Тестирование процессора AMD Ryzen 9 7950X3D для платформы АМ5: универсальный топовый процессор для игр и работы03.05.2023 10:00

Тестирование процессора AMD Ryzen 9 7950X для платформы АМ5

В прошлом году компания AMD выпустила уникальный для своего времени процессор Ryzen 7 5800×3D, который отличался от остальных моделей серии дополнительной кэш-памятью третьего уровня в отдельном кристалле, присоединенном к вычислительному сверху. Реализация новой технологии установки кэш-памяти в вертикальный стек позволила значительно увеличить общий объем L3-кэша, доступного для всех восьми ядер чиплета. Этот CPU был нацелен на игровые ПК, и дополнительные 64 МБ кэш-памяти в играх оказались весьма полезными, судя по результатам тестов — многое зависит от конкретной игры, но в некоторых проектах этот дополнительный кэш обеспечил прирост производительности в несколько десятков процентов — это при той же или даже меньшей тактовой частоте.

Но это было лишь самое начало, обкатка технологии. AMD явно разрабатывала трехмерный кэш с прицелом на будущее — чтобы производить отдельные кристаллы L3-кэша, используя более проработанные и менее дорогие производственные процессы, чтобы оптимизировать себестоимость продукции. В этот раз они изначально поставили целью внедрение технологии в процессоры серии Ryzen 7000, и выпустили сразу три модели семейства Ryzen 7000×3D со вторым поколением 3D V-Cache, сначала пару топовых моделей: 12- и 16-ядерник Ryzen 9 7900×3D и Ryzen 9 7950×3D, а позднее еще и восьмиядерный Ryzen 7 7800×3D — прямой последователь прошлогодней модели 5800×3D. Все эти процессоры имеют в своей основе аналогичные чипы из серии X, но с добавкой отдельного кристалла с 64 МБ кэш-памяти третьего уровня на один из чиплетов, и в итоге общий объем L3-кэша у них составляет весьма немалые 128 МБ.

Сегодня мы рассматриваем наиболее производительный вариант из них — очередную флагманскую модель Ryzen 9 7950×3D, которая предлагает 16 ядер Zen 4 в двух чиплетах, хотя дополнительный кэш присоединен только к одному из них. Подробнее мы остановимся на таком решении чуть позднее, а в целом определим, настолько ли хорошим получился Ryzen 9 7950×3D, смог ли он опередить предыдущие процессоры серии Ryzen 7000 и лучшую из распространенных моделей Core 13-го поколения Intel, а также попробуем понять, для кого он лучше всего подходит, исходя из результатов нашего тестового набора.

Дополнительный трехмерный вертикальный кэш (3D V-Cache) отлично работал в играх на Ryzen 7 5800×3D, пользователи получили немалый прирост частоты кадров во многих играх, ведь они зачастую сильно зависят от скорости памяти/кэша и могут эффективно использовать дополнительный кэш для повышения производительности. Но есть игры, которые не особенно нуждаются в дополнительном кэше, упираясь больше в сами вычислительные способности многоядерных CPU (например, некоторые стратегии). К сожалению, дополнительный кэш не дает автоматического преимущества во всех играх, и перед покупкой процессора неплохо заранее узнать, ускоряются ли на нем конкретные игры и приложения, которые интересны пользователю.

Выпуск процессоров Ryzen с дополнительным кэшем явно нацелен на устранение самого важного из не таких уж частых случаев отставания от топового процессора серии Raptor Lake компании Intel. Улучшение серии Ryzen 7000 при помощи большего объема кэша третьего уровня должно привести топовый CPU компании AMD как минимум к паритету с Core i9–13900K и в играх и в тяжелых приложениях. Поэтому можно уверенно сказать, что сегодня мы рассматриваем в среднем самый мощный настольный процессор компании — Ryzen 9 7950×3D. Интересно, что рекомендуемую цену топовому CPU назначили ровно такую же, что была у Ryzen 9 7950X в начале продаж — $700. Ключевое слово тут — «была», потому что из-за жесткой конкуренции тогда пришлось ее снижать на $50-$70. Более того, в западных странах уже и X3D-процессоры продаются дешевле рекомендованных цен.

Восьмиядерный Ryzen 7 5800×3D, который был единственной моделью с таким кэшем в прошлой линейке, позволил достать по производительности в играх топовый процессор конкурента — Core i9–12900K. В этот раз у процессоров с дополнительным кэшем такая же задача — хотя процессоры архитектуры Zen 4 примерно соответствуют конкурирующим моделям Intel, в играх Raptor Lake всё же остался лидером. И в этот раз 3D V-кэш снова должен помочь прибавить именно в игровой производительности. Прошлогодний 5800×3D был примерно равен в играх Core i9–12900K, но он имел всего восемь ядер и проигрывал процессорам Alder Lake в многопоточных задачах. В этот же раз AMD решила улучшить игровую производительность, но не потеряв слишком сильно в тяжелой многопоточной. Более того — были анонсированы три модели с 3D V-кэшем: 16-ядерная, 12-ядерная и 8-ядерная. В остальном, X3D-процессоры ничем не отличаются от других процессоров компании под Socket AM5, включая поддержку памяти DDR5–5200, а также PCI-Express 5.0 не только для графики, но и для NVMe-накопителя.

С маркетинговой точки зрения важно, что Ryzen 9 7950×3D нацелен уже не просто на геймеров, а на тех любителей игр, кто использует еще и требовательные рабочие приложения, в которых важна высокая частота, а не только дополнительный кэш. В отличие от Ryzen 7 5800×3D, которому не хватает производительности в вычислительных задачах по сравнению с обычным Ryzen 7 5800X из-за более низких частот, в новых топовых Ryzen 9 7000×3D применяются неоднородные ядра, часть из которых имеет более высокую тактовую частоту и падение вычислительной производительности в целом должно быть ниже. Сегодня мы и узнаем, насколько именно.

Особенности дополнительной кэш-памяти

В этот раз мы не будем приводить все подробности об архитектурных изменениях в процессорах серии Ryzen 7000, основанных на ядрах Zen 4 — обо всем этом максимально подробно написано в обзоре топовой версии процессора без дополнительного кэша — Ryzen 9 7950X. А вот об интересных особенностях моделей с дополнительным кристаллом кэш-памяти обязательно нужно поговорить.

О самой по себе чиплетной организации семейства Ryzen 7000 мы уже писали неоднократно, топовые решения имеют два кристаллами с вычислительными ядрами и кристаллом ввода-вывода (IOD), а младшие решения с восемью ядрами и меньше имеют один вычислительный чиплет. В первом поколении дополнительной кэш-памяти AMD упростила задачу, выпустив только Ryzen 7 5800×3D, имеющий лишь один активный вычислительный чиплет с восемью ядрами, а во второй версии решили пойти на компромисс, выпустив и более многоядерные процессоры, но с некоей изюминкой в виде неоднородности ядер — лишь один кристалл имеет 3D-кэш, а второй там ровно такой же, что и в обычной модели Ryzen 9 без кэша. Подобный асимметричный дизайн означает, что к восьми ядрам из первого кристалла привязаны 96 МБ L3-кэша, а к другим — привычные 32 МБ. Конечно же, чиплеты соединены при помощи Infinity Fabric Interconnect и имеют доступ к памяти друг друга, но это замедляет доступ.

Также два чиплета с ядрами отличаются и по частотным характеристикам, ведь присоединение кристалла с кэшем ограничивает напряжение и максимальную тактовую частоту, которые можно достичь — на уровне порядка 5,2–5,3 ГГц, и по сравнению с максимальной тактовой частотой обычного чиплета в 5,7 ГГц, разница в пиковой производительности получается немалой. AMD намеренно включила два разных типа чиплетов в Ryzen 9 7000×3D, чтобы гарантировать максимальную возможную производительность, обеспечив приложения любым типом ядер на выбор, чтобы лучше соответствовать их потребностям. По мнению компании, внедрение лишь одного кристалла с кэшем обеспечивает оптимальный баланс для максимальной производительности в разных типах нагрузок, игровых и рабочих. Приложения и игры, которые получают пользу от большей кэш-памяти, будут исполняться на кристалле с 3D-кэшем, а остальные воспользуются обычными ядрами второго.

Вертикальный 3D-кэш — это 64 МБ быстрой статической памяти (SRAM), которая расположена в стеке над одним из вычислительных чиплетов архитектуры Zen 4 — над кремнием со своими 32 МБ L3-кэша прямо в вычислительном чиплете. Кристалл с 3D-кэшем назван L3D и расширяет объем L3-кэша для восьми ядер в соответствующем чиплете CCD втрое — от 32 МБ до 96 МБ. Как показывает практика, увеличение объема L3-кэша сильно сказывается на производительности в некоторых задачах, особенно в играх, но не только. Кристалл 3D-кэша присоединен к вычислительному чиплету Zen 4 при помощи переходных отверстий TSV — это вертикальные соединения, проходящие через кремниевую подложку. Они позволяют добавить большой объем кэш-памяти третьего уровня на отдельном кристалле к вычислительному. L3D при этом работает на той же частоте и при том же напряжении, что и L3-кэш на вычислительном кристалле.

Второе поколение 3D V-Cache использует кристалл, произведенный по техпроцессу 7 нм, для ускорения вычислительных чиплетов, произведенных по технологии 5 нм — получая преимущества в себестоимости от чиплетной конфигурации и в теории снижая общую себестоимость производства, поскольку для статической памяти используется более старый и менее дорогой техпроцесс. Компания AMD использует уже второе поколение внешнего кэша, тогда как у конкурента еще нет схожей технологии в аналогичных по позиционированию продуктах.

Технология трехмерного стека основана на технологии SoIC компании TSMC. Чиплет с кэшем укладывается в стек (стопку) над вычислительным кристаллом и соединяется с ним двумя типами соединительных линий TSV — для передачи питания и данных. В первом поколении оба типа TSV были расположены в области основного L3-кэша вычислительного чиплета, но на новом кристалле кэш-память занимает меньшую площадь из-за техпроцесса 5 нм, и даже при уменьшенном размере 7-нанометрового чиплета с кэшем, он накрывает не только область с L3, но и L2-кэш на чиплете. Поэтому AMD пришлось изменять соединения TSV и в вычислительном кристалле и в чиплете с кэшем. Пришлось расширять соединения TSV, предназначенные для питания, так как в области L3-кэша на CCD физически не хватило места. Сигнальные же соединения остались внутри площади L3-кэша на вычислительном кристалле, но специалисты компании сократили их площадь вдвое.

Во втором поколении AMD уменьшила размер кристалла с кэшем, и его площадь теперь составляет 36 мм² по сравнению с 41 мм² в предыдущем поколении. При этом общее количество транзисторов осталось тем же — 4,7 млрд. Даже у чиплета с кэшем первого поколения плотность транзисторов была достаточно велика — втрое плотнее, чем в 7-нанометровом вычислительном чиплете прошлого поколения, а новый чиплет с кэшем плотнее 5-нанометрового чиплета с вычислительными ядрами. Кристалл с кэшем использует оптимизированную по плотности версию техпроцесса, предназначенную для статической памяти, а схема управления находится на основном кристалле, что сокращает накладные расходы. Конечно, применение подобного внешнего кэша сказывается на задержках — они неминуемо увеличиваются. Дополнительная задержка оценивается в четыре такта, зато пропускная способность между чиплетами кэша и вычислительным увеличилась на четверть — до 2,5 ТБ/с.

С программной точки зрения кэш видится как один большой кусок кэш-памяти третьего уровня, и это большая бочка меда, которую получили «игровые» версии процессоров Ryzen 7000. Но без ложки дегтя обойтись не получилось — 3D-кэш получил только один чиплет из пары, поэтому в Ryzen 9 7950×3D только восемь ядер получили кэш, а второй чиплет тут точно такой же, что и в Ryzen 9 7950X. Конечно, у AMD есть логичное объяснение — это снижает себестоимость и повышает производительность в тяжелых многопоточных приложениях, ведь играм не нужно более восьми вычислительных ядер, а чиплет с кэшем работает на меньшей частоте и хуже показывает себя в многопоточных нагрузках.

Итак, раз два чиплета разные, то программам обязательно нужно как-то разбираться, какой вычислительный поток отправить на ядро в чиплете с дополнительным кэшем, а какой — в «обычный». Для того чтобы отправлять игровые нагрузки в чиплет с 3D-кэшем, компания AMD внедрила дополнительный драйвер для контроля этого на программном уровне — 3D Vertical Cache Optimizer Driver, включенный в состав драйверов чипсета. Этот драйвер распределяет рабочую игровую нагрузку на CCD с дополнительным L3-кэшем, используя возможность указаний «предпочтительных ядер» для планировщика Windows.

Но это еще не всё. Программное обеспечение для наборов микросхем AMD включает еще один программный компонент, известный по мобильным решениям — драйвер файла подготовки PPM (PPM Provisioning File Driver), который занимается управлением питания процессора. Для моделей CPU из пары неравнозначных чиплетов, драйвер файла подготовки PPM «паркует» ядра второго чиплета при игровой загрузке, активируя их лишь при необходимости выполнения фоновых задач. Эти два драйвера гарантируют, что вертикальный 3D-кэш принесет пользу в большинстве случаев и производительность не пострадает, ведь чиплет без кэш-памяти имеет возможность работы на большей частоте, и драйвер направит на него те нагрузки, которые выигрывают от высокой частоты. Это не совсем то же самое, что гибридные ядра у Intel, ведь AMD применяет одинаковые процессорные ядра Zen 4, хотя и имеющие разные характеристики по объему L3-кэша и рабочей частоте.

Драйвер PPM управляет потоками, удерживая все потоки игровых приложений на ядрах одного чиплета, устраняя необходимость доступа к L3-кэшу, расположенному на другом чиплете, а увеличенный его объем улучшает частоту попаданий в кэш вместе с общей производительностью. Драйвер может запарковать весь второй чиплет, но если приложению вдруг становится нужно больше восьми ядер, то дополнительные потоки станут выполняться на ядрах второго чиплета — при необходимости все 16 ядер доступны всем приложениям.

Работа драйвера AMD Cache Optimizer чем-то похожа на функциональность ПО конкурента Intel Thread Director, отвечающего за распределение рабочих нагрузок по разным типам ядер на гибридных CPU, но решение AMD дает возможность прямого указания выбора ядер или в настройках UEFI или в Ryzen Master — кроме выбора ядер драйвером, можно вручную выставить настройку предпочтения ядер с кэш-памятью или ядер из обычного чиплета, работающих на повышенной частоте, но без вертикального 3D-кэша. А можно вообще отключить всю эту оптимизацию, если в каких-то редких случаях она работает некорректно.

Почему это вообще понадобилось? Сама Windows выбирает предпочтительные ядра по их тактовой частоте, и в случае однородных ядер это в целом верно, ведь исполнение самых тяжелых нагрузок на самом быстром (по частоте) ядре повысит производительность — как это сделано в смартфонах. Но в случае X3D-процессоров, наличие разнородных вычислительных ядер не только с разной частотой, но и отличающимся объемом кэш-памяти меняет этот подход — более медленное по частоте ядро может подходить для какой-то нагрузки лучше. И оптимизирующий драйвер 3D V-Cache как раз изменяет подход Windows при активации игрового режима, когда система будет сначала использовать ядра с дополнительным кэшем. Сочетание работы двух упомянутых драйверов позволяет гарантировать оптимальное распределение потоков по неоднородным ядрам двух чиплетов.

Поэтому для правильной работы процессоров с 3D-кэшем, нужно убедиться в правильной программной конфигурации. Так как кэш больше всего полезен для игр, то обязательно нужно проверить то, что «Режим игры» (Игровой режим или Game Mode) включен в настройках панели управления Windows. Также нужно установить и/или обновить приложение Xbox Game Bar из магазина Windows. Но самое главное — нужно установить свежие драйверы для наборов логики AMD и перепроверить наличие устройства «AMD 3D V-Cache Performance Optimizer» в диспетчере устройств Windows. Если же там есть неизвестное устройство «ACPI\AMDI0101», то следует установить или переустановить драйвер чипсета. Необходимые драйверы включены в чипсетный набор версии 5.01.03.005 и выше, мы тестировали с версией 5.03.24. Игровой режим в Windows 10 (1903 и новее) и Windows 11 (21H2 и новее) обязательно должен быть включен для корректной работы этих драйверов, при этом AMD рекомендует использовать именно Windows 11, что мы и сделали.

Ryzen 9 7950×3D и линейка процессоров AMD

До X3D-процессоров компания AMD выпустила на рынок несколько моделей серии Ryzen 7000, включая флагманский Ryzen 9 7950X и другие модели серии: Ryzen 9 7900X, Ryzen 7 7700X и Ryzen 5 7600X, а также варианты трех последних, имеющие пониженный лимит энергопотребления в 65 Вт. Получается, что AMD сейчас предлагает рынку широкий набор процессоров с разным количеством ядер, частот и цены. Процессоры X3D с дополнительным L3-кэшем еще больше расширяют предложение в семействе Ryzen 7000.

Модель Ryzen 9 7950×3D имеет 16 вычислительных ядер и ограничена энергопотреблением 120 Вт, что на 50 Вт меньше, чем у обычной модели. Но максимальный долговременный уровень потребления Package Power Tracking (PPT) выше — 162 Вт. Вместе с этим AMD понизила и базовую частоту на 300 МГц, сделав ее равной 4,2 ГГц для модели 7950×3D. Второй процессор линейки Ryzen 7000×3D — Ryzen 9 7900×3D с 12 ядрами и тем же объемом 128 МБ кэша L3. Он также ограничен потреблением в 120 Вт/162 Вт и тоже имеет ту же тактовую частоту в турбо-режиме, что и Ryzen 9 7900X, но сниженную базовую частоту — в этом случае на 200 МГц. Ryzen 7 7800×3D по характеристикам очень похож на Ryzen 7 5800×3D и имеет ту же турбо-частоту в 5 ГГц, а базовая частота для Ryzen 7 7800×3D составляет 4,2 ГГц.

Модель	Ядер	Потоков	Базовая частота, ГГц	Турбо-частота, ГГц	L3-кэш, МБ	Энерго­потребление, Вт	Рек. цена, $
Ryzen 9 7950×3D	16	32	4,2	5,7	128	120/162	699
Ryzen 9 7950X	16	32	4,5	5,7	64	170/230	589
Ryzen 9 7900×3D	12	24	4,4	5,6	128	120/162	599
Ryzen 9 7900X	12	24	4,7	5,6	64	170/230	448
Ryzen 9 7900	12	24	3,6	5,4	64	65/88	460
Ryzen 7 7800×3D	8	16	4,2	5,0	96	120/162	449
Ryzen 7 7700X	8	16	4,5	5,4	32	105/142	341
Ryzen 7 7700	8	16	3,6	5,3	32	65/88	329
Ryzen 5 7600X	6	12	4,7	5,3	32	105/142	241
Ryzen 5 7600	6	12	3,8	5,1	32	65/88	230

Для наглядности рассмотрим характеристики всей линейки процессоров Ryzen 7000, включая и обычные процессоры без 3D-кэша, и модели с дополнительными кристаллами кэш-памяти. Очевидно, что Ryzen 7950×3D и 7900×3D — полные аналоги соответствующих моделей без приставки 3D, отличающиеся от них дополнительным объемом L3-кэша, но сниженными базовыми частотами и уровнем энергопотребления, долговременным и максимальным. А вот модель Ryzen 7 7800×3D получила другой численный индекс по сравнению с Ryzen 7 7700X — это явно последователь дела Ryzen 7 5800×3D. Модель с кэшем отличается от обычной сниженными частотами (и базовой и турбо), но повышенным энергопотреблением — будет интересно сравнить ее с 7700X.

Как и другие процессоры серии, Ryzen 9 7950×3D предлагает 28 линий PCIe 5.0 по сравнению с 16 линиями 5.0 и 12 4.0 у конкурирующих процессоров. Поддерживается только память стандарта DDR5, в отличие от имеющих поддержку и DDR4-памяти решений Intel двух последних поколений. Официально Ryzen 9 7950×3D работает с памятью DDR5–5200, что лучше, чем у Intel Core предыдущего поколения, но чуть хуже, чем у текущего Raptor Lake с DDR5–5600. Но мы то знаем, что процессоры Zen 4 отлично работают с модулями с эффективной частотой 6000 МГц, в том числе которые имеют профили EXPO. Более высокие значения не имеют смысла, так как контроллер памяти переключится в режим 2:1, что отрицательно сказывается на быстродействии и уже не компенсируется ростом частоты DDR5.

Аналогично всем топовым CPU компании AMD, топовый игровой Ryzen 9 7950×3D поставляется без комплектной системы охлаждения, хотя и в довольно большой коробке. Для моделей с дополнительной кэш-памятью, AMD снизила уровень предельной температуры до 89 °C — и после ее достижения процессор начинает снижать частоту ядер, а вместе с ней и производительность. Поэтому в случае X3D-процессоров хорошее охлаждение также весьма важно, и мы бы не советовали использовать воздушный кулер, так как от эффективности охлаждения будет зависеть итоговая производительность процессора именно в предельных случаях. Для игр может хватить и воздушного кулера, но в случае неожиданной многопоточной нагрузки он может и не справиться.

В очередной раз отметим, что нужно учитывать не только сам по себе уровень тепловыделения, который тут даже снижен по сравнению с Ryzen 9 7950X, но и то, что площадь крышки CPU невелика и имеет фигурные вырезы по краям, снижая общую площадь соприкосновения с радиатором. А что еще хуже — сама теплораспределительная крышка довольно толстая, а горячие кристаллы под ней имеют маленькую площадь, и всё это снижает теплопередачу и эффективность охлаждения. Если для остальных процессоров новой платформы с более высоким уровнем TDP установлена максимальная безопасная температура в 95 °C, то для X3D-процессоров это уже лишь 89 °C. Это та температура, которая не повредит CPU даже при долговременной работе.

Большое количество кулеров для разъема AM4 подходят и в случае нового процессорного разъема AM5 —, но только те, которые используют родное крепление и заднюю подложку конструкции компании AMD, а не свои собственные крепления, как это нередко бывает в продвинутых системах воздушного и жидкостного охлаждения. Вроде бы обо всем важном поговорили, самое время перейти к оценке производительности Ryzen 9 7950×3D по сравнению с показателями других процессоров AMD и Intel верхнего ценового диапазона.

Тестирование производительности

Тестовые системы и условия

• Процессоры:
  • AMD Ryzen 9 7950×3D (16 ядер/32 потока, 4,2—5,7 ГГц)
  • AMD Ryzen 9 7950X (16 ядер/32 потока, 4,5—5,7 ГГц)
  • AMD Ryzen 9 5950X (16 ядер/32 потока, 3,4—4,9 ГГц)
  • Intel Core i9–13900K (8P+16E ядер/32 потока, 3,0—5,8 ГГц)
• Система охлаждения: AeroCool Mirage L360 (СЖО 3×120 мм, 2300/1800 об/мин)
• Системные платы:
• Оперативная память:
  • 32 ГБ (2×16 ГБ) DDR5–5200 CL40 G.Skill Ripjaws S5 (F5–5200U4040A16GX2-RS5W)
  • 32 ГБ (2×16 ГБ) DDR4–3600 CL18 Thermaltake ToughRAM RGB (R009D416GX2–3600C18A)
• Видеокарта: Sapphire Radeon RX 6800 XT (16 ГБ)
• Накопитель: Kingston KC2000 SSD 2 ТБ (SKC2000M8/2000G)
• Блок питания: Corsair RM750 (80 Plus Gold, 750 Вт)
• Операционная система: Microsoft Windows 11 Pro (22H2)

Для тестирования процессоров мы взяли имеющиеся в наличии высокопроизводительные системные платы для каждой платформы и снабдили их достаточным объемом оперативной памяти, работающей на оптимальной частоте или близкой к ней — в зависимости от имеющихся в наличии модулей памяти, опять же. Для тестирования процессоров серии Ryzen 7000 и решений Intel двух последних поколений мы использовали память DDR5–5200, а процессоры с поддержкой DDR4 довольствовались тем же объемом памяти DDR4–3600. Настройки памяти для всех систем брались из XMP/EXPO-профилей, а ограничения процессоров по потреблению энергии — в соответствии с их спецификациями (а не настройками производителей системных плат, которые могут отличаться) — насколько это возможно, конечно.

К сожалению, у нас не было возможности протестировать Ryzen 7 5800×3D, но это и не так уж важно, ведь он имеет вдвое меньшее количество ядер. Вместо него в тестах будет участвовать топовый Ryzen 9 5950X с 16 ядрами же, хоть и без 3D-кэша. Ну, а самым интересным будет сравнение Ryzen 9 7950×3D с аналогичной моделью без дополнительного кэша — по их результатам мы поймем, какой из процессоров оказывается быстрее в разных задачах и насколько конкретно. Из подходящих для сравнения по цене и классу процессоров Intel мы рассмотрим только Core i9–13900K, так как все эти три процессора являются флагманскими моделями с близкими ценами.

Видеокарта компании AMD прошлого поколения взята для тестов процессоров больше полугода назад — на тот момент новых Radeon RX 7900 и GeForce RTX 40 у автора не было, а Radeon RX 6800 XT имеет вполне достаточную производительность для невысоких разрешений и обеспечивает несколько большую скорость рендеринга в условиях упора в CPU — по сравнению с конкурентами производства Nvidia, которые используют большее время на обработку данных в видеодрайвере. Впрочем, это больше важно для игровых тестов, основная часть которых выйдет в отдельном материале.

Синтетические тесты

Производительность памяти и системы кэширования

Пропускная способность DDR5-памяти, которую использует семейство Ryzen 7000, по сравнению с DDR4 у процессоров прошлого поколения заметно повысилась, ну, а добавление дополнительной кэш-памяти к одному из чиплетов не дает никакого преимущества по этому показателю. Поэтому всё остается как прежде — если сравнивать ПСП с показателями топового процессора Intel, то соперник значительно быстрее по всем статьям, и особенно по скорости чтения и копирования из памяти — эффективность DDR5-контроллера у процессоров AMD ниже, если судить по результатам специализированных тестов памяти из пакетов AIDA64 и Sandra.

Для всех процессоров использовались равные условия — режим DDR5–5200, но выигрывает по пропускной способности именно процессор Intel — по скриншотам из AIDA64 видно, что преимущество у процессора Intel по ПСП есть над обоими вариантами Ryzen. По задержке доступа к оперативной памяти особой разницы нет, они у Core i9 и обеих моделей Ryzen с DDR5 близки. Посмотрим на эти же показатели на более удобной диаграмме:

AIDA64, тест пропускной способности памяти

	RAM Read	RAM Write	RAM Copy
Ryzen 9 7950×3D	65363	68751	60715
Ryzen 9 7950X	65940	70127	61148
Ryzen 9 5950X	53626	52426	47444
Core i9–13900K	82597	72864	74307

Оба варианта Ryzen 9 с DDR5–5200 показывают скорость чтения около 65–66 ГБ/с, что выше 54 ГБ/с у Ryzen 9 5950X, но не слишком, а ведь разница между DDR4 и DDR5 должна быть больше, что хорошо видно по сравнению с 83 ГБ/с при чтении у процессора Intel с этой же памятью и такими же настройками. Мы уже упоминали, что контроллер памяти DDR5 у компании AMD получился не лучший по сравнению с проверенным контроллером DDR4, и возможно поэтому процессоры архитектуры Zen 4 в некоторых тестах смотрятся не так сильно, как могли бы.

Так как в течение нескольких десятков лет рост вычислительной мощности значительно опережал увеличение производительности памяти, процессоры использовали всё более сложные кэши, чтобы обеспечить повышение производительности и не упираться в возможности сравнительно медленной памяти. Процессоры Intel и AMD используют трехуровневую схему кэширования: каждое ядро имеет небольшую кэш-память L1 и собственную же кэш-память второго уровня побольше, чтобы избавиться от более высокой задержки уже третьего уровня кэша. Последний уровень кэша имеет размер в несколько мегабайт и используется сразу несколькими ядрами. В случае кэш-памяти важны и задержки и пропускная способность.

AIDA64, тест задержек, нс

	L1 Latency	L2 Latency	L3 Latency	RAM Latency
Ryzen 9 7950×3D	0,8	2,8	11,8	79,9
Ryzen 9 7950X	0,7	2,6	9,4	75,8
Ryzen 9 5950X	0,8	2,5	11,6	62,3
Core i9–13900K	0,9	3,7	14,8	78,7

И вот тут уже интереснее, так как L3-кэш на отдельном кристалле имеет больший объем, но явно должен увеличить задержки доступа к данным, в нем содержащимся. Понятно, что задержки подсистемы кэширования первых двух уровней Ryzen 9 7950×3D практически не отличаются от аналогичных показателей аналогичной 16-ядерной модели без кэша. Задержка L1-кэша стала чуть выше, но это может быть и погрешностью измерения и последствием работы на чуть меньшей тактовой частоте. L2-кэш также чуть медленнее, чем в 7950X и предыдущем поколении Zen —, но зато при удвоенном объеме по сравнению с 5950X.

А вот с L3-кэшем начинается интересное. В Zen 4 снизили задержку встроенного L3-кэша до значения менее чем 10 нс — и с высокой тактовой частотой Zen 4 эта задержка вернулась к значениям Zen 2, но еще и с большей емкостью кэш-памяти. А вот добавление отдельного кристалла с дополнительной кэш-памятью третьего уровня добавило и задержек, и по этому тесту они стали примерно как у 5950X. Что также неплохо, так как по всем уровням кэш-памяти рассматриваемый процессор AMD показывает лучшие задержки по сравнению с топовым Intel Core i9–13900K.

Значения задержек в результатах синтетического теста AIDA64 даны в наносекундах, и возможно, они чего-то не учитывают. Захотелось также посмотреть на результаты из аналогичного теста Sandra, который измеряет задержки доступа в тактах, без учета повышенной тактовой частоты у Zen 4 по сравнению с предыдущим поколением — возможно, в этом тесте мы увидим и что-то новое.

Sandra, тест задержек, такты

	L1, clocks	L2, clocks	L3, clocks
Ryzen 9 7950×3D	4	14	166
Ryzen 9 7950X	4	15	60
Ryzen 9 5950X	4	13	54
Core i9–13900K	4	26	89

И действительно, второй тест задержек кэш-памяти дал иные результаты. По первым двум уровням кэш-памяти ничего особенного не видно, по понятным причинам (разве что Intel Core i9 проиграл еще чуть сильнее — тут ему уже не помогает более высокая частота), а вот в результатах L3-кэша сразу видно куда большее увеличение задержки доступа у процессора Ryzen 9 7950×3D — из-за дополнительной кэш-памяти на отдельном кристалле она выросла более чем вдвое. Возможно, этот тест в процессе использует весь объем кэш-памяти, поэтому и определяет большую разницу по сравнению с предыдущим, ну или некорректно работает с дополнительным кэшем. В любом случае, увеличение задержек доступа L3 должно нивелироваться ростом его объема — из-за этого доступ к куда более медленной оперативной памяти будет осуществляться заметно реже.

Кроме задержек доступа к кэш-памяти, важна и ее пропускная способность, особенно для векторизованного кода. Несмотря на архитектурные изменения Zen 4, инженеры AMD не внесли существенных изменений в основные кэши, их пропускная способность осталась такой же, как в Zen 3 и Zen 2 и улучшения по пропускной способности L1- и L2-кэша сводятся к увеличению тактовой частоты. Пропускная способность встроенного в вычислительные чиплеты L3 несколько улучшилась, был увеличен размер очереди между L2 и L3, чтобы нивелировать задержку. Рассмотрим результаты теста пропускной способности всех уровней кэш-памяти из AIDA64.

AIDA64, пропускная способность кэш-памяти

	L1 Read	L1 Write	L1 Copy	L2 Read	L2 Write	L2 Copy	L3 Read	L3 Write	L3 Copy
Ryzen 9 7950×3D	4818	2533	4981	2512	2309	2388	1413	1450	1370
Ryzen 9 7950X	5174	2715	5367	2684	2560	2537	1698	1719	1660
Ryzen 9 5950X	3974	2177	4436	2200	2078	2154	1066	1150	1092
Core i9–13900K	5823	4222	8411	1480	646	1048	1765	630	991

В обзоре флагманской модели Ryzen 9 7950X мы заметили, что кэш-память Zen 4 на всех уровнях явно стала быстрее, чем у предыдущего поколения, что особенно заметно по показателям встроенного L3-кэша. Также кэш-память заметно ускорилась из-за увеличенной рабочей частоты новой линейки. Если говорить о сравнении двух Ryzen 9, то вполне логично, что пропускная способность всех уровней кэш-памяти немного снизилась — из-за меньшей максимальной тактовой частоты по сравнению с Ryzen 9 7950X. Топовая же модель соперника в виде Core i9–13900K имеет заметно более производительный L1-кэш, но при этом уступает по пропускной способности L2- и L3-кэшей.

Синтетические тесты Sandra

Чисто синтетические тесты производительности из пакетов вроде Sandra и AIDA64 также могут быть интересны для оценки низкоуровневой производительности в специализированных задачах, хотя они и претендуют на некоторую универсальность. Первая группа тестов показывает относительную производительность в разных задачах и некий общий счет CPU Overall, вычисленный из всех результатов.

Sandra, синтетические тесты CPU

	CPU Overall	CPU Crypto	CPU Scientific	Neural Network High Precision
Ryzen 9 7950×3D	27,2	34,0	129,6	31,9
Ryzen 9 7950X	26	34,3	96,1	22,3
Ryzen 9 5950X	17,1	22,3	56,5	13,6
Core i9–13900K	21,7	40,7	88,3	19,2

По этому набору тестов Ryzen 9 7950×3D, как ни удивительно, в среднем немного опередил бескэшевую модель 7950X, но куда интереснее три отдельных подтеста — в криптографии результаты близкие, а вот в научных вычислениях и нейросетях кэш вдруг дал очень приличный прирост производительности — порядка 30%-40%! Похоже, что этот бенчмарк использует набор данных небольшого объема, большая часть которых входит в увеличенный L3-кэш, поэтому и получается такое преимущество.

Конкурент в виде Core i9–13900K тут очень близок к 7950X, но отстал от аналогичной модели с дополнительным кэшем, которую мы сегодня рассматриваем. В других подтестах этого же тестового пакета преимущество процессоров AMD обычно заметнее, особенно в мультимедийных:

Sandra, мультимедийные тесты CPU

	CPU Multi-media	CPU Image Processing
Ryzen 9 7950×3D	3649	2522
Ryzen 9 7950X	3769	2550
Ryzen 9 5950X	2653	1206
Core i9–13900K	2500	1611

Полный текст статьи читайте на iXBT