Streamительные многоядерники

Компания AMD долго не могла противопоставить равного соперника процессорам конкурента - представителям архитектуры Intel Core. Но теперь достойный ответ дан - модели на основе архитектуры Zen, получившие рыночное наименование Ryzen.


Для начала не будет лишним пройтись по основным вехам противостояния AMD и Intel, формально начавшегося с момента расхождения путей двух партнеров IBM по производству процессоров для PC.

Intel чаще выступал в роли лидера, однако даже копировать по давней лицензии чужие решения можно весьма креативно, что и доказала AMD своими версиями процессоров Intel 80286,80386 и 80486, Зачастую при меньшей стоимости они превосходили «прародителей» по быстродействию - что, как считается, " и послужило одним из основных мотивов для Intel создать собственную платформу, лицензии на процессоры для которой другим компаниям уже не отдавались (так появился Intel Pentium).


Затем был период когда процессоры поколений K5 и K6 от AMD могли соперничать с Pentium II и Pentium III только за счет низкой цены. Но тут появился великий и ужасный K7 (он же Athlon), давший прикурить всем конкурентам.


На смену ему через несколько лет пришел Athlon 64. Этот процессор впервые не просто копировал решение конкурента (как ранние «камни» AMD) или успешно развивал заложенные в них идеи (как изначальный Athlon, который, по большому счету, концептуально все же являлся «расширенным и углубленным» Pentium II/III — пусть и на основе оригинальных наработок), а стал подлинным законодателем моды. Интегрированный в CPU контроллер памяти, поддержка 64-битных вычислений, единый кристалл многоядерного CPU, динамическое изменение тактовой частоты в зависимости от нагрузки - все эти привычные и сегодня вещи были впервые реализованы именно в Athlon 64.


Следующее поколение микроархитектуры CPU AMD, Bulldozer, не сумело повторить успех предшественников. Несмотря на ряд интересных технических решений, эти процессоры серьезно уступали конкурентам от Intel по производительности на такт и энергопотреблению. Как и во времена K5 и K6 пришлось конкурировать лишь за счет ценника.

Теперь же на смену не слишком удачной «строительной технике» пришел настоящий Дзен (под рыночным именем Ryzen), мгновенно показав, что низкой ценой и хорошей производительностью можно добиться намного большего, чем только низкой ценой. Так, в Германии (общеизвестно, что немцы очень хорошо умеют считать деньги!) на крупнейшей онлайн-площадке по торговле «железом» mindfactory.de в августе доля продаж CPU от AMD составила 56% - ровно вдвое больше, чем в марте, когда AMD Ryzen только начинали поступать на прилавки. Общая политика AMD в новом поколении процессоров: предложить за меньшие деньги больше вычислительных ядер и потоков, чем конкурент, при сопоставимой производительности каждого отдельного ядра (последним не могли похвастаться «Бульдозеры» AMD).



Главным направлением при создании процессоров на архитектуре Zen стала борьба за производительность на такт: по этому параметру процессоры AMD уже долгое время стабильно уступали конкурентам из стана Intel. В сравнении с процессорами AMD предыдущего поколения удалось добиться примерно полуторакратного прироста по этому параметру, что практически уравняло процессоры архитектуры Zen с моделями Intel по удельной производительности.

Для достижения такого результата архитектура «Бульдозеров» была радикально переработана. Вместо модулей из пары вычислительных ядер, использующих общие ресурсы «на двоих», ядра стали полностью независимыми и изрядно прибавили в вычислительной мощности. Этому поспособствовали многочисленные усовершенствования микроархитектуры: введение кэша микроопераций, увеличенные объемы буферов данных и кэша всех уровней, а также длинный ряд прочих изменений.

Каждое отдельное ядро теперь стало обрабатывать те же два потока данных что и прежняя «спарка» за счет технологии SMT (Simultaneous Multithreading, «одновременная многопоточность» - аналог Intel Hyper-Threading). При этом обещается, что в зависимости от характера нагрузки выполняющиеся на одном ядре потоки данных не равноценны: более требовательная задача получает больше вычислительных мощностей.

Немаловажным улучшением Ryzen стал и переход на современный техпроцесс 14 нм FinFET: это позволило заметно улучшить энергопотребление, уменьшить площадь кристалла и, соответственно, снизить себестоимость (с одной пластины стало выходить больше кристаллов). На экономичность Ryzen играет и технология Pure Power: в кристалле процессора имеется свыше 1300 управляемых цепей питания, которые могут отключаться или снижать частоту, если в них нет нужды в текущий момент.

Частоты процессоров AMD оказались несколько ниже, чему соответствующих им по позиционированию моделей Intel - и потому производительность отдельно взятого ядра тоже оказывается несколько ниже. Но этот недостаток компенсируется увеличенным числом ядер процессоров Ryzen. Если в плохо оптимизированных под многопоточность задачах AMD может отстать, то в хорошо распараллеленных приложениях реванш Ryzen неизбежен - тут с ними пока могут тягаться только представители платформы Intel LGA2011 v3 (ценник на которые, впрочем, вполне способен вызвать культурный шоку покупателя).


Конечно, извечный конкурент не собирается безучастно смотреть на потерю рыночной доли, и процессоры Intel поколения Coffee Lake получили лишнюю пару вычислительных ядер для более эффективной конкуренции с AMD Ryzen. Это осложняет позиции младших моделей Ryzen с четырьмя вычислительными ядрами, но восьмиядерникам AMD у Intel равного ответа пока нет. Ведь Ryzen 7 1700 стоит практически столько же, сколько и рассмотренный нами шестиядерный Ryzen 5 1600X (т.е. примерно на уровне старших Intel Core i5, которые даже в поколении Coffee Lake уступают по числу ядер и не могут исполнять два потока на ядро). Частотный же потенциал свежих процессоров AMD мало отличается между различными представителями модельного ряда, и в подавляющем большинстве случаев укладывается в диапазон 3,8-4,2 ГГц. Благодаря разблокированному коэффициенту умножения достичь такого уровня можно на любой модели Ryzen.

Теперь и мы смогли оценить процессорные новинки AMD не только умозрительно, но и на практике. К нам на тестирование попали старшие представители «пятого» и «седьмого» семейств Ryzen: модели Ryzen 5 1600X и Ryzen 7 1800X (а также видеокарта Radeon RX580, с которой мы ранее не были знакомы).



Для наглядности мы свели основные параметры конфигураций рассматриваемых систем (две на базе AMD и одну на основе Intel для сравнения) в одну табличку.

Разумеется, для всего «железа» использовался наиболее актуальный На момент тестирования «софт»: BIOS, драйверы и обновления ОС.


Как нетрудно отметить, разница между двумя конфигурациями на основе AMD кроется лишь в процессорах и материнских платах. Но в ходе практических испытаний младшую конфигурацию на основе AMD Ryzen 1600X мы опробовали сразу в трех разных вариантах. Помимо штатного для используемых модулей памяти режима DDR4-3200 были добавлены тесты с использованием памяти в режиме DDR4-2133 (для ответа на вопрос, чем грозит пользователю экономия на памяти) и в режиме разгона процессора. Упор на использование при разгоне именно младшего в паре тестируемых процессоров Ryzen 5 1600X мы сделали, поскольку очевидно, что самый дорогой и высокочастотный процессор в модельном ряду оверклокерам не слишком интересен.

Отметим, что, хотя для обоих тестируемых процессоров AMD заявлены одинаковые частоты (3,6 ГГц в базе плюс автоповышение частоты до 4,0 ГГц), при автоматическом повышении выше номинала частот более чем двух ядер итоговая частота составляет 3,7 ГГц Т.е. прибавка получается в 100 МГц а не в 400 МГц как можно было бы подумать при беглом взгляде на технические характеристики.

От Ryzen 5 1600X нам удалось добиться работы всех ядер на частоте 3,9 ГГц что ожидаемо повысило его быстродействие примерно на 5%. Однако вэтом режиме поданным CPU-Z HWMonitor энергопотребление процессора под полной нагрузкой возрастает до 120 Вт (против 95 Вт при настройках по умолчанию). Соответственно, под серьезной нагрузкой кулер начинает явно напоминать о своем существовании: скорость вентилятора. приближается к 1800 об/мин, тогда как на штатных частотах лишь немногим превышает 1200 об/мин. Но тут каждый решает для себя, что важнее тишина или прибавка к производительности.

Конечно, для системы на основе Intel не помешал бы более современный процессор, но будем откровенны: производительность Core i7-7700K не слишком отличается от Core i7-4790K и в подавляющем большинстве задач разница составляет не более 10-15%. Тем более, что в нашем случае последний получил небольшую фору в виде разгона до 4,4 ГГц на всех ядрах при любой нагрузке (при стандартных установках не более 4,2 ГГц на все ядра, и то только если они укладываются в тепловой пакет).


У нас было желание также уровнять для теста и видеокарты в сравнении систем AMD с системой на основе Intel, но увы: система охлаждения ASUS ROG Strix RX580 не желала помещаться в mATX-корпус системы на базе Intel, упираясь своим кожухом в нижнюю несъемную корзину для накопителей. Но если гора не идет к Магомету, то Магомет идет к горе: тесты пакета 3DMark на старшей AMD-системе мы прогнали не только с Radeon RX 580, но и с GeForce GTX1070 (с установкой последней в корпус AMD-систем проблем не имелось).

Но хватит прелюдий, перейдем к практическим тестам.



Мы традиционно провели измерения в «процессорной» составляющей данного теста, определяющего производительность при рендеринге фотореалистичной сцены. Флагманский процессор AMD на номинальных частотах продемонстрировал почти двукратное преимущество над слегка подразогнанным четырехъядерником Intel.

Даже шестиядерный Ryzen 5 1600X с небыстрой памятью DDR4-2133 быстрее Core i7-4790K почти в полтора раза. Перевод памяти в режим DDR4-3200 улучшает его результат всего на пару процентов, а разгон до 3,9 ГГц добавляет еще 5% скорости, доводя преимущество над процессором Intel до 50% уже без всяких «почти».



Суть бенчмарка Corona 1.3 аналогична Cinebench, но используются иные алгоритмы.

Неизменна и общая расстановка сил, хотя отставание четырехъядерника Intel не столь велико, как в предыдущем тесте. В этом бенчмарке мы отметили наибольшее влияние частоты памяти на быстродействие Ftyzen 5 1600X: эффект от повышения частоты памяти и частоты процессора оказался практически одинаковым.



Снова визуализация трехмерной сцены - и опять почти двойное преимущество 8-ядерного Ryzen и примерно полуторакратное у 6-ядерного Rizen над 4-ядерным Core i7. Результаты практически повторяют соотношение сил в Cinebench.



Теперь опробуем кодирование видео. Данный бенчмарк перекодирует фрагмент видео в разрешении Full HD в другой формат в два прохода с использованием кодека х265. Тест повторяется четыре раза для подтверждения стабильности результатов (в таблице приведены средние полученные значения для каждого CPU).

В целом результаты относительно благоприятны для старичка Intel, но даже шестиядерник AMD с медленной памятью и заметно более низкой частотой оказывается быстрее на 22%. Преимущество же Ryzen 7 1800X составляет почти 50% от уровня Core i7-4790K. Если же изучить таблицу результатов на сайте бенчмарка, то сравнимую или лучшую, чем у Ryzen 7 1800X производительность демонстрируют лишь 8-10-ядерные процессоры Intel платформы LGA 2011v3 (причем не на номинальных частотах, а с серьезным разгоном).



«Столкнуть лбами» процессоры Intel и AMD в этом игровом бенчмарке с использованием видеокарты Radeon RX 580 нам по описанным выше причинам не удалось, но результаты разных конфигураций на основе процессоров AMD максимально близки между собой. Разрыв между различными процессорами не превышает 1-2% во всех использованных тестах.

Тем интереснее результаты, показанные Ryzen 7 1800X и Core i7-4790K с одинаковой видеокартой, в качестве которой выступила GeForce GTX1070. Между процессорами образовался разрыв уже не в 1-2% (как у процессоров AMD между собой), а в целые 6-12% в пользу процессора AMD!


Помимо указанных выше бенчмарков и тестов за время знакомства с современной платформой AMD мы не отказали себе в пробе прочих радостей жизни - как забегов в популярные игры, так и их стриминга в высоком качестве.

Настройки драйвера видеокарты позволяют легко подключиться к любой стриминговой платформе (при этом для трансляции на Twitch или YouTube нужен минимум телодвижений по настройке) или записывать видео локально (в этом случае доступен более высокий битрейт).

Производительность в играх несколько ограничивалась быстродействием видеокарты на основе Radeon RX 580, но к работе системы в режиме трансляции не было ни малейших нареканий. Никаких рывков изображения, пропуска кадров и прочих нехороших симптомов не проявляется (как минимум до тех пор, пока хватает пропускной способности интернет-канала).


Проведенное нами исследование позволяет сделать определенные выводы о плюсах процессоров AMD Ryzen. Мы видим, что фактическая производительность на такт у этих процессоров вполне сопоставима с результатами процессоров Intel, ядер предлагается больше, а цена весьма привлекательна. В чисто процессорных дисциплинах практически всегда модели AMD Ryzen оказываются лидерами по соотношению цены и быстродействия: помогает достойная удельная производительность, помноженная на впечатляющее число ядер.

К некоторым недостаткам платформы AMD Ryzen можно отнести достаточно высокую на настоящий момент цену материнских плат. Но и новые платы на чипсете Intel Z370 (а только на них пока «заводятся» процессоры поколения Coffee Lake, и более доступных альтернатив им пока не имеется) стоят не дешевле, чем AMD X370 - а платы 200-й серии Intel, цены на которые более демократичны, не совместимы с процессорами Coffee Lake.

В тоже время, к нашему удовольствию, мы обнаружили, что заявления о чрезмерной зависимости AMD Ryzen от рабочей частоты оперативной памяти оказались несколько преувеличенными. Вероятно, это объясняется тем, что подобные выводы были сделаны в первых обзорах платформы, при еще недостаточно отлаженных версиях BIOS и микрокода процессора AGESA (AMD Generic Encapsulated Software Architecture). Наш же опыт показывает, что лишь водном приложении память DDR4-3200 смогла примерно на 5% улучшить результат DDR4-2133 - в остальных опробованных тестах результаты отличались значительно меньше.

В общем и целом, процессоры AMD Ryzen являются хорошо сбалансированными по цене и производительности универсальными предложениями без явно слабых сторон, способных ухудшить впечатление о работе системы. И даже поклонникам Intel стоит поблагодарить AMD за эти отличные процессоры - иначе к гадалке не ходи, были бы Coffee Lake опять с 2-4 ядрами (как и многие предыдущие поколения Intel Core для массовых платформ), а не с 4-6 за ту же цену.