Топовый камень AMD Ryzen 7 2700X или всё таки нет?

Разумеется, никто не будет спорить с тем, что выход в прошлом году процессоров AMD Ryzen стал знаковым событием для всего процессорного рынка. В течение почти десяти лет четырёхъядерные и восьмипоточные процессоры были одним из самых лучших вариантов для массовых производительных компьютеров, и, если бы не AMD, неизвестно, сколько бы ещё такая ситуация оставалась неизменной. Но процессоры Ryzen первого поколения выдвинули на массовый рынок шестиядерные и восьмиядерные чипы, которые ранее были доступны лишь в рамках платформы HEDT. И именно за это мы благодарны AMD: компания подтолкнула развитие многоядерности и многопоточности на массовом рынке, по крайне мере в том, что касается аппаратного обеспечения. Микроархитектура Zen хорошо зарекомендовала себя в широком диапазоне задач, как профессионального, так и игрового характера. В результате, многие энтузиасты при создании своих сборок стали отдавать предпочтение именно процессорам AMD, которые помимо всего прочего можно похвалить за полностью разблокированные множители и использование высокоэффективного бесфлюсового припоя в качестве внутреннего термоинтерфейса. Однако сказать, что Ryzen оказались процессорами без недостатков, невозможно. При сопоставлении Zen с Intel Skylake в них можно обнаружить не только преимущества, но и некоторые слабые стороны, например, худшую производительность при работе с AVX2-инструкциями или более высокие задержки при межъядерном обмене данными. Устранение этих проблем наверняка стоит на повестке дня у разработчиков AMD, однако оно требует заметных изменений в микроархитектуре. Такие крупные шаги AMD пока откладывает на перспективу, когда в рамках дальнейшей эволюции процессоров Ryzen будет происходить переход на 7-нм техпроцесс, и для проведения крутых изменений в дизайне станет доступен дополнительный транзисторный бюджет. Однако прогресс в любом случае не стоит на месте, и после годового цикла разработки компания всё-таки подготовила решения для некоторых проблем, исправить которые можно было относительно просто и без каких-либо серьёзных переделок в базовом дизайне. В результате, появилась обновлённая микроархитектура Zen+, которую AMD к настоящему моменту смогла внедрить в массовые продукты.Несмотря на то, что она не преподносится производителем в качестве принципиального шага, несколько ключевых изменений в ней всё же есть. В первую очередь перемены затронули контроллер DDR4 SDRAM, производительность которого очень важна именно в случае многоядерных процессоров, – он получил официальную совместимость с более скоростными модулями памяти. Кроме того, AMD удалось улучшить подсистему кеш-памяти, которая обрела более низкие латентности, главным образом на втором и третьем уровне. К этому добавился улучшенный частотный потенциал, позволяющий процессорам с обновлённой микроархитектурой Zen+ стабильно работать на частотах, пусть и немного, но всё же превышающих 4-гигагерцовую отметку. Причём, это преимущество должно заинтересовать не только оверклокеров: новые модели Ryzen второго поколения могут похвастать более высокими штатными частотами, развиваемыми под полной нагрузкой и в турбо-режиме. Впрочем, все улучшения в Zen+ действительно проведены малой кровью и не затрагивают фундаментальных принципов работы. Хорошей иллюстрацией этого выступает тот факт, что полупроводниковый кристалл Zen+ имеет ровно тот же геометрический размер и такое же число транзисторов, как и кремний процессоров прошлого поколения. Правда при этом AMD рапортует о переводе производства на более совершенный техпроцесс. Если первые Ryzen выпускались на фабриках GlobalFoundries по 14-нм технологии с FinFET-транзисторами, то сейчас для Ryzen второго поколения стал использоваться процесс 12LP (leading performance) с более «тонкими» 12-нм нормами. Именно лучшие транзисторы и объясняют многие преимущества Ryzen второго поколения перед предшественниками. Их использование в критических участках чипа открыло пути для сравнительно лёгкого увеличения производительности за счёт экстенсивных шагов: роста частоты работы, уменьшения задержек и снижения рабочих напряжений. Однако с некоторыми моделями Ryzen второго поколения ситуация вышла двоякой. В качестве примера можно привести новый процессор Ryzen 7 2700X. Он базируется на дизайне Zen+, но рост его производительности отчасти связан с тем, что AMD попросту увеличила для него рамки теплового пакета и нарастила тактовые частоты. В то время как флагманские Ryzen первого поколения располагали расчётным тепловыделением 95 Вт, TDP нового старшего восьмиядерника AMD установлен на 10 Вт выше – в 105 Вт. Упомянуть необходимо и об ещё одном решении, за счёт которого производительность Ryzen второго поколения стала лучше. В этих процессорах появилась вторая версия технологии Precision Boost 2, отвечающей за динамическое масштабирование частоты и напряжения в зависимости от загрузки процессора. Вместо принятой ранее концепции, когда для процессора вводились две различные максимальные частоты при многопоточной и малопоточной (на одно-два ядра) нагрузке, Precision Boost 2 позволяет фирменной системе мониторинга SenseMI гибко управлять частотой вне зависимости от того, какое число ядер загружено работой. В результате, теперь реальная частота работы процессора демонстрирует близкую к линейной зависимость от количества активных ядер. Внедрение в Ryzen второго поколения технологии Precision Boost 2 позволяет новым процессорам более полно задействовать весь имеющийся в рамках теплового пакета потенциал, что особенно должно быть заметно в промежуточных состояниях, когда нагрузка на процессор носит многопоточный характер, но всё же не задействует все доступные ядра. При этом, естественно, среднестатистическое энергопотребление процессора будет выше, но это не должно восприниматься как шаг назад. Не стоит забывать, что вместе с ростом аппетитов у процессора возрастает и производительность. Вместе с изменением реакции на нагрузку в технологии Precision Boost 2 похожие улучшения затронули и функцию Extended Frequency Range (XFR). Её новая версия, XFR2, ушла от идеи наращивания частоты, когда это позволяет термический режим чипа, на некое фиксированное значение. Теперь эта функция стала гораздо более вариативной и гибкой, и в процессорах Ryzen второго поколения её функционирование больше похоже на то, как эта технология реализована в Ryzen для мобильных компьютеров. В конечном итоге предельная частота, на которую способна выводить процессоры технология Precision Boost 2, не является абсолютным максимумом. Если применяемая в платформе система охлаждения имеет достаточно высокую эффективность, то функция XFR2 может добавлять к этой частоте собственную надбавку (с шагом по 25 МГц), дающую в относительном выражении до 7 процентов дополнительного прироста. Иными словами, XFR2 динамически увеличивает устоявшуюся частоту процессора с учётом его температурного режима. Впрочем, увеличение разными способами рабочей частоты процессоров – далеко не единственное, чем примечательны Ryzen второго поколения. AMD говорит о некоторых изменениях в контроллере памяти, которые должны обеспечить совместимость процессоров с более скоростными модулями. Точно так же, как и гибридные процессоры Raven Ridge, новые Ryzen официально поддерживают DDR4-2933, правда исключительно в случае использования двух односторонних модулей, и при использовании качественных материнок, собранных на основе печатных плат с шестью слоями. Если же модули памяти имеют двухранговую структуру, или же в системе установлено четыре модуля, максимально возможная частота памяти, как и раньше, снижается. Попутно, процессоры Ryzen двухтысячной серии могут позволить использовать память в более скоростных, чем раньше оверклокерских режимах. Например, со специально подобранными модулями на чипах Samsung B-Die и платами на базе нового набора логики X470 вполне реально получить скорость DDR4-3466 и даже DDR4-3600. И это – весьма отрадное изменение на фоне того, что скорость памяти влияет на производительность процессоров Ryzen очень существенно. Ну и самое интересное: в дополнение ко всем перечисленным изменениям AMD обещает в процессорах с микроархитектурой Zen+ 3-процентное улучшение показателя IPC (числа исполняемых за такт инструкций). С учётом того, что ничего на уровне базовой микроархитектуры процессоров не поменялось, этот прогресс целиком следует списать на уменьшение задержек в кеш-памяти и контроллере памяти. Согласно данным производителя, для кэша L1 задержки снизились примерно на 13%, для кэша L2 - на 34%, для кэша L3 - на 16%. Задержки при работе DDR4 SDRAM снижены на 11%.

Модельный ряд Ryzen двухтысячной серии на данный момент состоит из четырёх процессоров, отнесённых к подгруппам Ryzen 7 и Ryzen 5. Ryzen 7 2700X – это новый флагманский процессор в семействе, который занял место, отведённое ранее двум процессорам верхнего уровня Ryzen 7 1800X и Ryzen 7 1700X. Как и раньше он располагает восемью ядрами, имеет 16-мегабайтный кеш третьего уровня и поддерживает технологию SMT. Номинальная частота этого процессора установлена в 3,7 ГГц, а благодаря Precision Boost 2 и XFR2, в малопоточных нагрузках она может достигать 4,3 ГГц. И это – заметно выше частот прошлого флагмана, Ryzen 7 1800X, имевшего базовую частоту 3,6 ГГц и максимальную – 4,1 ГГц. Ещё одно нововведение касается того, что коробочные версии Ryzen 7 2700X стали комплектоваться кулером. Ранее AMD продавала свои старшие процессоры без системы охлаждения, но теперь вместе с CPU поставляется новый мощный кулер Wraith Prism. Эта система охлаждения выглядит вполне по-взрослому: кулер имеет в своей конструкции четыре тепловые трубки и использует технологию прямого контакта. Кроме того, к нему добавлена достаточно симпатичная программируемая RGB-подсветка. Как утверждает компания AMD, Wraith Prism вполне способен удовлетворить нужды достаточно требовательных энтузиастов. По крайней мере, по эффективности он примерно соответствует популярной модели Cooler Master Hyper 212 Evo и способен рассеивать до 128 Вт тепла. При этом новый Ryzen 7 2700X стоит не так уж и дорого, особенно если вспомнить, что для Ryzen 7 1800X на момент его анонса устанавливалась рекомендованная цена на уровне $499. Новый же старший процессор имеет рекомендованную стоимость $329, что где-то на $40 дешевле старшего шестиядерного Coffee Lake, который, напомним, в комплекте поставки не имеет никакой системы охлаждения. Отдельным плюсом Ryzen 7 2700X выступает и то, что этот процессор продолжает использовать высокоэффективный внутренний термоинтерфейс на основе припоя, не требующий перед разгоном проводить процедуру скальпирования. Второй восьмиядерник второго поколения, Ryzen 7 2700 – это энергоэффективная замена для Ryzen 7 1700, которая имеет ограниченное 65-ваттной величиной расчётное тепловыделение. Такой процессор обойдётся покупателям в те же самые $299, что и его предшественник. Но зато новинка имеет более высокие частоты: 3,2 ГГц – базовую и 4,1 ГГц – максимальную. Это на 200-400 МГц выше, чем было у энергоэффективного восьмиядерника прошлого поколения, поэтому вполне очевидно, что новый процессор заметно быстрее. В комплект с Ryzen 7 2700 так же входит кулер с RGB-подсветкой, но на этот раз это более простая модель Wraith Spire. Как и его старший и более дорогой собрат, Ryzen 7 2700 обладает полностью разблокированными множителями, что может сделать его достойным выбором под разгон. Вместе с парой восьмиядерных процессоров в число новинок на архитектуре Zen+ вошли также и процессоры с шестью ядрами серии Ryzen 5. Старшая модель в этой паре, Ryzen 5 2600X, имеет базовую частоту на уровне 3,6 ГГц и способна самостоятельно разгоняться до 4,2 ГГц. Это значит, что прирост частоты по сравнению с шестиядерниками прошлого поколения составляет порядка 100-200 МГц. Шестиядерные процессоры, как и флагманы, имеют L3-кеш объёмом 16 Мбайт. В комплект поставки входит кулер Wraith Spire без подсветки. Вместе с этим Ryzen 5 2600X оказался дешевле, чем Ryzen 5 1600X, на $20. Но наиболее интересный с точки зрения массового рынка чип – это, вне всяких сомнений, Ryzen 5 2600. До недавних пор самым продаваемым процессором AMD являлся Ryzen 5 1600, и новый Ryzen 5 2600 вполне может занять его место. Для этого есть все предпосылки. Новый младший шестиядерник стал даже дешевле своего предшественника из первого поколения, но в то же время получил более высокие тактовые частоты. Базовая частота 3,4 ГГц и максимальная частота в турбо-режиме 3,9 ГГц – это на 200-300 МГц быстрее, чем было раньше. Но есть и изменение в худшую сторону: комплектный кулер, идущий с Ryzen 5 2600, заменён на примитивную модель Wraith Stealth, разгон с которой окажется, скорее всего, невозможен. Это значит, что тем, кто захочет приобрести младший шестиядерник под разгон, стоит задуматься и о покупке более производительной системы охлаждения. Только в этом случае потенциал Ryzen 5 2600, наряду со старшими собратьями обладающего свободными множителями и имеющего эффективный внутренний термоинтерфейс, получится раскрыть в полной мере.

Для оценки производительности процессоров в общеупотребительных задачах мы воспользовались тестовым пакетом Futuremark PCMark 10 1.0.1275, который моделирует работу пользователя в реальных распространённых современных офисных программах и приложениях для создания и обработки цифрового контента. Свежая версия этого бенчмарка оперируют тремя сценариями: Essentials (запуск типовых офисных приложений и открытие файлов, просмотр веб-сайтов, трансляция видео-конференций), Productivity (работа с текстовым редактором и электронными таблицами) и Digital Content Creation (редактирование фотоматериалов, редактирование видео, рендеринг и визуализация). Для оценки комплексного быстродействия в игровом 3D был использован тест Futuremark 3DMark Professional Edition 2.4.4264, в котором мы воспользовались новой сценой Time Spy Extreme, имеющей улучшенные оптимизации под платформы с многоядерными процессорами.

До недавних пор производительность платформ, оснащённых современными процессорами, в подавляющем большинстве актуальных игр определялась возможностями графической подсистемы. Однако произошедший за несколько последних лет бурный рост производительности игровых видеокарт привёл к тому, что теперь нередко производительность стала ограничиваться не столько видеокартой, сколько центральным процессором. В результате зависимость частоты кадров от мощности CPU теперь отлично можно проследить в абсолютно реальных, а не искусственно созданных условиях: в FullHD-разрешении 1920 × 1080 и с максимальными настройками качества изображения.

Задачей, которая наиболее чувствительно реагирует на наращивание процессорного параллелизма, традиционно выступает финальный рендеринг в пакетах трёхмерного проектирования и моделирования. Скорость рендеринга мы тестировали в трёх популярных рендерерах: Corona 1.3, где измеряли время, затрачиваемое на рендеринг стандартной сцены BTR, широко используемой для измерения производительности; в Blender 2.79b, где проверялась продолжительность построения финальной модели из Blender Cycles Benchmark rev4; и в V-Ray 3.57.01, скорость в котором тестировалась в стардартном бенчмарке V-Ray Benchmark. Следующая тестовая задача – обработка изображений. Здесь используются Adobe Photoshop Lightroom Classic СС 7.3 и Adobe Photoshop CC 19.1.3. В первом случае тестируется производительность при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой FujifilmX-T1. Во втором - производительность при обработке индивидуальных графических изображений. Для этого измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой. Для тестирования скорости обработки видео мы пользовались двумя современными кодерами. В x264 r2851 выполнялось тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с. Аналогично в x265 2.7+344 8bpp было проведено тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется тот же видеофайл, что и в тесте скорости транскодирования кодером x264. Исследование скорости при нелинейном видеомонтаже выполнялось в популярном пакете Adobe Premiere Pro CC 12.1.0. В нём мы измеряли время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов. Для измерения быстродействия процессоров при компрессии информации мы выбрали архиватор 7-zip 18.05. Измерялось время, затрачиваемое на сжатие по алгоритму LZMA2 с максимальной степенью компрессии директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Ещё один счётный алгоритм, быстродействие которого представляет огромный практический интерес – криптография. Для проверки производительности в этом случае мы воспользовались приложением VeraCrypt 1.22.9, в котором задействовали тройное шифорование Kuznyechik-Serpent-Camellia. В качестве примера ещё одной вычислительной задачи мы взяли расчёт шахматных партий. В тесте использовался самый популярный на данный момент шахматный движок Stockfish 9 и позиция «1q6/1r2k1p1/4pp1p/1P1b1P2/3Q4/7P/4B1P1/2R3K1 w». Ещё один тест, создающий многопоточную нагрузку – измерение времени компиляции в Microsoft Visual Studio 2017 (15.7.3) крупного MSVC-проекта, в роли которого выступает профессиональный пакет для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.

Ryzen 7 2700X и Ryzen 7 2700 – процессоры с различным классом тепловыделения. Ryzen 7 2700 – это энергоэффективный чип с 65-ваттным тепловым пакетом. Ryzen 7 2700X же имеет TDP на уровне 105 Вт, и это больше тепловыделения любых других массовых процессоров для актуальных платформ. Однако стоит напомнить, что характеристика TDP, декларируемая AMD, в реальности мало что значит. Определение, даваемое этой величине самим производителем, звучит как «максимальная тепловая мощность, которую может рассеивать процессор в течение термически значимого периода времени при работе с обычным коммерческим программным обеспечением». Иными словами, чтобы понять, насколько горячими стали процессоры Ryzen 7, относящиеся к двухтысячной серии, нужно практическое измерение – полагаться на официальные данные сложно. Используемый нами в тестовой системе цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет контролировать потребляемую и выдаваемую электрическую мощность, чем мы и пользуемся для измерений. На графике ниже приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное сразу «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается. С потреблением в простое всё ясно. Сами процессоры в покое потребляют очень мало, и электроэнергия в основном расходуется материнской платой, видеокартой, памятью и накопителем. При нагрузке без AVX/AVX2-инструкций потребление системы на базе Ryzen 7 2700 оказывается между Core i5-8600K и Core i7-8700K, а потребление Ryzen 7 2700X значительно превышает потребление любых других современных процессоров. Как следует из результатов теста, здесь реальное тепловыделение Ryzen 7 2700 составляет порядка 80 Вт, а Ryzen 7 2700X – около 155 Вт. Получается, что несмотря на перевод производства на 12-нм техпроцесс, новые процессоры показатели тепловыделеня и энергопотребления не улучшили. Добавление к нагрузке AVX-инструкций приводит к тому, что потребление у интеловских процессоров значительно вырастает. Связано это в первую очередь с тем, что микроархитектура Core позволяет исполнение двух AVX-инструкций за такт, в то время как процессоры Zen работают вдвое медленнее. Тем не менее, Ryzen 7 2700X остаётся более прожорливым по сравнению с Core i7-8700K и лишь формально 65-ваттному Ryzen 7 2700 удаётся посоперничать в экономичности с 95-ваттным Core i5-8600K. Хотя новый техпроцесс помогает новым CPU потреблять на 10-15 процентов меньше по сравнению с предшественниками на равных тактовых частотах и напряжениях, в реальности ситуация иная. Как правило, энергопотребление новых CPU увеличилось, что связано с произошедшим ростом тактовой частоты. Впрочем, нужно понимать, что по соотношению «производительность на ватт» новые процессор совсем не хуже предшественников, ведь наряду с ростом энергетических аппетитов симметрично выросло и быстродействие.

Честно говоря, до сих пор разгон процессоров Ryzen нельзя было назвать какой-то особенно плодотворной темой. Если говорить о процессорах прошлого поколения, то почти весь частотный потенциал, заложенный в микроархитектуре Zen, задействовался у них в штатном режиме. Типичным максимальным разгоном для Ryzen тысячной серии являлось достижение частот порядка 3,8-4,0 ГГц, что было сравнительно неплохо лишь для младших модификаций CPU, а у старших восьмиядерников почти не повышало производительность относительно номинала. С выходом Zen+ забрезжила некоторая надежда на исправление ситуации. Действительно, процессоры нового поколения переведены на более совершенный технологический процесс с 12-нм нормами, одним из ключевых улучшений в котором называется как раз рост предельной частоты. Однако практическая проверка показывает, что особые иллюзии относительно оверклокерских возможностей Ryzen 7 2700X и Ryzen 7 2700 питать всё же не стоит. Их потолок разгона при условии использования обычных методов охлаждения, 4,0-4,2 ГГц, всего лишь на 100-200 МГц дальше, чем у предшественников. Например, наш тестовый экземпляр восьмиядерного Ryzen 7 2700X при использовании замкнутой системы жидкостного охлаждения NZXT Kraken X72 смог разогнаться всего до 4,1 ГГц. Для обеспечения стабильности процессора в таком состоянии напряжение питания пришлось увеличивать до 1,35 В с попутным выбором режима Level 4 Load-Line Calibration. Столь сдержанный разгон означает, что разгонять Ryzen 7 2700X нет почти никакого практического смысла. В номинальном режиме технологии Precision Boost 2 и XFR2 способны удерживать его частоту в зависимости от нагрузки в диапазоне 3,95-4,35 ГГц, и будет ли синхронный разгон всех ядер до фиксированных 4,1 ГГц более эффективным вариантом – очень спорный вопрос. Примерно до аналогичных пределов разогнался и Ryzen 7 2700. Частота, на которой удалось добиться стабильного функционирования этого CPU, составила аналогичные 4,1 ГГц. Однако в данном случае нам удалось ограничиться более сдержанным увеличением напряжения. Указанная частота была взята при установке V CORE в 1,35 В. Старший и младший восьмиядерники Ryzen второго поколения разгоняются примерно одинаково, и это – весьма примечательный факт. Имея на руках процессор Ryzen 7 2700, достигнуть уровня производительности Socket AM4-флагмана вполне возможно. Этим он и привлекает: в случае Ryzen 7 2700 сэкономить на покупке, а затем вернуть себе недостающие возможности процессора через разгон – вполне реалистичный сценарий. Единственный момент: в этом случае мы крайне не рекомендуем пытаться сократить бюджет сборки за счёт материнской платы и кулера: от них во многом будет зависеть успех оверклокинга.