя и с рядом ограничений), то мы ни минуты не колебались с ответом – ведь случай поистине уникальный. Да и ограничения оказались достаточно мягкими: не показывать обратную сторону самого процессора и используемую материнскую плату, а также не пробовать проводить разгон. В остальном же никаких запретов по используемым бенчмаркам не было.
Традиционно обзор процессора мы начинаем с его спецификации и краткого анализа инноваций, если речь идет о новом поколении. В данном случае таблица спецификации будет состоять лишь из сообщенных нам сведений, а обзор микроархитектуры – с тех крох информации, которую мы нашли в интернете, ведь красочная и содержательная презентация по AMD Zen еще не готова у самой компании AMD. Итак, начинаем.
Спецификация:
|
Модель |
Инженерный образец AMD Zen |
|
Сегмент рынка |
Десктопные системы |
|
Процессорный разъем |
Socket AM4 |
|
Техпроцесс производства, нм |
14 (FinFET LPP) |
|
Микроархитектура |
AMD Zen |
|
Количество физических ядер / потоков |
8 / 16 |
|
Номинальная тактовая частота, МГц |
3300 |
|
Кэш-память L1 |
Неизвестно |
|
Кэш-память L2, КБ |
8 х 512 |
|
Кэш-память L3, МБ |
2 х 8 |
|
Поддерживаемая оперативная память |
DDR4-2400 МГц |
|
Показатель TDP, Вт |
95 |
SMT vs СMT: возвращение к классике
Если проследить за развитием ситуации на рынке традиционных процессоров за прошедшие 12 лет, то можно увидеть, что переломный момент наступил во втором квартале 2006 года. По результатам первого рыночная доля AMD поднялась до 48,4%, а Intel – опустилась до 51,6%. Но затем Intel представила свою успешную и знаменитую микроархитектуру Intel Core, преемники которой и по сей день позволяют ей доминировать на рынке традиционных компьютерных систем. У AMD в то время была довольно хорошая, но все же недостаточно конкурентная микроархитектура AMD K8. В сентябре 2007 года вышла микроархитектура AMD K10, но и она не помогла компании AMD отвоевать ранее отданные позиции. Тем не менее в недрах уже кипела работа над обновлением – AMD Bulldozer, которая должна была ознаменовать переход на качественно новый уровень и стать достойным ответом для Intel Westmere и будущей Intel Sandy Bridge. Презентация платформы AMD Scorpius и первых процессоров линейки AMD FX состоялась в октябре 2011 года. Но уже первые тесты 8-ядерных моделей были сущим разочарованием для публики – они не только не принесли существенного прироста производительности, но и в некоторых бенчмарках даже немного проигрывали предыдущему поколению ЦП компании AMD. Что уже говорить о новых процессорах Intel.
Ключевую роль в таком фиаско сыграл переход к технологии CMT (Clustered Multi-Thread). Не вдаваясь в глубокий анализ, мы лишь кратко напомним, что вместе с микроархитектурой AMD Bulldozer было введено понятие процессорного модуля, который объединяет в себе два блока целочисленных вычислений и один блок вещественных вычислений, использующий технологию SMT (Simultaneous Multithreading) для одновременной обработки двух потоков. То есть с точки зрения целочисленных вычислений – в одном модуле присутствует два физических процессорных ядра, а с точки зрения вещественных – одно физическое ядро и два виртуальных. В свою очередь Intel использует исключительно SMT-подход: есть полноценное физическое ядро с необходимым количеством блоков целочисленных и вещественных вычислений, а уже к нему применяется технология SMT для параллельной обработки двух потоков.
Идея AMD была неплохая, но компания упустила из виду очень существенный момент – необходимость оптимизации программного кода конкретных приложений под многопоточную модульную систему. Ведь в 2011 года большинство программ работали в однопоточном режиме, поэтому для них важнее было наличие в процессоре одного полноценного физического ядра, чем четырех модулей. В последствии AMD тесно сотрудничала с Microsoft для оптимизации программного кода ОС семейства Windows и с другими разработчиками для активной интеграции идеи параллельных вычислений, но на оптимизацию программного кода нужны время и деньги, а AMD теряла покупателей и финансовые ресурсы.
Осознав масштабы ситуации, руководство компании решило создавать полностью новую микроархитектуру. Подобный процесс занимает несколько лет, в течение которых AMD могла лишь немного улучшать концепцию AMD Bulldozer. На пост ведущего архитектора был приглашен Джим Келлер (Jim Keller) – очень авторитетный и уважаемый в индустрии специалист. Именно он был причастен к созданию микроархитектуры AMD K7 и работал на должности ведущего архитектора при создании AMD K8, которая смогла максимально приблизить AMD к Intel в первом квартале 2006 года. После завершения работы над AMD K8 Джим Келлер присоединился к Apple, и уже под его руководством вышли легендарные чипы Apple A4 и Apple A5.
С 2012 по 2015 годы Джим Келлер с командой инженеров трудился над созданием микроархитектуры AMD Zen, которая лишь во второй половине 2015 года была анонсирована широкой публике. Первое, на чем было акцентировано внимание при анонсе, − отказ от CMT и переход к полноценной SMT. Это означает, что в AMD Zen будут использоваться отдельные физические ядра с необходимым набором всех структурных блоков: 4 ALU для целочисленных вычислений, 4 FPU со 128-битной шиной (объединены в два 256-битных модуля FMAC) для вещественных вычислений и 4 декодера. А благодаря SMT-подходу каждое ядро сможет параллельно обрабатывать два потока данных (аналогично технологии Intel Hyper-Threading). Максимальное количество физических ядер для десктопных процессоров достигнет 8-ми, а для серверных – 32-х.
Из неофициальных источников также известно, что каждое ядро использует 512 КБ кэш-памяти L2, а каждые 4 ядра делят между собой общие 8 МБ кэш-памяти L3. Также оговаривалась оптимизация микроархитектуры AMD Zen под популярные современные компиляторы, то есть новые процессоры уже не потребуют какой-либо оптимизации программного кода со стороны разработчиков, а сразу же могут предложить оптимальный уровень производительности. В результате такой важный показатель, как IPS (Instructions per Clock) должен возрасти на 40%. Интересно, сможем ли мы получить аналогичный прирост?
От теории к практике
А теперь давайте перейдем к рассмотрению тестового образца 14-нм процессора с микроархитектурой AMD Zen. На момент его рассмотрения утилита CPU-Z официально не поддерживала данных решений, поэтому для анализа данных мы использовали AIDA64, в которую поддержку AMD Zen добавили с версии 5.60.3700.
Номинальная частота инженерного образца оказалась на уровне 3,3 ГГц. Вполне возможно, что в финальной версии частота немного увеличится (в пределах 100 МГц), но более существенного прироста ждать не стоит – все же 8 ядер и 16 потоков не могут работать на более высоких скоростях, сохраняя при этом 95-ваттный тепловой пакет. Кстати, именно использование энергоэффективного 14-нм техпроцесса FinFET LPP позволило достичь таких показателей. Для контраста вспомним, что у 22-нм 8-ядерного процессора Intel Core i7-5960X Extreme Edition базовая частота составляет 3,0 ГГц, а показатель TDP – 140 Вт.
Для охлаждения инженерного образца AMD Zen мы использовали кулер AMD Wraith. Который способен справиться со 125-ваттными процессорами. Как видим, температура держалась на уровне 57°С. Критическое значение этого параметра для AMD Zen нам неизвестно, но сам процессор работал стабильно, без каких-либо ошибок.
Точную структуру кэш-памяти установить не удалось, поскольку CPU-Z пока еще не знает о существовании AMD Zen. Поэтому повторимся, что согласно предварительным данным, мы имеем 512 КБ кэш-памяти L2 на ядро и 8 МБ L3 на каждых четыре процессорных ядра. То есть общий объем кэша L3 достигает 16 МБ. Если продолжить сравнение с тем же Intel Core i7-5960X Extreme Edition, то видим двойной прирост кэш-памяти L2 (512 КБ против 256 КБ), но отставание по объему L3 (16 МБ против 20 МБ).
Встроенный контроллер оперативной памяти поддерживает работу с модулями стандарта DDR4-2400 МГц. Была информация, что в разгоне частота памяти может достигать DDR4-2933 МГц, но нам было запрещено проверять подобную теорию.
Интегрированной графики инженерный образец AMD Zen лишен. Не будет ее и в финальной версии. Однако уже в следующем году новое поколение APU обещают перевести на 14-нм микроархитектуру AMD Zen, добавив 14-нм iGPU серии AMD Polaris.
Тестирование
При тестировании использовался Стенд для тестирования Процессоров №2
| Материнские платы (AMD) | ASUS F1A75-V PRO (AMD A75, Socket FM1, DDR3, ATX), GIGABYTE GA-F2A75-D3H (AMD A75, Socket FM2, DDR3, ATX), ASUS SABERTOOTH 990FX (AMD 990FX, Socket AM3+, DDR3, ATX) |
| Материнские платы (AMD) | ASUS SABERTOOTH 990FX R2.0 (AMD 990FX, Socket AM3+, DDR3, ATX), ASRock Fatal1ty FM2A88X+ Killer (AMD A88X, Socket FM2+, DDR3, ATX) |
| Материнские платы (Intel) | ASUS P8Z77-V PRO/THUNDERBOLT (Intel Z77, Socket LGA1155, DDR3, ATX), ASUS P9X79 PRO (Intel X79, Socket LGA2011, DDR3, ATX), ASRock Z87M OC Formula (Intel Z87, Socket LGA1150, DDR3, mATX) |
| Материнские платы (Intel) | ASUS MAXIMUS VIII RANGER (Intel Z170, Socket LGA1151, DDR4, ATX) / ASRock Fatal1ty Z97X Killer (Intel Z97, Socket LGA1150, DDR3, mATX), ASUS RAMPAGE V EXTREME (Intel X99, Socket LGA2011-v3, DDR4, E-ATX) |
| Кулеры | Scythe Mugen 3 (Socket LGA1150/1155/1366, AMD Socket AM3+/FM1/ FM2/FM2+), ZALMAN CNPS12X (Socket LGA2011), Noctua NH-U14S (LGA2011-3) |
| Оперативная память | 2 х 4 ГБ DDR3-2400 TwinMOS TwiSTER 9DHCGN4B-HAWP, 4 x 4 ГБ DDR4-3000 Kingston HyperX Predator HX430C15PBK4/16 (Socket LGA2011-v3) |
| Видеокарта | AMD Radeon HD 7970 3 ГБ GDDR5, ASUS GeForce GTX 980 STRIX OC 4 GB GDDR5 (GPU-1178 МГц / RAM-1279 МГц) |
| Жесткий диск | Western Digital Caviar Blue WD10EALX (1 ТБ, SATA 6 Гбит/с, NCQ), Seagate Enterprise Capacity 3.5 HDD v4 (ST6000NM0024, 6 ТБ, SATA 6 Гбит/с) |
| Блок питания | Seasonic X-660, 660 Вт, Active PFC, 80 PLUS Gold, 120 мм fan |
| Операционная система | Microsoft Windows 8.1 64-bit |
Честно говоря, мы не были готовы к получению подобных результатов, ведь в последние годы новые поколения процессоров в лучшем случае на 10% – 15% превосходят предыдущие, даже при смене техпроцесса или микроархитектуры. Да, AMD Zen на бумаге выглядят впечатляюще. Да, AMD уже упоминала о 40% приросте в IPC, но несколько последних поколений процессоров AMD приучили нас скептически относиться к официальным данным.
И вот реальность преподносит нам замечательный сюрприз: по факту 8-ядерный AMD FX-8370 отстает в среднем на 39%. В некоторых бенчмарках преимущество инженерного образца AMD Zen доходило и до 60%. Более горячий AMD FX-9370 отстал в среднем на 37%. А ведь мы сравниваем модели с номинальной частотой 4,4 ГГц и 3,3 ГГц!
Еще более приятно нам видеть возродившуюся конкуренцию с компанией Intel: 4-ядерный процессор Intel Core i7-6700K в среднем отстал на 18%, а флагманский 8-ядерный Intel Core i7-5960X Extreme Edition оказался впереди всего лишь на 4%. Более чем достойные результаты.
Особое внимание хочется уделить энергопотреблению всей тестовой системы. По этому показателю ПК с 8-ядерным AMD Zen вплотную приблизился к Intel Core i7-6700K: разница составляет 13 Вт (148 Вт против 135 Вт). Потребление остальных систем превысило 200 Вт. То есть новинка не только демонстрирует отличный уровень производительности, но и прекрасную энергоэффективность. Переход на 14-нм техпроцесс сполна себя оправдал.
Выводы
Нам остается лишь поздравить Джима Келлера, его команду инженеров и всю компанию AMD с прекрасно выполненной работой. Создание и реализация микроархитектуры AMD Zen заняло практически четыре года, но теперь на рынке появятся по-настоящему производительные процессоры, которым по силам возродить былую конкуренцию, а вместе с ней – и ценовые войны. Да и у компании Intel теперь есть еще один стимул не почивать на лаврах, а активизировать работу над еще более эффективными моделями.
И хотя мы протестировали лишь инженерный образец нового процессора, но и он показал отличную вычислительную мощь: AMD FX-8370 остался позади в среднем на 39%, а Intel Core i7-6700K – на 18%. Триумфатором в схватке с AMD Zen вышел лишь Intel Core i7-5960X Extreme Edition, но и его перевес в среднем на 4% не кажется уж таким высоким, особенно с точки зрения энергоэффективности. Разница в энергопотреблении между тестовыми системами на основе этих ЦП оказалась очень существенной: 148 Вт против 207 Вт. А это в свою очередь снижает требования к процессорному охладителю и блоку питания.
Конечно, остались еще открытыми вопросы разгона и стоимости новых процессоров с микроархитектурой AMD Zen, но мы искренне надеемся, что компания AMD и в этих сферах сохранит свой лояльный подход. Поэтому если в ближайшем будущем вы планируете покупать новую систему, то искренне советуем дождаться выхода AMD Zen во второй половине 2016 года и уже тогда делать взвешенный выбор.
Как вы уже поняли, это был первоапрельский розыгрыш, но мы очень надеемся, что AMD сдержит слово и результаты финального образца не будут сильно отличаться от указанных в обзоре, ведь все слайды аутентичные, то есть AMD действительно обещала 40% IPS для AMD Zen в сравнении с предыдущим поколением.
Автор: Сергей Будиловский
Выражаем благодарность компании AMD за предоставленный инженерный образец нового процессора, совместимую материнскую плату и кулер.
Опубликовано : 01-04-2016
| Подписаться на наши каналы | |||||
|
|
|
|
||
