Долгожданное воскрешение AMD: тест-драйв Ryzen

За последний год вы привыкли к нашим вступлениям: мол, ничего нового, типовое железо, посмотрим, что интересного сделали инженеры с корпусом, охлаждением, бла-бла-бла. Меж тем на рынке таки появилось новое. Вернее, как «новое»? Хорошо забытое старое. Компания AMD в 2017 году показала много всего интересного, и мы, наконец, собрали собственный стенд на базе «красного» железа и готовы ответить на все вопросы.

Проблема с отсутствием конкуренции поставила рынок железа на колени. Мало того, что и в сфере процессоров, и в сфере видеокарт производителей, фактически, по двое, так ещё одной компании приходится отдуваться и за CPU, и за GPU. Без новых продуктов соревноваться с такими богатыми гигантами, как Intel и NVIDIA очень тяжело. Первые приблизительно 5-7 лет назад захватили рынок из-за удачной архитектуры Core i-серии и ошибок в планировании AMD, вторые — методично работали с софтом и игроделами, не забывая и про качественные улучшения в железе. В итоге без мощных новинок у «красных» не было ресурсов на разработку чего-то прорывного, а без этого самого прорывного — денег.

Порвать этот порочный круг рынку PC-железа помогли, как ни странно, консоли. Огромные заказы на APU от Sony и Microsoft позволили AMD найти силы и средства на очередной рывок. Специализированные чипы для Nintendo (на Wii и Wii U) хоть и стоили не так дорого, но закупались в неприличных масштабах: в сумме их продано порядка 140 млн. единиц.

Новая энергоэффективная архитектура видеокарт Polaris не била рекорды производительности, но позволила отхватить заметную долю в среднем сегменте рынка. Чуть позже, с новым бумом криптовалют, подоспели и майнеры, традиционно отдающие предпочтение «красному» железу. Ещё немного в копилку…

Так, шаг за шагом, постепенно отвоёвывая позиции то там, то тут, компания AMD смогла вернуться на рынок высокопроизводительного железа. AMD Ryzen, его старший брат Threadripper, долгожданная Vega… Всё как 15 лет назад, когда гиганты в области CPU и GPU бились за рынок по-настоящему, озлобленно, до крови.

Минутка истории: бесконечное противостояние Intel и AMD

Началом «великой процессорной битвы» официально можно считать середину 90-х, когда появились первые процессоры AMD, основанные не на микрокоде Intel. В 96-м AMD окрепли настолько, что выкатили свою собственную разработку: AMD k586 (позже переименованный в K5). Его RISC-ядро было быстрее Pentium’ов тех времён по чистой арифметической производительности.

С этого момента процессорная история больше напоминает военные хроники и гонку вооружений 60-70-х гг.:

• Intel в 1997 году выпускает Pentium MMX с новым набором инструкций, дающим значительные преимущества при целочисленных вычислениях и поднимает частотную планку до 233 мегагерц? AMD отвечает моделью К6 с поддержкой этих самых ММХ и увеличенной частотой.
• Intel подтягивает «тяжёлую артиллерию» в виде Pentium II с рекордной частотой в 300 мегагерц, и интегрированной на кристалл кэш-памятью второго уровня объёмом до 512 килобайт — на фронте затишье, враг подавлен на целый год.
• В 1999 АMD берёт реванш, выкатывая в розницу своё новое поколение процессоров K7 (причём сразу после анонса, не дав Intel подготовить ответ), получивших собственное и ныне знаменитое имя Athlon. У новинки не было практически ничего общего со «старичками» K5 и K6, а главное — не было их недостатков.
• Финальную точку в «битве за гигагерц» поставила всё же AMD, анонсировала и выпустив в продажу процессор соответствующей частоты. Intel в попытке не потерять лицо тоже анонсирует гигагерцовый Pentium III, но до прилавков модель не доходит — создать её в кремнии спецы из Пало-Альто не смогли.
• А что же дальше? А дальше, как и в любой гонке вооружений, обе стороны в лучших традициях поговорки «худой мир лучше доброй войны» продолжали неспешно наращивать мощности и технологии. Противостояние компаний продолжается и даже принимает неожиданный оборот — Intel в 2009 году выплачивает конкуренту $1,25 млрд компенсации в рамках судебных тяжб и сложной антимонопольной политики.

AMD Ryzen: что внутри, что изменилось

Intel не просто так носятся со своим «Тик-Так», как с золотыми яйцами. Сначала нововведения, потом их перенос на новый техпроцесс — это удобно. Вдвое меньше пространства для ошибок. В этом плане у AMD была ситуация хуже некуда: за одну итерацию им пришлось перейти сразу и на новую архитектуру, и радикально уменьшить техпроцесс, так как 32/28 нанометров не выдерживают никакой критики в 2017-то году.

Для сотворения чуда был приглашён микропроцессорный архитектор Джим Келлер. В мире CPU он что-то вроде Джона Кармака, Уоррена Спектора, Харви Смита, ну или, на худой конец, Хидео Кодзимы, если имена выше вам ни о чём не говорят. Опытный визионер, умеющий не только видеть картину в целом, но и с маниакальной детальностью изучать каждый её аспект. Он уже работал над прорывными (для своего времени) AMD K8 и Apple A4/A5. Заданный им курс, обычно, держится ещё несколько лет, так как архитектура — это больше, чем просто конкретный процессор. Это философия, концепция, дизайн, идея, стратегия. Всё и сразу.

Так вот, в соответствии с новой архитектурой AMD полностью переработали «внутренний мир» процессоров. Если там что и осталось от старых «Экскаваторов» да «Паровых катков» — то это базовые конструкции, которые нет смысла менять. Решить предстояло массу вопросов. Главная претензия к старым процессорам — низкая производительность в однопоточном режиме и неприличное потребление энергии / выделение тепла. В новых и то и то перешло на качественно новый уровень: производительность ядра на один такт выросла более чем на 50% по сравнению с предшественником.

Сами изменения лежат очень глубоко в основе процессора и исправляют некоторые исторические просчёты. Когда Intel показывали первые i7 с гиперпоточностью, AMD решили, что сделают ставку на честные ядра. В итоге там, где у i7 было 4 ядра и 8 потоков, у AMD было 8 ядер, собранных в группы по 2 штуки. Общий кэш, общий модуль операций с плавающей точкой… Возможно, для определённого вида задач такой подход и был оправдан, но на рынке оказалось неожиданно мало софта, который работал на AMD лучше, чем на Intel.

Ryzen — другой. Да, в нём ядра тоже объединены в кластеры (уже по 4 штуки), но каждое — полноценно по своей сути. Внутренних изменений тоже миллион, и все они проведены не наобум, а с чётким пониманием: что это за технология или элемент процессора, как она применяется конкурентами, какие у неё плюсы и минусы.

В частности, у Ryzen появился кэш микроопераций и новый предсказатель ветвлений. Первый ускоряет выполнение повторяющихся команд и снижает нагрузку на декодер x86_64-инструкций, второй — помогает осуществлять предварительную выборку команду и данных, которые будут использоваться в дальнейших расчётах, тем самым снижая внутренние задержки и простои отдельных исполнительных блоков.

Производительность с вещественными числами и в тяжелых условиях тоже подтянули: короткий конвейер, который был «фишкой» прошлых серий и выстрелил во времена неудачных P4, наконец, канул в лету. Теперь всё как у Intel — сравнительно длинный пайплайн и высокая эффективность при сложных расчётах. А улучшения в области предсказания ветвлений и зависимостей нивелировали негативные стороны этого решения (большие задержки при кэш-промахах).

Отдельного внимания заслуживает способ общения элементов внутри процессора. Если говорить грубо и аналогиями, в AMD взяли наработки из мира видеокарт, масштабировали их для процессоров и материнских плат и внедрили в оные. Теперь ядра процессора, их кластеры, кеш-память, оперативка и остальные элементы PC общаются через шину InfinityFabric с пропускной способностью до 500 Гбайт в секунду.

А ещё AMD создали свой гипертрединг. Зовётся он SMT, и по различным тестам от включения этой фичи прирост результатов выше, чем аналогичный у конкурента.

В сумме: у процессора новое всё. Ядра, то, как они взаимодействуют, их внутреннее устройство, чипсет и философия. Внесённые изменения радикально увеличили производительность на такт и Ватт — теперь она не уступает конкурентам. И это здорово. И да, к слову, «битву за гигагерц» AMD выиграли именно под предводительством генерала Джима Келлера.

Тестовый стенд

Наш тестовый PC — не самый топ архитектуры Ryzen, а скорее вариация на тему «разумный выбор». Для экспериментов у нас есть сразу два процессора: Ryzen 7 1800X (понижая частоты через настройки в UEFI материнской платы его можно будет «превратить» в 1800, 1700X и 1700) и Ryzen 5 1600 — самый популярный в России «середнячок».

Оба варианта будут охлаждаться при помощи популярной «башни» Cooler Master 212 Hyper LED. Конструкции кулера, чтоб не соврать, лет 10 точно, и все это время её модель совершенствовалась и оптимизировалась под современные процессоры. В последнем издании из коробки есть крепление под AM4 — редкость, несмотря на то что Ryzen уже полгода на рынке.

Оперативная память — в ассортименте, будем тестировать зависимость производительности системы от скорости памяти. Тут и «классические» модули DDR4-2400/2666, и середнячки на 3000 МГц, и высокоскоростные 3333. Экстремальные железки (4000 МГц и выше) мы брать не стали: их соотношение цены к приросту производительности выходит за все рамки разумного.

Остальное железо — под стать основе сборки. Материнская плата — ASUS B350 Plus. Не флагман, но функционально (в плане поддержки железа, технологий, разгона, etc.) отличий практически нет. X-чипсет — это премиум-сегмент, для тех, кому не только «ехать», но и «шашечки» подавай: много видеокарт, накопителей, USB-портов, красивые подсветочки. Нам и так хорошо.

С тестовой видеокартой вы уже знакомы: злобная GeForce GTX 1080 Ti с разгоном. Почему мы не использовали Vega 64? Потому что слона надо есть по частям, всего за одну статью не расскажешь. А ещё существует такой термин, как «загрязнять исследование».

Чтобы исключить влияние одного железа на другое сегодня мы помучаем игры новым процом со старой видеокартой, а в следующий раз — сравним производительность новой архитектуры «красных» с равной ей по мощности карточкой «зелёных».

За хранение данных, отсутствие «бутылочного горлышка» и работу ОС отвечает могучий SSD Kingston KC1000 на 480 ГБ. Подключение через M.2 PCI-Express 3.0×4, протокол NVMe, и безумные скорости работы (до 1,6 гигабайт в секунду на запись и больше 2 — на чтение).

Всё это упаковано в стильный модульный системник MasterCase 6 и запитано от БП MasterWatt 700 Lite, оба производства Cooler Master.

Бенчмарки в синтетике и играх

Тестируем систему с разной памятью в классических бенчах: TimeSpy, FireStrike. Их результаты вы привыкли видеть и можете трезво оценивать рейтинги. О специализированных тестах — чуть позже.

Результаты предсказуемы: выше частота оперативки — больше циферок на счёте. Повторяем испытания…

Аналогично. Ответ на вопрос «почему» кроется в той самой шине InfinityFabric. Её тактовая частота (а значит и пропускная способность) напрямую зависит от применяемой оперативки. Поставили модули 2666 МГц — замедлили работу внутрипроцессорных кэшей и увеличили внутренние задержки. 3333 МГц — всё летает. С одной стороны — негативный фактор, требуется высокоскоростная оперативка. С другой — во многом проблему решает нашей к ней отношение. Ведь это можно рассматривать не как ограничение, а как возможность. Возможность сравнительно недорого увеличить производительность процессора без разгона. К тому же, у Intel быстрая память доступна только процессорам с разблокированным множителем на материнках премиум-линейки.

Результаты в играх аналогичным образом зависят от типа используемой памяти:

Отдельные синтетические тесты для различного вида нагрузок показывают, что производительность в простых операциях (где прошлые поколения были традиционно слабы) поднята на качественно новый уровень. Несколько хуже дела обстоят с применением самого последнего поколения инструкций AVX2 и при работе с вещественными числами, но на практике это имеет мизерное значение.

Процессоры Intel эволюционировали последние 5 лет, прибавляя в год по 5-7% реальной производительности. Софт же за это время практически не изменился, и преимущества от лучшей поддержки «синими» передового набора инструкций лежат в той сфере, которая ну очень далека от домашнего применения. У профи, как правило, есть жирные бюджеты и на специализированный софт, который выжмет разницу, и на процессор профессиональной серии. А это уже зона ответственности Threadripper’а. В играх же, работе в том же фотошопе и любительской видеоредактуре Ryzen по соотношению цены и производительности легко выбьет дурь из любого конкурента, ещё и на мороженое останется.

Перспективы на рынке

AMD, как в свои лучшие годы, показала, как надо делать финансово привлекательные модели. Не потому что на них написано «8 ядер» или «4,7 ГГц» — AMD FX-9590 от этого не становился лучше — а потому, что реальная производительность рвёт и мечет. Ryzen оказался настолько крут, что актуальные модели Intel профессиональной линейки сливали «домашнему» процессору в рендеринге и играх в 4K.

Производительность самых популярных версий (R5 1600 и R7 1700) практически идеальна для своей ценовой категории. Киберспортсмены с небольшими бюджетами и дальше собираются на «гиперпнях», а вот всем желающим «красиво и недорого» играть в Full HD или более высоких разрешениях AMD подарила классные модели.

Во все времена лагерь «красных» отличался бережным отношением к кошельку пользователя: нередко новые модели заводились на «старых» материнках с небольшими ограничениями по фичам и простым патчем BIOS’а, и пока компания не планирует прекращать эту славную традицию. То есть сборки «на вырост» в этом плане хороши.

Да и перспективы у текущих Ryzen не так уж плохи — игроделы вроде как поворачиваются лицом к многопоточным вычислениям. Архитектуры Ryzen и Vega, скорее всего, лягут в основу следующего поколения консолей, и вообще. Текущее поколение железа что от синих, что от красных жжёт напалмом и вряд ли потеряет актуальность года через 3-4. Просто придут новые стандарты: DDR5 и, скорее всего, PCI-Express 4.0. А там видно будет. Может, 4K спустится в массы?

Проблемы… Объективных — нет. Субъективные, простите за тавтологию, субъективны. Из-за новизны архитектуры и достаточно плотной «упаковки» производительности в железо пространства для пользовательского манёвра почти не осталось. AMD и так совершили технологическое чудо, просить от них большего несколько нагло с нашей стороны. Гонится Ryzen слабо (~ на 15% выше заводского «саморазгона»), 4,1−4,2 ГГц на воздухе — максимум. Это вам не сумасшедшие разгоны SandyBridge с 3,4−3,7 ГГц до 5.0−5.2 без азота или водянки.

Общие частоты и потенциал к их дальнейшему увеличению пользователем обязательно подтянут в процессе полировки архитектуры, тем более что Ryzen+ выйдут уже в следующем году.

Архитектура года

Выход AMD Ryzen не просто «всколыхнул рынок». Он заставил зашевелиться ожиревшего и обленившегося гиганта Intel. И знаете, что сделали «синие»? Снизили цены. Это можно считать знаком качества — значит продукция конкурента так хороша, что приходится демпинговать. Мало того, процессоры Ryzen вынудили Intel пойти на ещё большие уступки пользователям.

Впервые за почти 7 лет существования Core i-серии Intel поменяет продуктовые линейки и их наполнение. Собственно, процесс уже пошёл. На платформу для энтузиастов добавились камни «попроще», с прицелом на апгрейд.

Консьюмерскую линейку и вовсе ждут потрясения. Топовыми i7 станут шестиядерники, i3 и младшие «пеньки» получат по 4 ядра. В среднем сегменте людям вернут отнятую маркетологами гиперпоточность. Понимаете, какие надо было злые и перспективные железки выкатить, чтобы гигант зашевелился?

Кому понравится Ryzen:

В первую очередь — геймерам, которые хотят получить лучшее из возможного за разумные деньги. Игра на максимальных настройках с высоким разрешением — это про Ryzen 7. Он и видеокарту нагрузит, и корявый код Watch_Dogs 2 переварит. Ryzen 5 — отличный кандидат для «ультры» в FullHD.

Порадует железо и фрилансеров, работающих с графикой. Потрясающая производительность на рубль, особенно при загрузке процессора «под завязку»: пакетная обработка фото, применение спецэффектов к видео, монтаж и цветокоррекция, рендеринг — родная стихия для новых процессоров AMD.

В каких случаях стоит выбрать Intel:

• У вас бесконечно много денег и вы готовы покупать всё самое новое и самое свежее раз в 9-12 месяцев.
• Вы — начинающий киберспортсмен, накопивший 15 тысяч на апгрейд компа «под контру»; Pentium G объективно лучше справится с высокими FPS на низких настройках, чем Ryzen 3, в основном из-за тактовых частот.
• Вы собираете Hackintosh.
• Вы точно знаете, что будете использовать софт, который активно применяет векторные инструкции AVX2.
• Вы — фанат разгона, и на частотах ниже 5 ГГц жизнь не мила.

Какие особенности следует учесть при сборке PC на базе Ryzen:

• Производительность сборки будет зависеть не только от модели CPU, но и от частот выбранного набора оперативной памяти. Оптимальный вариант — DDR4 3000 или 3200 МГц.
• Разгонный потенциал невелик: больше 15-20% от имеющихся «максимумов» выжать из железа не выйдет. Зато разгон есть на всех моделях и даже на бюджетных материнских платах, не надо отдавать лишних 150-200 баксов за саму возможность немного поднять частоты.
• Аксессуаров пока маловато. Выбор кулеров сильно ограничен, скобки от AM2/AM3 не подходят. Многие вендоры (та же Noctua) готовы прислать к имеющимся моделям набор креплений по почте, если вы предоставите чек о покупке кулера и процессора, но это + 15-30 дней ожидания.

Что в итоге?

AMD совершили то, что раньше считалось практически невозможным. Разом сократили отставание в несколько лет, да ещё и больно-больно щёлкнули по носу лидеру. Несколько раз подряд. Одной линейкой продуктов. Волей-неволей просыпается уважение.

За общий вклад в развитие компьютерного «железа», возрождение конкуренции и интереса к рынку CPU компания AMD получает награду «Царь горы» — с такой архитектурой она этого заслуживает. Никто в 2017 не сделал больше для мира PC, чем создатели Ryzen.

Источник: 4pda.ru