Lorsque AMD a annoncé que son nouveau cœur Zen 3 était une refonte complète et offrait un leadership complet en matière de performances, nous avons dû leur demander de confirmer si c’était exactement ce qu’ils avaient dit. Bien qu’ils soient moins de 10% de la taille d’Intel, et très proches de se plier en tant qu’entreprise en 2015, les paris qu’AMD a faits pendant cette période avec sa microarchitecture Zen de nouvelle génération et ses conceptions Ryzen se concrétisent maintenant. Zen 3 et les nouveaux processeurs Ryzen 5000, pour le marché des ordinateurs de bureau, sont la réalisation de ces objectifs: non seulement des performances par watt et des performances par dollar leaders, mais un leadership absolu en matière de performances dans chaque segment. Nous sommes entrés dans la nouvelle microarchitecture et avons testé les nouveaux processeurs. AMD est le nouveau roi, et nous avons les données pour le montrer.

Nouveau cœur, même 7 nm, plus de 5,0 GHz!

Les nouveaux processeurs Ryzen 5000 remplacent directement la série Ryzen 3000. Quiconque possède une carte mère AMD X570 ou B550 aujourd’hui, avec le dernier BIOS (AGESA 1081 ou supérieur), devrait pouvoir acheter et utiliser l’un des nouveaux processeurs sans problème. Toute personne possédant une carte X470 / B450 devra attendre le premier trimestre 2021 pendant la mise à jour de ces cartes.

Comme nous l’avons vu précédemment, AMD lance aujourd’hui quatre processeurs pour le commerce de détail, allant de six cœurs à seize cœurs.

Processeurs AMD Ryzen série 5000
Microarchitecture Zen 3
AnandTech Noyaux
Fils
Base
Fréq
Turbo
Fréq
L3
Cache
TDP PDSF
Ryzen 9 5950X 16c / 32t 3400 4900 64 Mo 105 W 799 $
Ryzen 9 5900X 12c / 24t 3700 4800 64 Mo 105 W 549 $
Ryzen 7 5800X 8c / 16t 3800 4700 32 Mo 105 W 449 $
Ryzen 5 5600X 6c / 12t 3700 4600 32 Mo 65 W 299 $ *

* Livré avec un refroidisseur de processeur fourni

Tous les processeurs ont un support natif pour la mémoire DDR4-3200 selon les normes JEDEC, bien qu’AMD recommande quelque chose d’un peu plus rapide pour des performances optimales. Tous les processeurs ont également 20 voies de PCIe 4.0 pour les périphériques complémentaires.

Le Ryzen 9 5950X: 16 cœurs à 799 $

Le processeur supérieur est le Ryzen 9 5950X, avec 16 cœurs et 32 ​​threads, offrant une fréquence de base de 3400 MHz et une fréquence turbo de 4900 MHz – sur notre processeur de vente au détail, nous avons en fait détecté une fréquence de cœur unique de 5050 MHz, indiquant que ce processeur turbo au-dessus de 5,0 GHz avec une marge thermique et un refroidissement suffisants!

Ce processeur est activé parh deux chiplets à huit cœurs (plus d’informations sur les chiplets ci-dessous), chacun avec 32 Mo de cache L3 (64 Mo au total). Le Ryzen 9 5950X est évalué au même TDP que le Ryzen 9 3950X, à 105 W. La puissance de crête sera d’environ 142 W, selon la conception de la prise d’AMD, sur les cartes mères qui peuvent le prendre en charge.

Pour ceux qui ne lisent pas le reste de la critique, la brève conclusion pour le Ryzen 9 5950X est que même au prix de détail suggéré de 799 $, il permet un nouveau niveau de performance de qualité grand public à tous les niveaux. La fréquence de thread unique est extrêmement élevée et, lorsqu’elle est combinée avec la nouvelle conception de cœur avec son IPC plus élevé, elle pousse les charges de travail qui sont limitées à un seul cœur au-delà des meilleurs processeurs Tiger Lake d’Intel. En ce qui concerne les charges de travail multithreads, nous avons de nouveaux records pour un processeur grand public à tous les niveaux.

Le Ryzen 9 5900X: 12 cœurs à 549 $

Le Ryzen 9 5900X, avec 12 cœurs et 24 threads, offre une fréquence de base de 3700 MHz et une fréquence turbo de 4800 MHz (4950 MHz a été observée) contre le meilleur processeur grand public d’Intel. Ce processeur est activé via deux chipsets à six cœurs, mais tout le cache est toujours activé à 32 Mo par chipset (64 Mo au total). Le 5900X a également le même TDP que le 3900X / 3900XT qu’il remplace à 105 W.

À 549 $, son prix est supérieur de 50 $ à celui du processeur qu’il remplace, ce qui signifie que pour le coût supplémentaire de 10%, il devra démontrer qu’il peut fonctionner au moins 10% mieux.

Le Ryzen 7 5800X: 8 cœurs à 449 $

Après qu’AMD a présenté un processeur quadricœur de moins de 100 $ dans la dernière génération, il faut beaucoup de chutzpah pour offrir un processeur à huit cœurs pour 449 $ – AMD maintient ses affirmations selon lesquelles ce processeur offre des améliorations de performances générationnelles substantielles. Le nouvel AMD Ryzen 7 5800X, avec huit cœurs et seize threads, devrait se mesurer au Core i7-10700K d’Intel, également un processeur à huit cœurs / seize threads.

Le Ryzen 7 5800X a une fréquence de base de 3800 MHz et une fréquence turbo nominale de 4700 MHz (nous avons détecté 4825 MHz), et utilise un seul chiplet à huit cœurs avec un total de 32 Mo de cache L3. Le chiplet à un seul cœur présente de petits avantages par rapport à une conception à double puce où une certaine communication entre CPU est nécessaire, et cela se retrouve dans certains de nos benchmarks de jeu très limités en CPU. Ce processeur a également 105 W TDP (~ 142 W en crête).

Le Ryzen 5 5600X: 6 cœurs pour 299 $

Le processeur le moins cher proposé par AMD aujourd’hui est le Ryzen 5 5600X, mais c’est aussi le seul à être livré avec un refroidisseur de processeur dans la boîte. Le Ryzen 5 5600X a six cœurs et douze threads, fonctionnant à une fréquence de base de 3700 MHz et un turbo de pointe de 4600 MHz (4650 MHz mesurés), et est le seul processeur à recevoir un TDP de 65 W (~ 88 W de pointe ).

La conception à un seul chiplet signifie 32 Mo de cache L3 au total (techniquement, c’est toujours le même qu’un seul cœur peut accéder en tant que pièces Ryzen 9, plus à ce sujet plus tard), et sera confronté au Core i5-10600K à six cœurs d’Intel, qui se vend également dans un stade similaire.

En dépit d’être le processeur le moins cher et techniquement le plus lent du groupe, j’ai été très surpris par les performances du Ryzen 5 5600X: similaire au Ryzen 9 5950X, dans les benchmarks à thread unique, il supprime complètement tout ce qu’Intel a à offrir – même Tiger Lake.

Pourquoi Ryzen 5000 fonctionne: Chiplets

À un niveau élevé, la nouvelle série Ryzen 5000 «Vermeer» semble étrangement familière à la série Ryzen 3000 «Matisse» de dernière génération. C’est en fait par conception, car AMD exploite pleinement sa méthodologie de conception de puces dans les nouveaux processeurs.

Pour introduire une certaine terminologie, AMD crée deux types de puces. L’un d’eux a les principaux cœurs de traitement, et s’appelle une matrice complexe de noyau ou CCD. C’est celui qui est construit sur le processus 7 nm de TSMC. L’autre puce est une puce d’interconnexion avec E / S, connue sous le nom de puce IO ou IOD – celle-ci a les voies PCIe, les contrôleurs de mémoire, les ports SATA, la connexion au chipset, et aide à contrôler la fourniture de puissance ainsi que la sécurité . Dans la génération précédente et la nouvelle génération, AMD associe l’un de ses matrices IO à jusqu’à deux puces à 8 cœurs.


Processeur Ryzen 3000 sans dissipateur de chaleur, montrant deux puces de base et une matrice IO.

Cela est possible car les nouveaux chipsets de base contiennent les mêmes protocoles d’interconnexion, de conception physique et de contraintes de puissance. AMD est en mesure de tirer parti de l’exécution de la plate-forme et de la génération précédentes de sorte que lorsque les connexions de base sont identiques, malgré les différentes structures internes (Zen 3 vs Zen 2), elles peuvent toujours être assemblées et exécutées de manière connue et réussie.

Comme avec la génération précédente, le nouveau chiplet Zen 3 est conçu avec huit cœurs

Zen 3 est un nouveau design de base

En gardant le nouveau chipset Zen 3 à 8 cœurs de la même taille et de la même puissance, cela signifie évidemment qu’AMD a dû construire un cœur qui correspond à ces contraintes, mais offre également une amélioration des performances et de l’efficacité des performances afin de créer une conception plus convaincante. En règle générale, lors de la conception d’un cœur de processeur, la chose la plus simple à faire est de reprendre la conception précédente et de mettre à niveau certaines parties de celle-ci – ou ce que les ingénieurs appellent la lutte contre le «fruit à portée de main» qui permet d’accélérer le plus pour le moindre effort. Étant donné que les conceptions de cœur de processeur sont conçues pour une date limite, il y a toujours des idées qui ne font jamais partie de la conception finale, mais elles deviennent les cibles les plus faciles pour la prochaine génération. C’est ce que nous avons vu avec le passage de Zen 1 / Zen + à Zen 2. Donc, naturellement, la chose la plus simple à faire pour AMD serait à nouveau la même chose, mais avec Zen 3.

Cependant, AMD ne l’a pas fait. Lors de nos entretiens avec les cadres supérieurs d’AMD, nous avons appris qu’AMD dispose de deux équipes de conception de cœurs de processeur indépendantes qui visent à se surpasser lors de la construction de nouveaux cœurs hautes performances. Zen 1 et Zen 2 étaient des produits de la première équipe de conception principale, et maintenant Zen 3 est le produit de la deuxième équipe de conception. Naturellement, nous nous attendons alors à ce que Zen 4 soit la prochaine génération de Zen 3, avec le «fruit à portée de main» pris en charge.

Dans notre récente interview avec le directeur de la technologie d’AMD, Mark Papermaster, on nous a dit que si vous regardiez le noyau à un niveau de 100000 pieds, vous pourriez facilement confondre la conception du noyau Zen 3 comme étant similaire à celle du Zen 2. Cependant, on nous a dit que, comme il s’agit d’une nouvelle équipe, chaque segment du noyau a été repensé, ou du moins mis à jour. Les utilisateurs qui suivent cet espace de près se souviendront que le prédicteur de branche utilisé dans Zen 2 n’était pas censé venir avant Zen 3, ce qui montre que même les conceptions de base ont un élément de portabilité. Le fait que Zen 2 et Zen 3 soient tous deux construits sur le même nœud de processus TSMC N7 (le même PDK, bien que Zen 3 dispose des dernières mises à jour de fabrication de rendement / cohérence de TMSC) contribue également à cette portabilité de la conception.

AMD a déjà annoncé le changement majeur qui sera évident pour la plupart des techniciens intéressés par cet espace: le chiplet de base de base, plutôt que d’avoir deux complexes à quatre cœurs, a un seul complexe à huit cœurs. Cela permet à chaque cœur d’accéder à l’ensemble des 32 Mo de cache L3 d’une puce, au lieu de 16 Mo, ce qui réduit la latence des accès mémoire dans cette fenêtre de 16 à 32 Mo. Il simplifie également la communication cœur à cœur au sein d’un chipset. Il y a quelques compromis à faire pour ce faire, mais dans l’ensemble, c’est une bonne victoire.

En fait, il existe un nombre important de différences dans tout le noyau. AMD a amélioré:

  • bande passante de prédiction de branche
  • passage plus rapide des tubes de décodage au cache micro-op,
  • récupérations plus rapides des erreurs de pronostics,
  • détection améliorée des sauts de décodage pour certains NOP / idiomes de remise à zéro
  • des tampons plus grands et des fenêtres d’exécution en haut et en bas du noyau,
  • tuyaux de dérivation dédiés,
  • un meilleur équilibre entre la logique et la génération d’adresses,
  • une répartition INT / FP plus large,
  • bande passante de charge plus élevée,
  • bande passante de magasin plus élevée,
  • meilleure flexibilité dans les opérations de chargement / stockage
  • FMAC plus rapides
  • Une grande variété d’opérations plus rapides (y compris x87?)
  • plus de marcheurs de table TLB
  • meilleure prédiction des dépendances de transfert de stockage à chargement
  • copie plus rapide des chaînes courtes
  • plus de support AVX2 (VAES, VPCLMULQD)
  • support DIV / IDIV nettement plus rapide
  • accélération matérielle de PDEP / PEXT

Beaucoup d’entre eux seront expliqués et développés au cours des prochaines pages, et observés dans les résultats de référence. En termes simples, il s’agit de quelque chose de plus qu’une simple mise à jour de base – ce sont de véritables nouveaux noyaux et de nouvelles conceptions sur lesquelles de nouvelles feuilles de papier devaient être construites.

Un certain nombre de ces fonctionnalités, telles que des tampons plus larges et une bande passante accrue, viennent naturellement avec la question de savoir comment AMD a gardé la même puissance pour Zen 3 par rapport au Zen 2. Normalement, lorsqu’un cœur s’élargit, cela signifie que plus de silicium doit être allumé tout le temps, et cela influence la puissance statique, ou si tout est utilisé simultanément, alors la puissance active est plus élevée.

Lors de son entretien avec Mark Papermaster, il a souligné les prouesses d’AMD en matière de mise en œuvre physique comme un facteur clé à cet égard. En tirant parti de leur connaissance du processus 7 nm (N7) de TSMC, ainsi que des mises à jour de leurs propres outils pour tirer le meilleur parti de ces conceptions, AMD a pu rester neutre en énergie, malgré toutes ces mises à jour et mises à niveau. Une partie de cela vient également de la relation de partenaire premium de longue date d’AMD avec TMSC, permettant une meilleure co-optimisation de la technologie de conception (DTCO) entre le plan d’étage, la fabrication et le produit.

Réclamations d’AMD

Les équipes de marketing CPU d’AMD, depuis le lancement du Zen de première génération, ont été très précises dans leurs déclarations de performances, même au point de sous-estimer les performances de temps en temps. En plus de promouvoir le leadership en matière de performances dans les threads uniques, multi-threads et les jeux, AMD a promu plusieurs mesures pour l’amélioration de génération en génération.

+ 19% IPC

La métrique clé proposée par AMD était une augmentation de + 19% de l’IPC de Zen 2 à Zen 3, ou plutôt une augmentation de + 19% de Ryzen 5 3800XT à Ryzen 5 5800X lorsque les deux processeurs sont à 4,0 GHz et utilisent la mémoire DDR4-3600.

En fait, en utilisant nos benchmarks de l’industrie, pour des performances à un seul thread, nous avons observé une augmentation de + 19% des performances du processeur par horloge. Nous devons féliciter AMD ici, c’est la deuxième ou la troisième fois qu’ils citent des chiffres IPC que nous avons égalés.

En SPECrate multithread, le gain absolu n’était que d’environ 10% environ, étant donné que les cœurs plus rapides nécessitent également plus de bande passante vers la mémoire principale, ce qui n’a pas été fourni dans cette génération. Cela signifie qu’il existe des goulots d’étranglement auxquels un IPC plus élevé n’aidera pas si davantage de cœurs nécessitent les mêmes ressources.

Pour les tests dans le monde réel, sur l’ensemble de notre suite, nous avons constaté une augmentation moyenne de + 24%. Pour les tests explicitement multithreads, nous avons vu des plages de performances égales à + 35%, tandis que pour les tests explicitement à thread unique, cela allait de performances paires jusqu’à + 57%. Cela se résume à des tests liés à l’exécution / au calcul qui accélèrent davantage les charges de travail liées à la mémoire.

Meilleur jeu

Pour les jeux, le nombre a été donné comme une augmentation de +5 à + 50% dans les jeux de 1920×1080 au préréglage élevé, comparant un Ryzen 9 5900X au Ryzen 9 3900XT, en fonction de la référence.

Lors de nos tests avec des paramètres limités du processeur, tels que 720p ou 480p minimum, nous avons constaté une augmentation moyenne des performances de + 44% d’images par seconde en comparant le Ryzen 9 5950X au Ryzen 9 3950X. Selon le test, cela allait de + 10% à + 80% d’augmentation des performances, avec des gains clés dans Tchernobylite, Borderlands 3, Gears Tactics et F1 2019.

Pour nos tests de jeu plus traditionnels, exécutez à 1920×1080 avec tous les paramètres de qualité au maximum, le gain de performance moyen d’environ + 10%. Cela couvrait toute la gamme d’un score égal (World of Tanks, Strange Brigade, Red Dead Redemption), jusqu’à + 36% (Civilization 6, Far Cry 5).

La comparaison la plus importante est peut-être l’AMD Ryzen 9 5950X contre l’Intel Core i9-10900K. Dans nos tests limités en CPU, nous obtenons une victoire moyenne de + 21% en FPS pour l’AMD dans des scénarios limités en CPU, allant de + 2% à + 52%. Mais dans nos tests de réglages maximum 1080p, les résultats étaient en moyenne au coude à coude, oscillant de -4% à + 6%. (Ce résultat n’inclut pas la seule anomalie dans nos tests, car Civilization 6 montre une victoire de + 43% pour AMD.)

Matchs de performance en tête-à-tête

Sur la base du nombre de cœurs et des prix, les nouveaux processeurs de la série Ryzen 5000 s’alignent étroitement sur certains des processeurs Comet Lake les plus populaires d’Intel, ainsi que sur le matériel AMD de la génération précédente.

Matchups T4 2020
AMD
Ryzen 5000
Noyaux SEP Plateau
1ku
Noyaux Intel
Core 10e génération
Ryzen 9 5950X 16C 799 $ contre. 999 $ 18C Core i9-10980XE *
Ryzen 9 5900X 12C 549 $ contre. 488 $ 10C Core i9-10900K
Ryzen 7 5800X 8C 449 $ contre. 453 $ 10C Core i9-10850K
374 $ 8C Core i7-10700K
Ryzen 5 5600X 6C 299 $ contre. 262 $ 6C Core i5-10600K

* Techniquement, un processeur de plate-forme de bureau haut de gamme, presque indisponible au PDSF.

Tout au long de cet examen, nous ferons référence à ces comparaisons et nous décomposerons éventuellement chaque processeur dans sa propre ventilation d’analyse.

Plus dans cette revue

Comme il s’agit de notre couverture Deep Dive dans Zen 3, nous allons entrer dans certains détails. Au cours des prochaines pages, nous passerons en revue:

  • Améliorations apportées à la conception du cœur (prélecteurs, tampons, unités d’exécution, etc.)
  • Nos tests microbenchmark (latence core-to-core, hiérarchie du cache, turbo ramping)
  • Nouvelles instructions, instructions améliorées
  • Puissance SoC et puissance par cœur
  • Résultats SPEC2006 et SPEC2017
  • Benchmarks CPU (Office, Science, Simulation, Rendu, Encodage, Web, Legacy)
  • Gaming Benchmarks (11 tests, 4 réglages par test, avec RTX 2080 Ti)
  • Conclusions et remarques finales