AMD uvádí 12nm Ryzeny 2000. Lepší IPC a takty s jádry Zen+, vyšší výkon ve hrách

Ryzen 2000: 12nm proces, Zen+, X470

Jak už víte z minula, dnešní uvedení obnáší čtyři procesory a jeden nový čipset. Jejich modely můžete vidět v následující tabulce, pro srovnání i s procesory Ryzen první generace. AMD vydává dvě osmijádra: Ryzen 7 2700X s takty 3,7 GHz v základu a až 4,35 GHz v turbu, který má TDP 105 W, a Ryzen 7 2700 s TDP 65 W a takty 3,2–4,1 GHz. V šestijádrech jsou také dva modely. Typ Ryzen 5 2600X s 95W TDP má takty 3,6–4,25 GHz, 65W verze Ryzen 5 2600 pak 3,4–3,9 GHz. L3 cache všech modelů má kapacitu 16 MB a je rozdělená na dva 8MB bloky sdílené čtyřmi jádry (třemi u šestijader), L2 cache každého jádra je velká 512 KB.

Podpora pamětí

Všechny modely mají aktivní SMT, takže osmijádra zpracovávají 16 vláken a šestijádra 12 vláken. Oficiálně je podporován takt pamětí DDR4 až 2933 MHz, ale opět bude asi platit to, co u první generace Ryzenů – ne všechny paměti inzerující tuto frekvenci na ní musí fungovat. Rychlejší paměťové moduly jsou totiž typicky přetaktované, dle standardu JEDEC splňují například jen 2133 MHz. Rychlosti nad tuto úroveň jsou implementovány přetaktováním řízeným profily XMP. Potíž je v tom, že tyto profily jsou laděné pro procesory Intel, jejichž řadič pamětí se liší.

Ryzen 7 2700X a Ryzen 5 2600X na fotce z recenze webu The Tech Report

Podpora 2933MHz pamětí je oficiálně stanovena pro moduly typu single-rank a navíc platí podmínka, že deska musí mít aspoň šestivrstvé PCB (což lepší modely splňují), pro čtyřvrstvé je garantována frekvence jen 2666 MHz. Dual-rank moduly umí čip oficiálně na 2666 MHz (pokud má deska jen dva sloty) nebo 2400 MHz (pokud jsou sloty čtyři, ale jen dva osazené). V případě osazení dvou modulů na kanál (celkem tedy čtyř modulů) je oficiálně možné mít single-rank moduly na 2133 MHz a dual-rank na 1866 MHz. Podpora DDR4 je tedy hodně odstupňovaná dle podmínek, nicméně v praxi se asi opět jako u Ryzenů 1000 bude možné se přetaktováním dostat výš. Na deskách s čipsety X470 jsou údajně celkem dobře dosažitelné frekvence RAM 3466 MHz se slušným časováním a Tom's Hardware uvádí, že se výrazně zlepšily hodnoty dosažitelné se čtyřmi moduly.

Chladiče

V balení bude tentokrát vždy chladič, tedy i u modelů s písmenkem X, které jej v generaci 1000 postrádají. U nejlevnějšího Ryzenu 5 2600 je to nízký Wraith Stealth, jaké mají APU Ryzen 5 2200G a 2400G. U Ryzenu 5 2600X a Ryzenu 7 2700 je přibalen vyšší a poměrně účinný Wraith Spire, u osmijádra včetně LED podsvícení kruhu okolo ventilátoru. A Ryzen 7 2700X dostane nový chladič Wraith Prism, který by měl mít o něco vyšší účinnost než dřívější 125W Wraith Max, plus ozdobnou RGB iluminaci (viz tento článek). Wraith Prism má dva přepínatelné stupně výkonu, v nichž má zvládat až 116 W („L“, 2800 otáček) nebo 124 W tepla („H“ 3600 otáček). Hlučnost při zátěži je uváděna 39 dB. Wraith Prism je asi bezpečně nejvýkonnější chladič přidávaný v krabicových baleních procesorů a měl by překonávat poměrně dost nejlevnějších samostatně prodávaných modelů.

Chladič Wraith Prism: RGB LED, základna s přímým kontaktem heatpipe, dva profily výkonu

Změny v jádře, lepší IPC

Ačkoliv za podstatnou část zlepšení výkonu, které Ryzeny 2000 dostaly do vínku, je odpovědný nárůst taktů a vylepšené řízení frekvencí (turbo), o kterém bude řeč za chvíli, nejsou to jediné faktory. Architektura jádra by měla mít o něco vyšší IPC, tedy lepší výkon při stejné frekvenci. AMD toto zlepšení udává jako zhruba 3 % k dobru, ovšem reálně bude nárůst hodně záviset program od programu.

Zdrojem těchto zlepšení je snížení latencí. U operační paměti to má podle AMD být o 11 % (74 na 66 ms dle programu Aida64, měřeno na Ryzenech 7 2700X/1800X s DDR4 na 3200 MHz). U L3 cache o 16 % (z 11 na 9,2 ns), u L1 cache o 13 % (z 1,1 ns na 0,95 ns) a u L2 cache o 34 % (z 4,6 na 3,0 ns). Podle webu Tom's Hardware by se jinak měla snížit i latence při komunikaci mezi CCX (v testu naměřili snížení o 8,3 %).

Tato čísla jsou zřejmě měřena na výchozích parametrech, tedy s turbem, nicméně nejde jen o efekt vyšší frekvence. U L2 cache došlo k reálnému snížení latence na identickém taktu, byla zkrácena ze 17 cyklů na 12. Tohoto bylo asi částečně dosaženo opravou chyby nebo problémů v první generaci jádra Zen. Architektura totiž počítala od začátku s 12 cykly a procesory Epyc a Threadripper takto rychlou L2 mají již v 14nm generaci, Ryzeny 1000 ale dostaly latenci L2 cache 17 cyklů. To jim o něco snižovalo IPC, ale protože Pinnacle Ridge už toto omezení nemá, projeví se u něj určitý nárůst IPC. Pro odlišení od první generace lze po těchto úpravách hovořit o architektuře Zen+, skutečný Zen 2 ale vyjde až příští rok.

Měření IPC architektury Zen+ dles AnandTech. Při testu jsou aktivní 4 jádra, vypnuté SMT a nastaven takt 3,0 GHz. Frekvencde DDR4 jsou na oficiálne podporovaných hodnotách pro jennotlivé procesory, tedy 2933 pro Pinancle Ridge a 2666 Pro Summit Ridge

12nm proces a přetaktování

Nový litografický proces 12LP, který je pro Ryzeny 2000 Pinnacle Ridge využit, vychází stále z 14nm procesu 14LPP, ale GlobalFoundries jej vylepšilo. Za ideálních podmínek má údajně až o 10 % zvednout frekvenci, nebo při stejném výkonu snížit plochu čipu až o 15 %. Ovšem je důležité upozornit, že tato zlepšení AMD asi zdaleka nedostane v plné míře, jelikož jsou z části podmíněna překopáním čipu a použitím jiných knihoven pro jeho tvorbu. AMD  však zdá se u Pinnacle Ridge šlo cestou co nejmenších změn. Návrh CCX a zřejmě i dalších bloků je v podstatě stejný jako u 14nm Summit Ridge s jen omezenými zásahy a opravami, použity jsou stejné 9T knihovny. Proto zřejmě Pinnacle dosahuje z nového procesu jen částečných benefitů. Jinak by totiž AMD de facto muselo vyvinout nový čip, na což zřejmě pro víceméně refreshovou generaci nebyly zdroje.

Co 12nm výroba přináší, jsou o něco výkonnější tranzistory, které dovolují navýšení maximálního taktu, který Ryzeny 7 ve svých specifikacích dosahují, o 250 MHz. Model Ryzen 7 1800X měl maximum 4,0 GHz (reálně ale 4,1 GHz, protože v první generaci se ještě nezapočítával XFR rozsah 100 MHz). Naproti tomu Ryzen 7 2700X má maximální turbo (nyní včetně XFR) 4,35 GHz. Dosažení určité stejné frekvence má u 12nm čipů vyžadovat zhruba o 0,05 V nižší napětí než u 14nm. Tím stouplo také praktické maximální přetaktování. Podle AMD by nyní mělo být možné všechna jádra u 12nm Ryzenů 2000 dostat na frekvence zhruba okolo 4200 MHz (jak už to chodí, lepší kusy třeba i výš, ale horší níž).

Zde můžete vidět snímek čipu, který se rozložením velmi podobá 14nm čipu Summit Ridge/Zeppelin (těžko najít rozdíly), což podporuje teorii o omezeném rozsahu změn a oprav. Čip má stále plochu 213 mm² a měl by obsahovat 4,8 miliardy tranzistorů. Ke změnšení tedy nedošlo. Podle webu AnandTech AMD sdělilo, že některé elementy jsou menší, ale tím, jak nebyl změněn celkový návrh, se toho nedalo využít redukci plochy, na čipu je ale tímto roztroušeno víc „volného místa“.

Snímek čipu Pinnacle Ridge

Každopádně je stále zachováno rozložení, počet různých rozhraní (tedy zejména vyvedené linky PCI Express 3.0: ×16 pro grafiku, ×4 zvlášť pro NVMe SSD a ×4 vyhrazené pro připojení čipové sady, navíc jsou přímo k CPU připojená dvě rozhraní SATA a nějaké porty USB 3.0). Zůstává také členění jader do dvou čtyřjádrových bloků CCX (Core Complex), mezi nimiž probíhá komunikace po propojovací logice Infinity Fabric. Každý z těchto CCX má pro své čtyři jádra 8 MB sdílené L3 cache. Celá kapacita 16 MB tedy není unifikovaná, do 8 MB druhého CCX přistupují jádra vzdáleně po Infinity Fabric.

Platforma X470

Čipová sada X470, která je uváděna spolu s procesory, má nakonec stejné schopnosti I/O jako předchozí X370. Zůstává jí až 8 portů SATA, šest portů USB 3.0 a dva porty USB 3.1 (s 10Gb/s rychlostí). Nezměnila se ani výbava 8 linkami PCI Express 2.0, bohužel se tedy nepotvrdily indicie, že by čipset mohl být povýšen na PCI Express 3.0 (ten je použit jen na připojení k procesoru, které používá PCIe 3.0 ×4). Desky platformy X470 mají význam zejména v tom, že umožní novějším návrhem lepší napájení a taktování CPU. Čipset by snad měl mít lepší spotřebu (minimálně v nečinnosti, splňuje úsporné požadavky budoucí legislativy státu Kalifornie), TDP ale neznáme.

StoreMI: hybridní úložiště nyní zadarmo

Na deskách generace 400 by jako další novinka ještě měla být funkce StoreMI, která implementuje hybridní úložiště kombinující dvě různě rychlá SSD nebo SSD a HDD s inteligentním algoritmem, který data rozděluje podle jejich nároků mezi pomalejší a rychlejší úložiště. Kapacita obou úložišť je zkombinována dohromady, volitelně je možné navíc použít část RAM jako další cache. Zdá se, že jde o stejné řešení jako dosud samostatně nabízený Enmotus FuzeDrive, který je již pro Ryzeny dostupný. Rozdíl ale je, že Ryzeny s deskou generace 2000 mají tuto funkci mít zdarma.

IHS je opět připájený, nikoliv pastovaný

Procesory stále používají socket AM4 a jsou kompatibilní s předchozími deskami, které ale potřebují aktualizaci BIOSu, aby s nimi naběhly. Naproti tomu nové základní desky s čipsetem X470, které jdou nyní na trh, mají podporu rovnou. A informace, na kterou mnozí jistě čekají: kovový kryt procesoru (rozvaděč tepla, heatspreadeer neboli IHS) je opět jako v první generaci připájený, není jako u Intelů použita pasta, která zhoršuje teploty v zátěži a zejména při přetaktování. Teplovodivou pastu mají tedy z cenových důvodů jen levnější Ryzeny 3/5 2200G/2400G s integrovanou grafikou.

Teplotní offset už má jen Ryzen 7 2700X

Co se ještě týká chlazení: Ryzeny 2000 už nepoužívají teplotní offset, jehož cílem bylo přimět desky k vyšším otáčkám ventilátorů. Výjimkou je jen Ryzen 7 2700X, který sděluje desce o 10 stupňů vyšší teplotu. V současnosti by ale desky a diagnostické programy měly již na toto brát ohled a ukazovat správně reálnou teplotu.

Článek pokračuje na druhé straně změnami turba (Precision Boostu), XFR a dalších specialit Ryzenů 2000 na platformě X470

Změny turba: Precision Boost 2, XFR2

Jednou z největších funkčních změn u 12nm čipů je změněné turbo, označené jako Precision Boost 2. Již je vlastně známé z APU Raven Ridge a je možné, že původně mělo být určeno již pro první generaci Ryzenů, ale nepodařilo se ho pro ně dotáhnout. Precision Boost 2 je v krátkosti mnohem blíž tomu, jak funguje turbo na procesorech Intel. U Ryzenů 1000 se chovalo tak, že maximální frekvence (plus navíc navýšená o XFR) byla dosažitelná jen u jednoho nebo dvou aktivních jader. Při vytížení více jader mělo CPU dostupný jen tzv. „all-core boost“, který stál obvykle jen 100 MHz nad základní frekvencí, tedy obvykle ne moc nízko. Tímto byl limitován výkon ve vícevláknovém softwaru.

Precision Boost 2 v Ryzenech 2000 toto omezení na počet jader a limit pro „all-core boost“ ruší. Frekvence se při zátěží 3–8 jader může pohybovat volně v celém rozsahu mezi základem a maximálním boostem. Na jaké úrovni se při zátěži udrží, nyní závisí jen na faktorech jako je spotřeba, teplota a stav napájení (napětí jednotlivých jader, proudový odběr). Nyní je tedy možné, aby se i větší množství jader dostalo v turbu na frekvence třeba i někde okolo 4,0 GHz, jak můžete vidět na grafu ze slajdů AMD. Výsledkem by mělo být, že vícevláknový výkon se zlepší více, než co by naznačovaly jen základní frekvence nových modelů.

Rozdíl v chování frekvence podle počtu zatížených jader mezi první a druhou generací Ryzenů

Vyšší spotřeba ve vícevláknové zátěži

Ovšem také tím v zátěži stoupá spotřeba, která je na highendových deskách u Ryzenu 7 2700X i o pár desítek wattů vyšší a často je zřejmě překračováno TDP (výkon si tedy vybral daň...). Pomoci by to mělo ve hrách, neboť pokud dříve obsadily víc jak dvě jádra, CPU se globálně snížila frekvence, což zpomalilo hlavní thread hry. Jinak stále platí, že Ryzeny dokáží přepínat svou frekvenci po 25 MHz krocích, což je relevantní jak pro přetaktování, tak pro chování turba.

Funkce XFR2 by měla dále zlepšovat možnosti turba, pokud máte kvalitní chlazení, ale stále nemůže překročit maximální frekvence Precision Boostu. Podle AMD je však například mezi obyčejným 95W chladičem a Wraith Prism rozdíl 4 % výkonu a Noctua NH-D15S tento náskok zvýší ještě o něco na 7 %. Toto by zdá se v mnoha případech mohlo odbourat nutnost přetaktovávat – minimálně u modelů řady X. Vícevláknový výkon dokáže zlepšit i samotné XFR2 a nepřijdete o maximální takt turba pro jednovláknové aplikace. Navíc čip nemá příliš mnoho prostoru navíc, jak už bylo řečeno, typické přetaktování se má pohybovat okolo 4,2 GHz (tedy řekněme mezi 4,1 až 4,3 GHz), což je turbo schopné z vleké části vytěžit samo, aniž by se musela vypnout přínosná samoregulace frekvencí.

Turbo spolupracuje s novými deskami

Nastavování co nejlepší frekvence by mělo také spolupracovat s napájecí kaskádou na deskách s čipsety generace 400 (nyní je venku X470, později přibude ještě B450). U těch by proti starším na bázi X370/B350 měla fungovat zpětná vazba, takže CPU bude mít informaci o schopnostech kaskády a jejím aktuálním stavu (CPU zjišťuje výkon, proud a maximální proud ve špičkách). Toto může vytvořit určitý rozdíl ve výkonu mezi platformou X470/B450 a výkonem, který zejména 105W Ryzen 7 2700X vyvine na deskách předchozí generace. Až na tento efekt by měly ale v předchozích deskách tyto procesory plně fungovat. Právě tato novinka by měla být označená XFR2 Enhanced. Samotné XFR2 a Precision Boost 2 podporují i předchozí desky s čispety X370/B350/A320.

Ryzen Master 1.3

Utilita Ryzen Master 1.3 by jinak měla mít nové funkce, které budou o chování a limitech turba dávat podrobnější informace, má být například možné identifikovat nejlepší jádro (žlutá hvězda) a druhé nejlepší jádro v CCX a celém čipu a také ukazovat informace o napájecí kaskádě, což ale musí podporovat BIOS desky. V programu byl také přidán zátěžový test pro ověření stability a možnost přetaktovat individuálně každý ze dvou bloků CCX.

Precision Boost Overdrive

Kromě toho by tato utilita měla eventuálně dostat také schopnost aktivovat z Windows funkci Precision Boost Overdrive, což je v podstatě obdoba Multi Core Enhancementu alias „OC turba“ z desek pro Intel. Po jejím zapnutí procesor vynucuje vyšší frekvence na všech jádrech, jde tedy o způsob přetaktování CPU. Na deskách s čipsetem X470 je tato funkce už přístupná v BIOSu a údajně často zapnutá ve výchozím nastavení. Ve správných recenzích CPU by měla být stejně jako u Intelu vypnutá.

Recenze

S dnešním uvedením vyšly globálně recenze. Například na The Tech Reportu, PC Perspective, AnandTechu a Tom's Hardware. Německy pak ComputerBase a francouzsky Hardware.fr. Ryzeny 2000 by měly být v recenzích změřené s aktivovanou ochranou proti Spectre, která může o něco snižovat výkon. Je třeba proto dávat pozor na to, že nová čísla nelze srovnávat se staršími výsledky, které ještě neobsahují efekt patchů proti chybám Spectre a Meltdown a tedy nadhodnocují výkon – zejména procesorů Intel. Tak je to například v případě testu Tom's Hardware (kde jde o omyl, recenzent nevěděl, že má platforma AMD již nový mikrokód). ComputerBase má s opravami Spectre a Meltdownu přeměřené Core i7-7700K, COre i5-8400 a Core i7-8700K, zbytek nikoliv, zatímco všechny Ryzeny 2000 včetně APU mají opravy pro Spectre. Hardware.fr má testy bez opravy Spectre jak pro Intel, tak pro AMD a podle všeho nejsou také výsledky procesorů Intel přeměřené po opravě Meltdownu. Zbylé výše odkázané recenze by měly mít všechny patche nainstalované.

Tyto opravy mají sice většinou omezený, ale přesto replikovatelný dopad. Správně by proto měla být ostatní CPU v testech vždy přeměřená, protože jinak jsou výsledky Ryzenu zkreslené o faktor, který se nedá vždy snadno odhadnout. U mnoha testů je známo, že je efekt třeba jen 1–3 %, ale nemůžete to vědět jistě a v některých případech je vliv masivnější (například kompilace trpí velkým zpomalením), což pak hodně zavádí dojem z výkonu CPU.

Boxová balení Ryzenů druhé generace (Pinancle Ridge)

Závěr recenzí je většinou takový, že druhá generace přináší docela podstatná zrychlení a funkční zlepšení, která jdou nad rámec obyčejného „refreshe“. Nemá příliš cenu upgradovat, pokud máte CPU se stejným počtem jader z první generace Ryzenů, ale při stavbě nového PC je 12nm Ryzen jasně lepší volba než 14nm předchůdce. Navíc jsou zaváděcí ceny o dost nižší než loni (v recenzích je dobře hodnocen poměr/cena výkon). Proti Intelu stále platí, že Ryzen za stejné peníze dosahuje vyššího vícevláknového výkonu pro aplikační software, kdežto Intel má díky vyšším frekvencím turba (alespoň u top modelů) vyšší jednovláknový výkon – což je umocněno po přetaktování – a obvykle lepší výkon ve hrách. Tento deficit ale Ryzen 2000 celkem dost stáhl, ve hrách je na tom podstatně lépe než Ryzen 1000.

Zprůměrované výsledky benchmarků v aplikacích dle webu Hardware.fr. Všechny procesory včetně AMD jsou otestované bez oprav chyby Spectre. Zda je u některých Intelů aplikoána oprava Meltdownu, není jasné, mohou být použité výsledky ze starších testů bez oprav Meltdownu

PC Perpsective například uvádí, že v testech na rozlišení 1080p se herní výkon zlepšil o 5–10 %, kdežto náskok Core i7-8700K je typicky do 10 % u „CPU-Heavy“ her (ale ne vždy, výjimky mohou mít rozdíl výraznější). Zprůměrované výsledky webu Hardware.fr udávají, že Ryzen 7 2700X je v aplikacích o 13,2 % rychlejší než Core i7-8700K, které je však o 9,3 % rychlejší ve hrách. Naproti tomu ComputerBase má ve hrách i7-8700K rychlejší o 11 % (v měření plynulosti je rozdíl 8 %), kdežto Ryzen 7 2700X je zase rychlejší o 9 % v aplikacích. Rozdíly se přirozeně budou lišit podle zvolených aplikací a kvůli chování XFR2 asi také podle desky.

Zprůměrované výsledky benchmarků ve hrách dle webu ComputerBase. Pozor, z procesorů Intel mají Core i7-8700K, Core i5-8400 a Core i7-7700K aplikované opravy Meltdownu a Spectre, zbytek nikoliv. U AMD je ochrana proti Spectre (Meltdownem AMD netrpí) aplikována u Ryzenů 2700X, 2700, 2600X, 2600. 2400G a 2200G, u generace 1000 nikoliv

Ryzeny 2700X, 2700, 2600X a 2600 jsou v tuto chvíli již v českých obchodech. Ceny jsou okolo 8200 korun za Ryzen 7 2700X, 7700 kč za Ryzen 7 2700 u osmijader. Šestijádrové Ryzeny 5 2600 stojí okolo 4950 Kč a model Ryzen 5 2600X okolo 5600 Kč.