Čekání končí, AMD Ryzen je v prodeji. Přehled procesorů a dosud neznámých detailů

Ryzen je nová generace nativně osmijádrových procesorů s novou architekturou Zen (podrobně jsme se jí věnovali v létě), která po vzoru Intelu používá jádra s vysokým IPC a se schopností zpracovávat dvě vlákna v jednom jádru. Ta se označuje Simultaneous Multi-Threading (SMT) a zvyšuje celkový vícevláknový výkon. Procesory jsou vyráběné 14nm procesem GlobalFoundries s 3D tranzistory typu FinFET – i zde se tedy AMD přiblížilo Intelu. Ryzen používá nový socket AM4, jenž přináší jednotnou platformu pro APU i velké procesory, bude tedy odstraněna stávající fragmentace. Nová platforma má pokrýt vše od lowendu až po highend a mít také relativně dlouhodobou životnost. AMD očekává, že do něj budou pasovat i příští generace (což ale neberte jako železnou jistotu, historie platformy FM1/FM2/FM2+ ukázala, že takovéto záměry ne vždy vyjdou). Socket AM4 používá dvoukanálové paměti a počítá v CPU s řadičem PCI Express 3.0 ×16 pro grafickou kartu. Váhovou kategorií tedy odpovídá patici LGA 1151 (nebo 1150 a tak dále) u Intelu. Ovšem bude v tomto rámci nabízet čipy s až osmi jádry, takže co do výkonu CPU nabídne to, co má Intel jen v highendové platformě LGA 2011. A to za podstatně menší peníze.

Parametry

Dnešním dnem začíná AMD prodávat trojici osmijader s cenami od 9800 do 15 000 korun: Ryzen 1800X, Ryzen 1700X a úsproný model Ryzen 7 1700 (ten bude jako jediný prodáván s chladičem). K nim někdy mezi dubnem a červnem přibudou i levnější šestijádra a čtyřjádra, zatím ale ještě nejsou. AMD však aspoň poslalo parametry dvou modelů, které vyjdou v druhém kvartále, takže můžete vidět, s čím se dá počítat. Parametry modelů rámcově známe už od papírového odhalení minulý týden, nicméně teď máme podrobnější údaje o taktech turba a funkce XFR.

Jak funguje XFR a turbo?

Technologie XFR (Extended Frequency Range) v čipech Ryzen vzbuzovala od prosince, kdy ji AMD oznámilo, značné otázky. Tehdejší popis nebyl úplně jasný a implikoval nějakou formu automatického přetaktování. Tak tomu není, XFR je spíše druhou, separátně nastavenou maximální frekvencí, na kterou se CPU může vyšplhat místo běžného maxima, které má ve specifikacích. Toto sekundární maximum je součástí běžného fungování, nejde o přetaktování, podmínkou ale je výkonné chlazení (nemusí být nutně vodní, projevit by se měl i silný vzduchový chladič). Čip používá své zabudované senzory k zjištění, zda má jeho chlazení dostatečnou rezervu a pokud ano, pustí CPU o něco výš než běžně.

Toto „o něco výš“ se týká maximální frekvence turba, tedy hlavně jednovláknových zátěží. U modelů označených písmenem X je bonus z XFR 100 MHz, Ryzen 7 1800X tedy může jít na 4,1 GHz a Ryzen 7 1700X na 3,9 GHz. Vzdor očekávání mají funkci XFR také 65W procesory Ryzen 1700, ale v zredukované formě. Modely bez písmenka X mohou získat navíc jen 50 MHz, tedy v tomto případě frekvenci 3,75 GHz.

Turbo (oficiálně Precision Boost) plynule řídí frekvenci dle čidel sledujících aktuální stav napájení, teploty a spotřeby. XFR umožňuje o 50 až 100 MHz překonat maximální turbo, pokud je chlazení dostatečně kvalitní

Podobně nejsou ve specifikacích uváděné přesnější hodnoty pro chování boostu neboli turba. Nicméně definované jsou a můžete je vidět výše. Maximální takt (mimo XFR), který má CPU v popisu, například 4,0 GHz u Ryzenu 7 1800X, je dosažitelný jen s jedním nebo dvěma aktivními jádry. Nevylučuje se však s použitím SMT na těchto dvou jádrech. Pokud má procesor zatížených všech osm jader, může boost jít jen na nižší hodnotu, která se opět běžně neuvádí. Tento „All core boost“ je u všech aktuálních modelů Ryzenu na úrovni 100 MHz nad základní frekvencí.

Pokud je aktivní počet jader někde mezi těmito extrémy, může se turbo pohybovat po 25MHz krocích někde mezi, k tomu už ale přesné informace nejsou. Frekvence se řídí aktuálními podmínkami (teplota, napětí, spotřeba) pomocí sítě čidel v celé jeho ploše.

Pájkovaný kryt místo pasty

Když byla řeč o kvalitě chlazení, je třeba zmínit ještě jeden detail. AMD se tím přímo nechlubí, ale procesory Ryzen (a zdá se že i některá APU) pro socket AM4 mají rozvaděč přiletovaný k čipu pájkou. To znamená efektivnější přenos tepla a zejména přetaktovaná CPU by se měla mnohem lépe chladit než procesory Intelu, která používají jen často kritizovanou pastu. Respektive, pastu má Intel v čipech pro socket LGA 1151, kdežto ty pro LGA 2011 jsou letované také.

Ryzen po odstranění rozvaděče tepla. Vidět je zřejmě indiová pájka, jíž je kryt přiletován

Rychlost pamětí

S velkým napětím bylo sledováno téma paměťového řadiče. Ten je třeba u APU Carrizo a Bristol Ridge poměrně slabý a neschopný běžet nad 2400 MHz, takže panovaly obavy, zda zde Ryzen nebude mít slabé místo. Skylake a Kaby Lake totiž podporuje docela vysoké frekvence DDR4 (byť neoficiálně) a herní výkon s nimi roste. Situace nakonec bude o něco lepší, než se čekalo, i když za Kaby Lake zde AMD trošku zaostane. Neoficiálně bude takt moci být i poměrně vysoký, ale to se asi bude týkat hlavně hodně drahých desek a výběrových modulů. AMD demonstrovalo dokonce běh Ryzenu 7 1700 s pamětmi na 3400 MHz, častěji dosažitelných by asi mohlo být 3200 MHz. Oficiálně jsou však garantovány rychlosti nižší.

Rychlosti pamětí DDR4, které Ryzen oficiálně podporuje. Výš jít lze, ale jde už o přetaktování

Pro provoz s dvěma moduly podporuje Ryzen oficiálně rychlost DDR4 2666 MHz. Pokud byste ale osadili čtyři sloty, je oficiálně podporována frekvence jen 2133 MHz. Pro maximální výkon pamětí je tedy vhodné mít jen dva moduly s vyšší kapacitou místo čtyř s nižší. Tyto rychlosti by měly být kompatibilní dle standardu JEDEC, vyšší takty tak budou záležitostí přetaktování a profilů XMP či AMP. Ještě je třeba říci, že 2666 a 2133 MHz platí pro moduly typu „single-rank“. To jsou typicky takové, které mají osm čipů, kdežto oboustranné moduly s 16 čipy bývají „dual-rank“ (někdy značeno 2xR). S dual-rank moduly budete mít garantovaný takt pamětí ještě o stupínek nižší: 2400 MHz pro dva moduly a 1866 MHz pro čtyři. Nicméně část ztracené propustnosti by možná mohl nahnat zpět rank-interleaving, alespoň u současných APU tomu tak je.

Značení Ryzenu

Poměrně šikovný slajd, který můžete níže vidět, vysvětluje logiku značení nových CPU. Označení Ryzen 3/5/7 odlišuje mainstream (3) od segmentu „high performance“ (5) a Enthusiast/Prosumer (7). První číslice v označení znamená generaci – dnes uvedená CPU jsou přirozeně tou první. Druhá číslice pak opět odlišuje výkonnostní segment. Třetí a čtvrtá číslice pak mohou odlišit nový model se zvýšenou frekvencí nebo jinými změnami (v budoucnu by tak mohl vyjít třeba Ryzen 7 1720). Konečně písmenko na konci odlišuje třídu procesoru.

Význam jednotlivých částí značení Ryzenů. Podle písmenka na konci poznáte úsporné či výkonné typy a také APU

Běžná desktopová CPU žádné písmenko nemají. Písmenko X, které mají dvě dnes uvedená osmijádra, znamená „vysoký výkon“. Tato CPU mají vyšší výchozí frekvence a tím vyšší výkon. AMD k nim doporučuje desky s čipsetem X370. Písmenko neznamená přítomnost technologie XFR, tu mají i jiná CPU. Znamená ale, že XFR má proti „neikskovým“ CPU větší rozsah. U modelů označených X může zvýšit takt o dvojnásobek toho, co u běžných CPU.

V budoucnu přijdou ještě písmenka T ( desktop CPU, snížená spotřeba), G (označení desktopových APU majících integrovanou grafiku), S (také destkop APU, ale se sníženou spotřebou). APU pro notebooky pak budou značená H (výkonné modely), U (standardní modely) a M (ultramobilní se sníženou spotřebou). Jak tedy vidíte, pro přehlednost AMD používá do značné míry stejné značení, jaké má Intel, tak se to snad bude dát zapamatovat.

Čipsety

Čipové sady už zde asi nemusíme podrobně řešit, AMD o nich valnou většinu vypustilo již dříve: v létě o B350 a A320, v lednu i o highendové sadě X370. Připomenu, že přetaktování je možné jen na deskách s čipsetem B350, X370 a X300, nikoliv na A320 a A300 pro lowend. To je údajně proto, že desky s nimi obvykle nebudou příliš robustní kvůli úsporám a na taktování by asi neměly rezervy zejména v napájení. Samotná CPU jsou však odemčená všechna.

Přehled čipsetů pro platformu AM4

Co teď víme o čipsetech nového? Zajímavá novinka je, že budou umožňovat přesměrování dvou linek PCI Express 3.0 z procesoru, určených pro NVMe moduly M.2. Pokud takové SSD nebude osazeno, budou tyto dvě linky volné pro jiné periférie či sloty. Druhá zajímavost je, že čipové sady X300 a A300 pro Mini-ITX desky jsou nakonec skutečně samostatné čipy, nejde tedy toliko o označení pro funkce čipsetu zabudovaného v CPU či APU. Jde o speciální čipy, které přímo nedodávají další I/O konektivitu (ta je skutečně všechna poskytnuta z procesoru). Jejich úkolem je zajistit jiné úlohy, které PC potřebuje, týkající se například Secure Bootu, funkcí TPM (patrně je tedy jeho součástí i legacy IO) a podobných odtažitých detailů. Mělo by jít o velmi malý „šváb“, který by zřejmě neměl příliš zvyšovat spotřebu nebo komplexitu desky, ani zabírat na PCB mnoho místa.

Výkon, aneb Broadwell-E za poloviční peníze

Ode dneška se začnou pro Ryzen oficiálně objevovat recenze, kde bude výkon analyzován nezávisle. Nebude pro vás ale asi úplně bez zajímavosti, jak ho (doteď pod NDA) charakterizovalo AMD. V prezentaci, z níž můžete níže vidět slajdy, srovnává výkon Ryzenů 7 1700X a 1800X s Core i7-6800K a i7-6900K ve vybraných hrách, Pov-Ray, Handbrake a SPECviewperf 12. Ryzen 7 1700 má pak jako protivníka Core i7-7700K, proti němuž je o něco levnější. Toto srovnání je v pořádku pro aplikační vícevláknový výkon, ale pro hry asi Ryzen 7 1700 nebude úplně nejvhodnější volba, jelikož jde o úsporný model s nízkými takty. Pro highendové herní PC by asi měl být výrazně přetaktován někam blízko k 4 GHz. Ale až uživatelské zkušenosti ukáží, zda to bude u většiny kusů snadno dosažitelné, aniž byste museli za desku připlatit víc, než třeba za Ryzen 1700X.

Podle AMD by obecně herní výkon ve srovnání s protějškem od Intelu měl být podobný. Někdy lepší, někdy horší, ale ne příliš daleko. Na grafech jsou vpravo průměrné FPS, vlevo pak snímkové frekvence pro nejpomalejší procento snímků. Toto číslo by mělo udávat typické minimální FPS při propadech v náročnějších scénách. Z mantry o dostatečně blízkém výkonu vybočuje asi jen GTA V, v kterém má Ryzen 7 1700 proti i7-7700K větší propad (na druhou stranu u i7-6800K a R7 1700X to vypadá skoro obráceně; mohlo by to ale být tím, že měl jen dvoukanálové paměti jako Ryzen a Kaby Lake).

IPC zatím kousek pod Broadwellem

V prezentaci, kterou mělo AMD pro novináře přichystanou, je jedno zajímavé místo: slajd o IPC jádra Zen. Minulý týden se firma pochlubila, že původní cíl zlepšit výkon na 1 MHz o 40 % proti Excavatoru byl překročen a jde o 52% zlepšení. Teď oficiálně uvádí i absolutní číslo pro srovnání s jádry Broadwell a Skylake/Kaby Lake. Zajímavé je to proto, že dle tohoto srovnání má ještě jistý skluz, čímž se obvykle firmy nechlubí.

Takto AMD samo charakterizuje IPC Ryzenu. Broadwell má navrch 2,7 %, Skylake 6,5 %

Podle AMD je ale nyní hlavní, že je Zen dostatečně blízko. Změřeno pomocí Cinebench R15 v jednom vlákně má jádro Broadwell-E proti Zenu o 2,7 % lepší IPC a u Kaby Lake pak rozdíl naroste na 6,5 %. Pokud to otočím, má Zen 97,4 % IPC Broadwellu a 93,9 % IPC Skylake/Kaby Lake. Jde nicméně jen o tento konkrétní vybraný benchmark, skóre se může lišit dle úlohy (při masivním použití AVX2 by rozdíl byl mnohem větší).

Tento skluz se každopádně ještě může změnit v následujících generacích. AMD se chlubí, že první generace Zenu (Ryzenu) je teprve začátek. Jaká zlepšení se dají čekat v budoucnu, zatím nikdo neřekne, ale dozvěděli jsme se, že momentálně běží práce už na druhé i třetí generaci. Třetí je ve stádiu relativně raném, druhá ale údajně už docela pokročila. Zda to ale znamená, že tu bude za rok, nebo za dva, to nevím.

Menší ztráta pro (některé) hry, velký skok pro vícevláknový software

Krátce Ryzen shrnout se asi nejlíp dá již nadhozeným příměrem, že jde o podstatně levnější Intel Broadwell-E. A to v dobrém i ve zlém. Ideální je pro vícevláknové programy a zátěže, kde zastoupí osmijádro Intelu za polovinu ceny, někde ho i překoná. Tedy s výjimkou aplikací, které masivně profitují z AVX nebo AVX2, těch je však velmi málo (v praxi hlavně enkodér x265). I tam by ale mělo být vidět víc jader, pokud Ryzen posuzujete jako alternativu čtyřjádrových Core i7.

V hrách a potažmo jednovláknovém výkonu Ryzen relativně drží krok s vícejádry Broadwell-E, ale zaostává za vrcholovými čtyřjádry Core i7 Kaby Lake, s nimiž cenově také soupeří. Ta vynikají výkonem s rychlými moduly DDR4 a vysokou frekvencí, která ve starších hrách dominuje nad přínosy z více jader, jež se ale prosadí v nových hrách. Podle AMD je důležité, že herní výkon ani v situacích neškálujících her není pozadu příliš a pro hry je tak „dostatečně dobrý“ a konkurenceschopný. Určitý propad proti Core i7 se čtyřmi jádry vykompenzuje Ryzen s osmi výrazně vyšším vícevláknovým výkonem dostupným pro náročné aplikace a nové hry. Podle AMD v nich získáte výrazně víc, než ztratíte ve „čtyřjádrových“ hrách.

Ono zaostání v herním výkonu (u neškálujících/starších titulů) je vlastně hodně podobné i u Broadwellu-E, proto tedy ono přirovnání. I ten tento malý deficit vyrovnává mnohem vyšším vícevláknovým výkonem. Rozdíl proti Ryzenu je, že dostupný normálním zákazníkům je v praxi jen jeho šestijádrový model, kdežto osmijádro i7-6900K je již neprakticky drahé.

Snímek čipu Summit Ridge, na němž jsou založené osmijádrové Ryzeny

V konferenčním hovoru to bylo stručně zabaleno do výroku, že „osmijádro je to, co dřív čtyřjádro“. S tím bych asi souhlasil, neboť trend k využití více vláken a jader směřuje. Pokud je tedy CPU investicí na delší dobu než jeden-dva roky, pak by šest či osm jader mělo být lepší (ve smyslu větší hodnoty za vynaložené peníze) a trvanlivější volbou, než čtyři jádra, která jsou o něco rychlejší. Nejde přitom jen o „propagandu“ AMD. Intel příští rok sám upgraduje procesory ze čtyř na šest jader. Aktuálně tedy už i u něj dobíhá hodně přesluhující éra, kdy v maintreamovém CPU dostanete maximálně čtyři jádra a musí to stačit.

Ryzen tento přechod o třídu výš umožňuje o rok dřív, přičemž už neplatí, že dvě jádra AMD se rovnají jednomu jádru Intel jaku u FX. IPC jader je blízko a s vyššími modely běžícími blízko 4,0 GHz je tím pádem upgrade na šesti či osmijádro skutečný.