AMD anunció que su nuevo núcleo Zen 3 es un rediseño desde cero y que ofrecerá un completo liderazgo en cuanto a rendimiento.
A pesar de tener menos del 10% del tamaño de Intel, y muy cerca de cerrarse como empresa en 2015, las apuestas que AMD hizo en ese lapso con su microarquitectura Zen de próxima generación y los diseños de Ryzen ahora están llegando a buen puerto.
Zen 3 y los nuevos procesadores Ryzen 5000 para el mercado de las computadoras de escritorio, son la consecución de esos objetivos: no solo son líderes en rendimiento por vatio y por dólar, sino líderes absolutos en rendimiento en cada segmento.
Entramos en la nueva microarquitectura y probamos los nuevos procesadores. AMD es el nuevo rey y tenemos los datos para demostrarlo.
¡Nuevo núcleo, los mismos 7 nm, más de 5,0 GHz!
Los nuevos procesadores Ryzen 5000 son reemplazos directos para la serie Ryzen 3000. Cualquiera que tenga una placa base AMD X570 o B550 en la actualidad, con la BIOS más reciente (AGESA 1081 o superior), debería poder comprar y utilizar uno de los nuevos procesadores sin problemas. Cualquiera con una placa X470 / B450 tendrá que esperar hasta el primer trimestre de 2021 a medida que se actualicen esas placas.
Como cubrimos anteriormente, AMD está lanzando hoy cuatro procesadores para el comercio minorista, que van desde seis núcleos hasta dieciséis núcleos.
* Viene con enfriador de CPU incluido
Todos los procesadores tienen soporte nativo para memoria DDR4-3200 según los estándares JEDEC, aunque AMD recomienda algo un poco más rápido para un rendimiento óptimo. Todos los procesadores también tienen 20 carriles de PCIe 4.0 para dispositivos complementarios.
Ryzen 9 5950X: 16 núcleos a $ 799
El procesador superior es el Ryzen 9 5950X, con 16 núcleos y 32 procesos, que ofrece una frecuencia base de 3400 MHz y una frecuencia turbo de 4900 MHz; en nuestro procesador minorista detectamos una frecuencia de núcleo sencillo de 5050 MHz, lo que indica que el procesador con turbo irá por encima de 5,0 GHz con suficiente margen térmico y refrigeración.
Este procesador está habilitado a través de dos chiplets de ocho núcleos (más sobre chiplets a continuación), cada uno con 32 MB de caché L3 (total 64 MB). El Ryzen 9 5950X tiene el mismo TDP que el Ryzen 9 3950X, a 105 W. La potencia máxima será de ~ 142 W, según el diseño de socket de AMD, en las placas base que lo admitan.
Para aquellos que no leen el resto de la revisión, la breve conclusión del Ryzen 9 5950X es que incluso con un precio sugerido de $ 799, permite un nuevo nivel de rendimiento en todos los ámbitos de nivel de consumidor. La frecuencia de un solo proceso es increíblemente alta y, cuando se combina con el nuevo diseño de núcleo con su IPC más alto, lleva las cargas de trabajo que están limitadas a un solo núcleo más allá de los mejores procesadores Tiger Lake de Intel. Cuando se trata de cargas de trabajo de subprocesos múltiples, tenemos nuevos registros para un procesador de consumo en todos los ámbitos.
Ryzen 9 5900X: 12 núcleos a $ 549
En comparación con el mejor procesador de Intel para el consumidor está el Ryzen 9 5900X, con 12 núcleos y 24 procesos, que ofrece una frecuencia base de 3700 MHz y una frecuencia turbo de 4800 MHz (se observaron 4950 MHz). Este procesador está habilitado a través de dos chiplets de seis núcleos, pero toda la caché todavía está habilitada a 32 MB por chiplet (64 MB en total). El 5900X también tiene el mismo TDP que el 3900X / 3900XT al que reemplaza a 105 W.
A $ 549, tiene un precio $ 50 más alto que el procesador al que reemplaza, lo que significa que por el costo adicional del 10% tendrá que demostrar que puede funcionar al menos un 10% mejor.
Ryzen 7 5800X: 8 núcleos a $ 449
Después de que AMD mostró un procesador de cuatro núcleos por menos de $ 100 en la última generación, se necesita mucho descaro para ofrecer un procesador de ocho núcleos por $ 449; AMD mantiene sus afirmaciones de que este procesador ofrece mejoras sustanciales en el rendimiento generacional. El nuevo AMD Ryzen 7 5800X, con ocho núcleos y dieciséis subprocesos, está configurado para competir con el Core i7-10700K de Intel, también un procesador de ocho núcleos / dieciséis subprocesos.
El Ryzen 7 5800X tiene una frecuencia base de 3800 MHz y una frecuencia turbo nominal de 4700 MHz (detectamos 4825 MHz), y utiliza un chiplet único de ocho núcleos con un total de 32 MB de caché L3. El chiplet de un solo núcleo tiene algunos pequeños beneficios sobre un diseño de chiplet dual donde se necesita algo de comunicación entre CPUs, y eso se refleja en algunos de nuestros puntos de referencia de juegos con CPU muy limitados. Este procesador también tiene 105 W TDP (~ 142 W pico).
Ryzen 5 5600X: 6 núcleos por $ 299
El procesador más barato que AMD lanza hoy es el Ryzen 5 5600X, pero también es el único que viene con un enfriador de CPU en la caja. El Ryzen 5 5600X tiene seis núcleos y doce subprocesos, funcionando a una frecuencia base de 3700 MHz y un turbo máximo de 4600 MHz (4650 MHz medidos), y es la única CPU que recibe un TDP de 65 W (~ 88 W pico ).
El diseño de chiplet único significa 32 MB de caché L3 en total (técnicamente, sigue siendo el mismo que un solo núcleo puede acceder a las partes de Ryzen 9), y se comparará con el Core i5-10600K de seis núcleos de Intel. que también se vende en un estadio similar.
A pesar de ser el procesador más barato y técnicamente el más lento del grupo, me sorprendió enormemente el rendimiento del Ryzen 5 5600X: similar al Ryzen 9 5950X, en los puntos de referencia de un solo proceso, supera por completo todo lo que Intel tiene para ofrecer. - incluso Tiger Lake.
¿Por qué funciona Ryzen 5000?: Chiplets
A un alto nivel, la nueva serie Ryzen 5000 'Vermeer' parece extrañamente familiar a la serie Ryzen 3000 'Matisse' de última generación. En realidad, esto es por diseño, ya que AMD está aprovechando al máximo su metodología de diseño de chiplet en los nuevos procesadores.
Para introducir algo de terminología, AMD crea dos tipos de chiplets. Uno de ellos tiene los núcleos de procesamiento principales y se denomina matriz de núcleo complejo o CCD. Este es el que se basa en el proceso de 7 nm de TSMC. El otro chiplet es una matriz de interconexión con E / S, conocido como matriz de E / S o IOD: este tiene los carriles PCIe, los controladores de memoria, los puertos SATA, la conexión al chipset y ayuda a controlar la entrega de energía y la seguridad. Tanto en la generación anterior como en la nueva, AMD empareja una de sus matrices IO con hasta dos chiplets de 8 núcleos.
Procesador Ryzen 3000 sin disipador de calor, que muestra dos chiplets de núcleo y una matriz de E / S.
Esto es posible porque los nuevos chiplets centrales contienen los mismos protocolos para interconexión, diseño físico y restricciones de energía. AMD puede aprovechar la ejecución de la plataforma y la generación anteriores, de modo que cuando las conexiones del núcleo son idénticas, a pesar de las diferentes estructuras internas (Zen 3 vs Zen 2), aún se pueden armar y ejecutar de una manera conocida y exitosa.
Al igual que con la generación anterior, el nuevo chiplet Zen 3 está diseñado con ocho núcleos
Zen 3 es un nuevo diseño de núcleo
Al mantener el nuevo chiplet Zen 3 de 8 núcleos con el mismo tamaño y la misma potencia, obviamente significa que AMD tuvo que construir un núcleo que se ajuste a esas limitaciones, pero que también ofrezca una mejora en el rendimiento y la eficiencia del rendimiento para hacer un diseño más atractivo.
Por lo general, al diseñar un núcleo de CPU, lo más fácil es tomar el diseño anterior y actualizar ciertas partes del mismo, o lo que los ingenieros llaman abordar 'la fruta madura' que permite la mayor aceleración con el menor esfuerzo.
Debido a que los diseños del núcleo de la CPU se construyen con una fecha límite, siempre hay ideas que nunca llegan al diseño final, pero se convierten en los objetivos más fáciles para la próxima generación. Esto es lo que vimos con Zen 1 / Zen + pasando a Zen 2. Entonces, naturalmente, lo más fácil de hacer para AMD sería lo mismo de nuevo, pero con Zen 3.
Sin embargo, AMD no hizo esto. En nuestras entrevistas con el personal senior de AMD, hemos sabido que AMD tiene dos equipos de diseño de núcleos de CPU independientes que tienen como objetivo superarse entre sí a medida que construyen núcleos más nuevos y de alto rendimiento. Zen 1 y Zen 2 eran productos del primer equipo de diseño principal, y ahora Zen 3 es el producto del segundo equipo de diseño. Naturalmente, entonces esperamos que Zen 4 sea la próxima generación de Zen 3, con 'la fruta madura' ya resuelta.
En una entrevista con el director de tecnología de AMD, Mark Papermaster, nos dijeron que mirando el núcleo desde un nivel de 100.000 pies, podría pensarse erróneamente que el diseño del núcleo Zen 3 es similar al de Zen 2.
Sin embargo, nos dijeron que debido a que se trata de un equipo nuevo, cada segmento del núcleo ha sido rediseñado, o al menos actualizado. El predictor de rama utilizado en Zen 2 no estaba destinado a aparecer hasta Zen 3, lo que demuestra que incluso los diseños centrales tienen un elemento de portabilidad para ellos.
El hecho de que Zen 2 y Zen 3 estén construidos en el mismo nodo de proceso TSMC N7 (el mismo PDK, aunque Zen 3 tiene las últimas actualizaciones de fabricación de rendimiento / consistencia de TMSC) también ayuda en la portabilidad de ese diseño.
AMD ya ha anunciado el gran cambio que será obvio para la mayoría de los técnicos interesados en este espacio: el chiplet de núcleo base, en lugar de tener dos complejos de cuatro núcleos, tiene un solo complejo de ocho núcleos. Esto permite que cada núcleo acceda a los 32 MB completos de caché L3 de una matriz, en lugar de a los 16 MB, lo que reduce la latencia de los accesos a la memoria en esa ventana de 16 a 32 MB. También simplifica la comunicación de núcleo a núcleo dentro de un chiplet. Hay un par de compensaciones para hacer esto, pero en general es una buena ganancia.
De hecho, hay una cantidad significativa de diferencias en todo el núcleo. AMD ha mejorado:
- ancho de banda de predicción de rama
- cambio más rápido de los ductos de decodificación al caché de microoperaciones,
- recuperaciones más rápidas de predicciones erróneas,
- detección mejorada de omisión de decodificación para algunos NOP / modismos de puesta a cero
- búferes más grandes y ventanas de ejecución hacia arriba y hacia abajo del núcleo,
- ramales dedicados,
- mejor equilibrio de la lógica y la generación de direcciones,
- despacho INT / FP más amplio,
- mayor ancho de banda de carga,
- mayor ancho de banda de almacenamiento,
- mejor flexibilidad en las operaciones de carga / almacenamiento
- FMAC más rápidos
- Una amplia variedad de operaciones más rápidas (incluyendo x87?)
- más andadores de mesa TLB
- mejor predicción de las dependencias hacia adelante de la tienda a la carga
- copia más rápida de cadenas cortas
- más soporte AVX2 (VAES, VPCLMULQD)
- Soporte DIV / IDIV sustancialmente más rápido
- aceleración de hardware de PDEP / PEXT
En pocas palabras, esto es algo más que una simple actualización del núcleo: estos son núcleos genuinamente nuevos y nuevos diseños que requieren nuevas hojas de papel para construirse.
Varias de estas características, como búferes más anchos y mayor ancho de banda, naturalmente surgen con la pregunta de cómo AMD ha mantenido la misma potencia para Zen 3 en comparación con Zen 2. Normalmente, cuando un núcleo se ensancha, significa que se necesita más silicio encendido todo el tiempo, y esto influye en la potencia estática, o si todo se usa simultáneamente, hay mayor potencia activa.
Al hablar con Mark Papermaster, señaló la destreza de AMD en la implementación física como un factor clave en esto. Al aprovechar su conocimiento del proceso de 7nm (N7) de TSMC, así como las actualizaciones de sus propias herramientas para aprovechar al máximo estos diseños, AMD pudo permanecer neutral en cuanto a energía, a pesar de todas estas actualizaciones y mejoras.
Parte de esto también proviene de la larga relación de sociead premium de AMD con TMSC, que permite una mejor co-optimización de la tecnología de diseño (DTCO) entre el plano de planta, la fabricación y el producto.
Afirmaciones de AMD
Los equipos de marketing de CPU de AMD, desde el lanzamiento del Zen de primera generación, han sido muy precisos en sus afirmaciones de rendimiento, incluso hasta el punto de subestimarlo de vez en cuando. Además de promover el liderazgo en rendimiento en un solo proceso, multiproceso y juegos, AMD promovió varias métricas para la mejora de generación en generación.
+ 19% IPC
La métrica clave ofrecida por AMD fue un aumento de IPC de + 19% de Zen 2 a Zen 3, o más bien un aumento de + 19% de Ryzen 5 3800XT a Ryzen 5 5800X cuando ambas CPU están a 4.0 GHz y usan memoria DDR4-3600.
De hecho, utilizando nuestros puntos de referencia de la industria, para el rendimiento de un solo subproceso, observamos un aumento del 19% en el rendimiento de la CPU por reloj. Tenemos que felicitar a AMD aquí, esta es la segunda o tercera vez que citan cifras de IPC que hemos igualado.
En multiproceso SPECrate, la ganancia absoluta fue de solo alrededor del 10% más o menos, dado que los núcleos más rápidos también requieren más ancho de banda para la memoria principal, que no se ha proporcionado en esta generación. Esto significa que hay algunos cuellos de botella en los que un IPC más alto no ayudará si más núcleos requieren los mismos recursos.
Para las pruebas del mundo real, en toda nuestra suite, vimos un aumento promedio de + 24%. Para las pruebas explícitamente multiproceso, vimos rangos desde un rendimiento uniforme hasta + 35%, mientras que para las pruebas explícitamente de un solo subproceso, esto varió desde un rendimiento uniforme hasta + 57%. Esto se reduce a que las pruebas vinculadas a la ejecución / computación obtengan mayores aceleraciones sobre las cargas de trabajo vinculadas a la memoria.
Mejores juegos
Para juegos, los números dieron como un aumento de +5 a + 50% en juegos a 1920x1080 con el ajuste preestablecido alto, comparando un Ryzen 9 5900X con el Ryzen 9 3900XT, según el punto de referencia.
En nuestras pruebas con configuraciones limitadas de CPU, como 720p o 480p como mínimo, vimos un aumento de rendimiento promedio de + 44% cuadros por segundo comparando el Ryzen 9 5950X con el Ryzen 9 3950X. Dependiendo de la prueba, mejoró el rendimiento de + 10% a + 80% , con ganancias clave en Chernobylite, Borderlands 3, Gears Tactics y F1 2019.
Para nuestras pruebas de juegos más convencionales, ejecutadas a 1920 x 1080 con todas las configuraciones de calidad al máximo, la ganancia de rendimiento promedió alrededor de + 10%. Esto abarcó toda la gama desde una puntuación igual (World of Tanks, Strange Brigade, Red Dead Redemption), hasta + 36% (Civilization 6, Far Cry 5).
Quizás la comparación más importante es el AMD Ryzen 9 5950X contra el Intel Core i9-10900K. En nuestras pruebas limitadas de CPU, obtenemos una ganancia promedio de FPS de + 21% para AMD en escenarios de CPU limitada, que van desde + 2% a + 52%. Pero en nuestras pruebas de configuración máxima de 1080p, los resultados fueron en promedio muy similares, oscilando de -4% a + 6%. (Ese resultado no incluye la única anomalía en nuestras pruebas, ya que Civilization 6 muestra una ganancia de + 43% para AMD).
Emparejamientos de rendimiento cara a cara
Según el recuento de núcleos y los precios, los nuevos procesadores de la serie Ryzen 5000 se alinean estrechamente con algunos de los procesadores Comet Lake más populares de Intel, así como con el hardware AMD de la generación anterior.
