Обзор и тестирование процессора AMD Ryzen 7 1800X: возвращение Короля

С момента анонса процессоров архитектуры Bulldozer прошло более 5 лет, и это время можно назвать "пятилеткой тишины". Практическое отсутствие конкуренции в настольном и серверном сегменте привело к тому, что ежегодный прирост в 5% к производительности и цена в $1000+ за процессоры линейки HEDT уже никого не удивляли, а несущественные изменения архитектуры процессоров конкурента лишало пользователей, купивших в далеком 2011 процессоры поколения Sandy Bridge, смысла на замену компьютерной основы - либо небольшой рост производительности, либо высокая цена. Но компания AMD не опускала рук и после не совсем удачного запуска линейки Bulldozer вернула в свои ряды инженера Джима Келлера, под чутким руководством которого были спроектированы легендарные AMD K7 и K8, совершившие процессорную революцию в начале 2000х. Основная цель - разработка принципиально новой архитектуры, способной вернуть Advanced Micro Devices на рынок высокопроизводительных процессоров, увеличив число выполняемых инструкций за такт по сравнению с Excavator на 40%, а так же "втиснуться" на серверный рынок.

И старания инженеров не прошли даром - новая архитектура нашла себя в процессорах под кодовым названием Ryzen. Сегодня мы рассмотрим ключевые особенности и производительность данных решений на примере топового представителя семейства Summit Ridge- AMD Ryzen 7 1800X.

Знакомство с архитектурой Zen

Настольные процессоры AMD Ryzen производятся согласно 14-нм технологическим нормам с использованием FinFET-транзисторов.

Данные процессоры состоят из двух четырехъядерныхмодулей (CCX), находящихся в рамках одного кристалла.

Таким образом, мы имеем 8 активных ядер в Ryzen 7 с объемом кэш-памяти третьего уровня 16 Мб (8 Мб на модуль).

Данная компоновка позволяет реализовывать многоядерные серверные решения путем объединения CCX. Для уменьшения задержек при использовании такого метода объединения применяетсяспециальная высокоскоростная шина Infinity Fabric, основанная на технологии HyperTransport. Реализация четырехъядерных процессоров основана на отключении существующих ядер. Определение модельного ряда процессоров достаточно простое:

Новая архитектура оснащена двуканальным контроллером памяти DDR4, поддержки DDR3 процессоры не имеют (а нужна ли она?).

Как мы видим по предоставленным слайдам, одноранговая оперативная память (по информации в интернете - желательно с микросхемами Samsung) имеет приоритет в производительности для процессоров Ryzen.

В состав кристалла также входят контроллеры PCI Express 3.0 (24 линии, до 16 линий на видеокарты), двух портов SATA 6 Гбит/с и USB 3.1 первого поколения на четыре порта. Это позволяет процессорам работать без дополнительной процессорной логики, для чего будут выпущены материнские платы разъемов X300/A300. К слову, для работоспособности процессоров Ryzen потребуются материнские платы с новым сокетом AM4, совместимости с прошлыми поколениями материнских плат нет.

Что примечательно - компания AMD, поставив перед собой задачу увеличить количество выполняемых инструкций на такт на 40%, не только справилась с ней, но и превзошла свои ожидания.

В полтора раза увеличена производительность ядер! Для AMD это не просто шаг вперед - это прорыв. В дополнении к этому была реализована технология SMT (Simultaneous Multi-threading, одновременная многопоточность), которая выполняет функции ближайшего аналога (IntelHyper-Threading) - выполнение двупоточных операций на одном ядре. Отдельные исполнительные блоки для каждого ядра Ryzen, собственный кэш для каждого ядра и прочие оптимизации говорят о том, что инженеры стремились к поиску компромиссов для осуществления единственной цели - сделать быстрейший и самый технологичный процессор за всю историю компании. Да и перспективные сферы применения данных разработок можно назвать широкими:

Такой скачок производительности гармонирует с невысоким тепловыделением: номинальный уровень процессора Ryzen R7 1800x заявлен в 95 Вт, когда у предшественников в лице линейки FX он составляет 220 Вт. Этому способствует переход на 14-нм техпроцесс и использование новейших разработок AMD. Например, набор технологий, получивший названиеAMD SenseMI, привносит принципиально новые возможности.

Технология Pure Power:бесшумная работа процессора без излишнего тепловыделения обеспечивается с помощью искусственного интеллекта, встроенных датчиков и оптимизированного​ дизайна микросхемы.

• Отслеживает температуру, производительность и напряжение;
• Адаптивное управление работает в режиме реального времени, позволяя снизить энергопотребление;​
• Непрерывный мониторинг помогает работать другим технологиям AMD SenseMI.

Технология Precision Boost:производительность процессора регулируется в режиме реального времени для соответствия требованиям нагрузки ваших игр и приложений.

• Работает совместно с технологией Pure Power для оптимизации производительности;
• Динамическая регулировка тактовой частоты без остановок и сбросов очереди команд;
• Высокоточная настройка с шагом 25 МГц.

Технология Extended Frequency Range:​автоматическое дополнительное повышение производительности для пользователей игровых ПК с системами охлаждения премиум-класса.

• ​Частота процессора может быть поднята значительно выше обычного лимита работы технологии Precision Boost;
• Увеличение тактовой частоты за счёт высокоэффективной системы охлаждения: традиционного воздушного кулера, водяного охлаждения или же с помощью жидкого азота;
• Полностью автоматизированная система, не требующая вмешательства пользователя.​

Технология Neural Net Prediction:встроенный искусственный интеллект позволяет процессору эффективнее справляться с выполнением ваших приложений.

• Искусственная нейронная сеть внутри каждого процессора Ryzen;
• Создает модель решений на основе наблюдения за исполняющимся кодом;
• Предугадывает дальнейшие действия, выполняет предварительную загрузку инструкций, выбирает для команд наилучший путь через процессор.​​

Технология Smart Prefetch:алгоритмы обучения, которые заранее предугадывают и предзагружают в кэш-память необходимые ПО данные для ускорения вычислений и минимизации времени отклика.​

• ​Предугадывает расположение данных, которые потребуются в дальнейшем по коду ПО;
• Сложные алгоритмы предвыборки, самообучающиеся при работе ПО;
• Осуществляет предварительную загрузку важных данных в локальную кэш-память, благодаря чему они сразу готовы к использованию.​

Архитектура процессоров предусматривает поддержку технологий AES, AVX, FMA3 иAMD Virtualization.

Помимо вышеуказанного, AMD представила серию процессорных охладителей, которыми будут комплектоваться BOX-версии процессоров Ryzen.

В целом, всё это выглядит прекрасно. Рассмотрим жеAMD Ryzen 7 ближе.

Модельный ряд AMD Ryzen 7

В рамках линейки представлены три процессора: AMD Ryzen 7 1700, 1700x и 1800x.

Данные процессоры имеют 8 вычислительных ядер с технологией SMT, что позволяет обрабатывать до 16 потоков. Множитель всех процессоров разблокирован. Основное отличие, помимо цены, в заявленном теплопакете, базовых и бустовых частотах и наличия у процессоров 1700x и 1800x технологии XFR, позволяющей при благоприятном температурном режиме выходить за рамки заявленного турборежима. На практике же, это увеличение частоты не превышает 100 МГц в обычном режиме при условии однопоточной нагрузки.

Соотношение цены и производительности по слайдам AMD только подтверждает внутренние догадки - лучшим выбором в линейке является процессор Ryzen 7 1700:

При этом по данному параметру компания ADM своего конкурента ставит в неловкое положение. Но демагогия и красивые слайды - одно. Необходимо найти имподтверждение в реальных тестовых ситуациях.

AMD Ryzen 7 1800x и X370

Герой сегодняшнего обзора является топовым процессором в линейке Ryzen 7.

Крышка практически полностью покрывает процессор. Учитывая наличие под ней припоя, это обеспечит отличный теплоотвод.

Не изменились старые традиции - AMD использует PGA-исполнение процессоров Ryzen. Увеличившееся до 1331 количество ножек (на 40% больше, чем у предшественников) привело к уменьшению их толщины. Нужно быть аккуратнее.

Конструктивные изменения коснулись и материнских плат - помимо нового сокетного разъема мы имеем и несколько измененное околосокетное пространство. AM4 приносит нам иначе расположенные отверстия для крепления процессорных кулеров, совместимость со старыми креплениями нет. Стоит отметить, что многие производители систем охлаждения уже поставляют наборы новых креплений, а компания ASUS пошла дальше - выпустила материнские платы с универсальными отверстиями, позволяя использовать крепления отSocket AM3(+)/FM2(+).

Заявленная базовая частота составляет 3.60 ГГц, в режиме турбобуста - 4.0 ГГц, и всё это при теплопакете 95 Вт.

Экземпляр процессора, который участвовал в тестировании, при многопоточной нагрузке достигал частоты 3700 МГц.

Напряжение, фиксируемое программами CPU-Z и HWInfo, достигало в пике шокирующих 1.54 В. С помощью мультиметраMaster Professional M890G на контрольных точках было решено проверить корректность полученных данных. В пиковых нагрузках напряжение не превысило1.45 В, тем не менееоно оставалось достаточно высоким. Учитывая, что работа над BIOS материнских плат продолжается, стоит проверять, какие напряжения на заводских настройках выставляются, так как завышение можетвызывать излишний нагрев.

С помощью технологии XFR при однопоточных нагрузках процессорный множитель нагруженного ядра повышался до 41:

В простое частота процессора снижалась до 2200 МГЦ, напряжение опускалось до 0.8 В (периодически фиксировались напряжения 0.4 В, мультиметр это подтверждал).

Частота оперативной памяти достигала 2133 МГц при первичных таймингах 15-15-15-36 CR2.

Для тестирования стабильности и температурных режимов использовалась программа Prime95. За 35 минут стресс-теста частота всех ядер не опускалась ниже 3700 МГц, а температура ядер не превысила 65^оС. Программа HWInfo зафиксировала максимальное потребление процессора в 101 Вт, среднее составляло 90 Вт. Отличный результат.

Разгон

Учитывая базовые частоты Ryzen 7 1800x, добиться чего-то неожиданного и сверхъестественного не получилось. Двухранговая оперативная память с микросхемами SK Hynix ситуацию несколько усугубила. Если процессор был абсолютно стабилен на частоте 4000 МГц при установленном напряжении 1.48В, то разгон оперативной памяти назвать удачным нельзя - удалось добиться только частоты 2666 МГц при таймингах 14-14-14-28 CR1. Попытки выставить большую частоту приводили к циклическому выключению и включению компьютера со сбросом настроек на заводские. Это стоит списать на недоработанностьBIOS материнских плат, потому что проблемы совместимости с оперативной памятью обещали исправить в будущих версиях микрокода.

Под далеко не самым мощным процессорным кулером процессор не нагревался выше 85^оС по показания HWInfo64.

С помощью небольшого изменения частоты базового генератора удалось добиться 4120 МГц при 1.526 В.

Однако особенности такого разгона приводили к рандомным зависания компьютера в режиме 3D-приложений (вероятнее всего из-за связи базового генератора с PCI-E), поэтому данный режим не использовался.

Еще одной особенностью процессоров Ryzen является программаAMD Ryzen Master, предназначенная для разгона представленных процессоров в операционной системе.

Примечательно, что шаг задаваемой частоты равен 25 МГц. Функционал программы позволит найти предел разгона вашего процессора без перезагрузок и манипуляций с BIOS.

Проверять стабильность в Prime95 на напряжении 1.48 В мы не решились из-за соображений безопасности, используя множитель 39х (3900 МГц) и 1.4 В. В таком режиме процессор без сброса частоты прогрелся до 75^оС.

Технические характеристики

В роли противников герою сегодняшнего обзора выступали тестовые стенды, основанные на процессорахIntel Core i7-7700K иi7-5960X.

Тестовые стенды

Тестирование процессорозависимости современных игр проходило на трех стендах.

Технические характеристики первого стенда:

• Материнская плата:ASUS ROG Crosshair VI hero (BIOS 1002)
• Процессор: AMD Ryzen 7 1800x
• Система охлаждения:MSI Core Frozr L;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
• Оперативная память: 2 x 8 Гбайт Corsair Vengeance LED DDR4-3000 (CMU16GX4M2C3000C15R; 15-15-15-30 CR1);
• Видеокарты:
  • 2 x MSI GeForce GTX 1070 Gaming X8G / Nvidia GeForce GTX 1070 8 Гбайт GDDR5 (соединены с помощью 2Way SLI HB BRIDGE M);
  • MSI Radeon RX 480 GAMING X 8G;
• Блок питания:Aerocool HIGGS-750W мощностью 750 Ватт;
• Системный накопитель:SSD Plextor m7v128 Гбайт;
• Корпус:Thermaltake Versa C22 RGB Snow Edition;

Технические характеристики второго стенда:

• Материнская плата: ASUS X99-A II (BIOS 1401);
• Процессор: Intel Core i7-5960X Extreme Edition «Haswell-E» 3000 МГц с разгоном до 4500 МГц при напряжении 1.28 В;
• Система охлаждения: самосборная СЖО;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
• Оперативная память: 4 x 8 Гбайт Corsair Vengeance LED DDR4-3000 (CMU16GX4M2C3000C15R; 15-15-15-30 CR1);
• Видеокарты: 2 x MSI GeForce GTX 1070 Gaming X 8G / Nvidia GeForce GTX 1070 8 Гбайт GDDR5 (соединены с помощью 2Way SLI HB BRIDGE M);
• Блок питания: Corsair RM1000i мощностью 1000 Ватт;
• Системный накопитель: SSD Samsung 850 Evo 250 Гбайт;
• Корпус: Thermaltake Core X5 Riing Edition.

Технические характеристики третьегостенда:

• Материнская плата:MSI Z270 Gaming M5 (BIOS 1.5);
• Процессор:Intel Core i7-7700K 4200 МГц с разгоном до 4700 МГц при напряжении 1.25 В;
• Система охлаждения:MSI Core Frozr L;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
• Оперативная память: 2 x 8 Гбайт Corsair Vengeance LED DDR4-3000 (CMU16GX4M2C3000C15R; 15-15-15-30 CR1);
• Видеокарты:2 x MSI GeForce GTX 1070 Gaming X 8G / Nvidia GeForce GTX 1070 8 Гбайт GDDR5 (соединены с помощью 2Way SLI HB BRIDGE M);
• Блок питания:Aerocool HIGGS-750W мощностью 750 Ватт;
• Системный накопитель:SSD Plextor m7v128 Гбайт;
• Корпус:Thermaltake Versa C22 RGB Snow Edition.

Программное обеспечение для стендов:

• Операционная система: Windows 10 x64 «Профессиональная» со всеми текущими обновлениями с Windows Update;
• Драйвер видеокарт: Nvidia GeForce Game Ready Driver WHQL 378.66 (378.92 для режима 2WAY SLI).

Методика тестирования

Тестирование проходило в современных играх (проводились на всех стендах) и синтетических тестах (проводились на стендах с Ryzen 7 1800X и i7-5960x).

В играх без встроенного тестового приложенияпоказания минимального и среднего значения кадров в секунду фиксировались с помощью программы Fraps со следующими настройками:

Игровые тесты с одной установленной видеокартой проводились в 1920x1080 с максимальными настройками графики,для систем с двумя видеокартами в режиме SLI - в разрешении 2560x1440 и 3840x2160 (устанавливалось через DSR) без изменения настроек графики, кроме сглаживания.

Синтетические тесты

Сама компания AMD данный процессор противопоставляет Intel Core i7-6900K при двукратной разнице в цене (на основе результатов Cinebench R15)

Поэтому сравнение Ryzen 7 1800x будет проходить с ближайшим по заявленной производительности конкурентом - Intel Core i7-5960x.

В синтетических тестах были получены следующие результаты:

Ryzen R7 1800x в синтетических тестах находится на высоком уровне, что в нагрузке на одно ядро, что вмногопоточности. При условии, что i7-5960x работал на более высоких частотах ядер и оперативной памяти, "чистая" производительность процессора поражает. Возникает вопрос о падении производительности в WinRAR и комбинированных и графических тестах Firestrike с двумя установленными видеокартами. Первое приложение, судя по всему, оптимизировано для процессоров Intel, и в будущем мы сможем увидеть исправления программного кода. В Firestrike была проведена зависимость показателей графических баллов от частоты и таймингов оперативной памяти:

Быстрая память с низкими таймингами могла бы улучшить ситуацию в разрешении FHD, так как от нее зависит производительностьAMD Infinity Fabric. К сожалению, на момент проведения тестирования такой памяти в наличии не оказалось.

Отдельно бы хотелось отметить реализацию технологии SMT. Судя по результатам, полученным в Cinebench R15, эффективность данной технологии превосходит Intel HT.

Тестирование в AIDA64 дало следующие результаты:

Высокие скорости кэшей L2 и L3 у 1800х соседствуют с высокими задержками памяти и низкими скоростями обмена в L1.

Игровая производительность

В прошлом обзоре были рассмотрена игровая производительность процессоровIntel Core i7-7700K и i7-5960x. Некоторые данные были взяты из того обзора с соблюдением условий тестирования.

Ashes of the Singularity: Escalation

Версия игры - 2.11.26118 (Steam). Тестирование проходило во встроенном тестовом приложении.

Battlefield 1

Версия игры - 1.0.49.28890 (Origin). Тестирование проходило в режиме кампании на следующем игровом отрезке:

Для тестирования с одной видеокартой использовались следующие графические настройки:

Чипсет X370помимо объединения видеокартв режиме AMD CrossFireX позволяет использовать режим NVIDIA SLI, что и было проведено в тестировании.

В режиме 2WAY SLI графические настройки, за исключение разрешения, не менялись.

С помощью программыFRAFS Bench Viewer для i7-5960x (4500 МГц) и 1800x (4000 МГц) были построены графики Framerate и Frametime.

Для разрешения QHD:

Для разрешения 4K:

Crysis 3

Версия игры -1.3.0.0(Origin). Тестирование проходило в режиме кампании на следующем игровом отрезке:

Настройки для разрешения FHD:

Результаты тестирования в режиме SLI:

Deus Ex: Mankind Divided

Версия игры - 1.17.795 (Steam). Тестирование проходило во встроенном тестовом приложении.

Тестирование в разрешении 1024х768 на минимальных настройках графики:

Проведенное тестирование с видеокартой MSI RX 480 GAMING X 8G подтвердило догадку - падение производительности происходит из-за видеокарты NVIDIA:

Тестирование производительности в FHD:

Результаты тестирования в режиме SLI:

For Honor

Версия игры - 1.04 (Uplay). Тестирование проходило во встроенном тестовом приложении.

Тестирование на максимальных настройках качествав разрешении FHD с одной установленной видеокартой:

Grand Theft Auto V

Версия игры - 1.0.944.2 (Steam). Тестирование проходило во встроенном тестовом приложении.

Полученные показатели среднего количества кадров в секундудля пяти тестовых сцен суммировались и делились на количество сцен.

Результаты тестирования в режиме SLI:

Hitman

Версия игры - 1.10.0.0 (Steam). Тестирование проходило во встроенном тестовом приложении.

Результаты тестирования в режиме SLI:

Metro: Last Light Redux

Версия игры - 1.0.0.3 (Steam). Тестирование проходило во встроенном тестовом приложении.

Rise of the Tomb Raider

Версия игры -1.0.753.2(Steam). Тестирование проходило во встроенном тестовом приложении.

Тестирование в разрешении 1280х720 на минимальных настройках графики:

Как и в случае сDeus Ex: Mankind Divided, было проведено тестирование с видеокартой RX 480:

Результаты с одной видеокартой GTX 1070 в разрешении FHD:

Результаты тестирования в режиме SLI:

Tom Clancy's The Division

Версия игры - 1.5 (Uplay). Тестирование проводилось во встроенном тестовом приложении на следующих настройках (единственное - отключена вертикальная синхронизация):

Результаты тестирования в режиме SLI:

Watch Dogs 2

Версия игры- 1.011.174 (Uplay). Тестирование проходило на следующем игровом участке:

Графические настройки:

Полученный результат заставил изучить влияние настроек игры на количество кадров в секунду. Оказалось, что настройка "Дополнительно", относящаяся к параметрам геометрии, оказывает сильное влияние на системе с 1800x. На системе с i7-5960x падение производительности гораздо меньшее.

Результаты тестирования в режиме SLI:

Заключение

Что можно сказать - компания AMD вновь конкурентоспособна. Перед нами принципиально новая архитектура, которая имеет перспективу дальнейшего развития, которая позволяет уже на данном этапе соперничать процессорам Ryzen 7 с платформой Intel HEDT в вычислительной мощности. Пусть процессоры имеют несколько разные возможности (отсутствие у топового Ryzen 7 1800x четырехканального режима работы оперативной памяти, всего 16 линий PCI-E для видеокарт, кэш L3 8+8 Мб), но стоит учесть, что у них и разная ценовая лига: герой сегодняшнего обзора в 2 раза дешевле конкурента.

Скачок числа выполняемых операций в секунду (IPC) позволяет при одноядерной нагрузке процессорам Ryzen выглядеть достойно, технология SMT - достичь высокого уровня производительности в многопоточных операциях. Всё это сопровождается как невысоким уровнем потребления по сравнению с Intel HEDT, так и приемлемыми температурами.

Но появление новой архитектуры привносит и проблемы. Как мы не пытались отсрочить тестирование, дождаться полного исправления известных недостатков не удалось. Плохая совместимость с двухранговой оперативной памятью с чипами, отличными от Samsung, отсутствие исправлений планировщика Windows, проблемы в некоторых приложениях с активированной технологией SMT. Чувствуется "сырость" BIOS материнских плат, но производители обещают всё исправить. Работы, как говорится, непочатый край, ведь из-за практически полногоотсутствия конкуренции все оптимизации проводились для процессоров Intel. Это даёт надежду на светлое будущее - уже сейчас для некоторых программ и игр появляются исправления, повышающие быстродействие процессоров Ryzen. Учитывая, что игровая производительность протестированного Ryzen R7 1800x незначительно отличается от процессоров Intel, то в будущем всё только улучшится. Для тех, кто собирается заниматься рендерингом, видеомонтажом и прочими многопоточными задачами1800х будет отличным выбором за свою стоимость. С другой стороны, Ryzen R7 1700 выглядит еще привлекательнее, и те, кто знают, за что платят, сделают правильный выбор.

По итогам обзора хотелось бы отметить следующие особенности и недостатки процессора Ryzen R7 1800x.

Плюсы:

• Большое количество выполняемых операций в секунду;
• Восемь полноценных процессорных ядер;
• Объем кэш-памяти третьего уровня (8+8 Мб);
• Наличие технологии SMT, позволяющей обрабатывать до 16 потоков;
• Низкая стоимость относительно конкурентов;
• Невысокое потребление по сравнению с прошлыми поколениями процессоров;

Минусы:

• Невысокий разгонный потенциал;
• Проблема с разгоном оперативной памяти;
• Небольшое количество линий PCI-E для видеокарт;
• Сырость драйверов, BIOS материнских плат и оптимизаций для приложений и игр.

Хочется пожелать компании AMD успехов в исправлении данных недостатков. Мы знаем, что у них это хорошо получается (как это было с Radeon RX 4x0 на старте продаж и через полгода после них). А также обещаем следить за изменением производительностипроцессоров архитектуры Ryzen в зависимости от появления новых патчей для игр, драйверов и версий BIOS.

Спасибо Вам за внимание!

За предоставленные для тестирования комплектующие автор благодарит компании AMD, MSI и ASUS, а также лично Ивана Мазнева, Максима Родионова и Евгения Бычкова.