Обзор AMD Ryzen 7950X и наш список претензий к Zen 4

Первые процессоры под именем Ryzen, основанные на микроархитектуре Zen, были выпущены в 2017 году. Их появление не только ознаменовало возвращение AMD в большую игру на процессорном рынке, но и активировало весь процесс конкурентной борьбы. С тех пор поколения CPU стали сменяться гораздо чаще, а рост производительности, происходящий на каждом этапе такого прогресса, стал намного более заметным для пользователей.

Если проследить за анонсами Ryzen c 2017 года до наших дней, то можно заметить, что AMD старалась проводить обновления потребительских процессоров ежегодно. Однако из-за пандемии коронавируса и глобального дефицита чипов 2021 год стал исключением из этого правила, и представители семейства Ryzen 5000 остались на вершине модельного ряда AMD на второй срок. Этой вынужденной паузой результативно воспользовалась Intel, которая в отличие от конкурента смогла нарастить темп обновлений и успела в прошлом году вывести на рынок сразу два новых поколения CPU: Rocket Lake и Alder Lake. В результате AMD оказалась в позиции догоняющей: предлагаемые ею в первой половине 2022 года процессоры определённо проигрывали продукции конкурента как по чистой производительности, в особенности игровой, так и по её отношению к цене.

Именно поэтому осень 2022 года, когда и AMD, и Intel собирались в очередной раз обновить свои решения для потребительского рынка, была столь ожидаема. Назревала новая яркая схватка за лидерство на рынке CPU для настольных ПК, причём, если Intel собиралась ограничиться в целом эволюционным улучшением продукта прошлого поколения, AMD, как казалось, намечала революцию. Компания не обещала разве что увеличения числа вычислительных ядер, зато готовила массу всего другого: улучшенную микроархитектуру Zen 4, новую платформу Socket AM5 с поддержкой PCIe 5.0 и DDR5, внедрение более совершенного технологического процесса и заметно выросшие тактовые частоты.

И вот, наконец, мы имеем возможность познакомиться с Ryzen нового поколения. Подробные тесты новинок начнём с самого передового и производительного решения — в данном обзоре речь пойдёт о 16-ядерном Ryzen 9 7950X, который, по мнению самой AMD, должен поднять планку производительности примерно на 30 % выше уровня, установленного Ryzen 9 5950X.

Впрочем, даже если столь впечатляющий прирост действительно имеет место, судьба Ryzen 9 7950X обещает быть непростой. Ведь ему противостоит Core i9-13900K – представитель нового поколения процессоров Intel Raptor Lake, которому тоже есть чем похвастать на фоне предшественников. В этом материале мы проанализируем, каковы рыночные перспективы Ryzen 9 7950X в изменившемся ландшафте – в условиях, когда ему придётся бороться со свежим флагманским CPU конкурента. Отдельное внимание в анализе будет уделено игровой производительности с новыми видеокартами, ведь примерно в одно время с Ryzen 9 7950X на рынке появились и представители серии GeForce RTX 4000, для которых быстродействия процессоров прошлых поколений уже определённо не хватает.

⇡#Микроархитектура Zen 4: большая глубина буферов и AVX-512

В процессорах Ryzen 7000 можно найти массу нового: они не только не похожи на предшественников своим внутренним строением и внешним видом, но и работают в составе свежеиспечённой платформы Socket AM5. Однако все многочисленные новшества так или иначе опираются на микроархитектуру Zen 4, которая лежит в основе их процессорных ядер. С короткого знакомства с этой микроархитектурой мы и начнём.

Cама AMD не считает разработку Zen 4 каким-то фундаментальным шагом вперёд. По мнению компании, Zen 4 – всего лишь оптимизация Zen 3, а не что-то принципиально новое. Радикальные же перемены в микроархитектуре AMD обещает позже – в 2024 году, когда ожидается окончание разработки Zen 5.

Но несмотря на такое отношение AMD, удельная производительность в микроархитектуре Zen 4 выросла довольно значительно. По данным самой компании, прирост в показателе IPC (числе исполняемых за такт инструкций) по сравнению с Zen 3 составил в среднем 13 %, а в некоторых приложениях преимущество Zen 4 перед Zen 3 на одинаковой тактовой частоте может достигать и 25-35 %. С одной стороны, это всё-таки меньше того прироста IPC, который происходил при внедрении микроархитектур Zen 2 и Zen 3, но с другой, в Zen 4 есть масса смежных улучшений, которые играют в пользу увеличения производительности и без роста IPC. В первую очередь это переход на более совершенную технологию производства.

Техпроцесс с нормами 5 нм, которым AMD смогла воспользоваться благодаря тесному сотрудничеству с TSMC, на сегодняшний день можно считать самой передовой технологией, подходящей для выпуска производительных CPU. Он даёт преимущества не только в тактовых частотах, но и с точки зрения энергоэффективности.

TSMC говорит, что 5-нм технология по сравнению с 7-нм техпроцессом позволяет либо на 20 % поднять тактовые частоты, либо на 40 % понизить потребление полупроводниковых устройств. А по данным AMD, при сравнении представителей серий Ryzen 5000 и Ryzen 7000 с одинаковыми показателями потребления, преимущество новых процессоров в производительности превышает 35 %, причём в условиях более строгих лимитов потребления оно только увеличивается. Например, при 88-Вт ограничении 16-ядерный Ryzen 9 7950X превосходит Ryzen 9 5950X по скорости многопоточного рендеринга в Cinebench R23 на 75 %.

Но AMD одним только ростом производительности в пересчёте на ватт не ограничилась и дополнительно ослабила для Ryzen 7000 тепловые и энергетические рамки. В то время как Ryzen 5000 разрешалось потреблять не более 142 Вт, для новых процессоров предел отодвинулся до 230 Вт. То есть ради повышения максимальной многопоточной производительности AMD пожертвовала частью энергоэффективности Zen 4. Но зато падение частот флагманских процессоров при ресурсоёмких нагрузках теперь станет существенно меньшим.

Иными словами, в процессорах Ryzen 7000 первой волны, которые нацелены на аудиторию энтузиастов, AMD сделала упор на предельное повышение тактовых частот. И 5-нм технология послужила хорошим подспорьем: она позволила компании поднять их значительно выше 5-ГГц отметки, которую процессорам Ryzen прошлых поколений преодолеть никак не удавалось. Так, максимальная частота флагманской модели Ryzen 9 7950X в турборежиме теперь достигла 5,7 ГГц.

Инженеры AMD подчёркивают, что высокая частота получена без помощи оптимизаций микроархитектуры. Основную роль сыграл именно техпроцесс и взаимодействие между AMD и TSMC, в рамках которого в процессорах подрихтовали транзисторный дизайн ограничивавших частоту блоков. Любопытно, что изначально AMD рассчитывала даже на покорение 6-ГГц отметки, но поставленные изначально амбициозные цели, к сожалению, так и не были достигнуты на практике.

Если углубиться в микроархитектуру Zen 4 и попытаться определить, какие ключевые изменения сделаны «под капотом» новых CPU, то выяснится, что львиная доля прироста IPC приходится на модификации входной части исполнительного конвейера. Они обуславливают почти половину из 13-процентного увеличения удельной производительности. Остальная же часть прироста опирается на улучшения в предсказании переходов и оптимизации в работе с данными, в то время как прочие изменения вроде роста объёмов кеш-памяти или тюнинга исполнительного домена Zen 4 дают гомеопатический эффект.

Так получилось из-за того, что инженеры AMD с самого начала не ставили перед собой цель перекраивать внутреннее строение ядер Zen 4, а занимались лишь устранением наиболее очевидных узких мест. Поэтому не стоит удивляться, что основная масса изменений в Zen 4 заключается в простом увеличении глубины буферов на начальных стадиях исполнительного конвейера, в то время как его средняя и выходная части со времён Zen 3 почти не поменялись.

В первую очередь AMD поработала над улучшением результативности предсказания ветвлений. Для этой цели в Zen 4 выросли буферы целей ветвления: первого уровня – на 50 % (до 3 тыс. записей) и второго уровня – на 8% (до 14 тыс. записей). Возросшая глубина этих буферов позволяет сохранять историю ветвлений в большем объёме, и в конечном итоге это повышает вероятность правильного прогнозирования переходов.

Далее, на 68 % увеличился объём кеша декодированных инструкций. Его вместимость достигла 6750 микроопераций. Плюс к этому AMD нарастила его пропускную способность, и в Zen 4 из него можно извлекать по девять микроопераций за такт вместо восьми в прошлом поколении. Такое улучшение повлияло не только на производительность, но и на энергоэффективность, поскольку увеличение кеша декодированных инструкций снимает часть работы с декодера – довольно энергоёмкого блока в процессорном ядре.

При этом AMD не стала расширять очередь микроопераций – последнюю стадию входной части конвейера. Из неё, как и раньше, может отправляться на исполнение не более 6 микроопераций за раз. Таким образом, преимущества быстрого кеша микроопераций отчасти могут теряться – рост его скорости способен сыграть роль лишь тогда, когда очередь по каким-то причинам оказывается заполнена не до конца, например при ошибках в предсказании переходов и сбросе конвейера.

Исполнительный домен в Zen 4 рассчитан на параллельную обработку 10 целочисленных операций и 6 операций с плавающей запятой, здесь никаких изменений по сравнению с Zen 3 нет. Но зато определённые усовершенствования появились в выходной части конвейера. Буфер отставки, в котором окончательно формируются результаты исполнения инструкций, вырос на четверть и достиг размера в 320 инструкций, позволяя процессору более глубоко залезать во внеочередное исполнение. Этим же целям послужило и 20-процентное увеличение регистровых файлов. В целочисленном и вещественночисленном регистровом файле Zen 4 может сохраняться содержимое 224 и 192 регистров соответственно, что позволяет одновременно держать в процессе выполнения ещё большее число инструкций.

Фирменный для Zen 4 приём – увеличение глубины буферов – разработчики провели и для блоков загрузки и сохранения данных. Так, очередь загрузки стала длиннее на 22 %, что должно уменьшить число конфликтов при обращении к кеш-памяти. Но пропускная способность блоков загрузки и сохранения по сравнению с Zen 3 при этом не поменялась и составляет три чтения или две записи за такт.

Появившийся благодаря переходу на более современный техпроцесс транзисторный бюджет AMD в Zen 4 направила прежде всего на удвоение ёмкости L2-кеша. Его объём в новых процессорах достиг 1 Мбайт на ядро. Но из-за этого увеличилась латентность: вместо 12 тактов, как в Zen 3, она теперь равна 14 тактам. Вместе с L2-кешем выросла в размере и таблица ассоциативной трансляции – L2 TLB: в неё теперь умещается до 3 тыс. записей вместо 2 тыс. в Zen 3. А вот кеш третьего уровня в Zen 4 вместительнее не стал. На каждый восьмиядерный CCX-комплекс полагается 32 Мбайт L3-кеша, причём его латентность по сравнению c Zen 3 в связи с ростом частоты CPU выросла на 4 такта – до 50 тактов.

Ещё одно очень заметное изменение в Zen 4 – появление поддержки набора команд AVX-512. Довольно забавно, что Intel, которая выступала инициатором внедрения этого набора, в конечном итоге отключила его в Alder Lake и Raptor Lake, поэтому процессоры AMD серии Ryzen 7000 оказались единственными из современных потребительских CPU, способными работать с 512-битными векторами. С точки зрения потребительских процессоров набор AVX-512 пока не представляет большого интереса, но приложения, использующие его, всё-таки существуют. В их числе можно назвать эмуляторы игровых приставок, видеокодер x265 и приложения c ИИ-функциональностью, которые зачастую заинтересованы в подмножестве AVX-512 VNNI.

Впрочем, поддержка AVX-512 в Zen 4 сделана по-простому. В этой микроархитектуре настоящие 512-битные регистры и 512-битные исполнительные устройства не предусмотрены. Исполнение AVX-512-инструкций происходит в два этапа на 256-битных устройствах, примерно так же, как AVX2-инструкции работали в Zen первого поколения. Иными словами, производительность AVX-512 коньком Zen 4 не является. Но полноценная реализация их поддержки сейчас вряд ли была бы востребована, поэтому подход AMD можно считать оправданным, тем более что AMD таким образом существенно сэкономила транзисторный бюджет. К тому же разработчики Zen 4 утверждают, что даже с выбранным подходом производительность в оптимизированных под AVX-512 задачах может увеличиться как минимум на 30 % просто за счёт большей эффективности самих этих инструкций.

Довольно сдержанный подход к внесению изменений в микроархитектуру Zen 4 вылился в то, что восьмиядерный CCD-чиплет Ryzen 7000 получился даже меньшим, чем у процессоров двух прошлых поколений. Площадь его кристалла составляет 70 мм², в то время как CCD-кристалл процессоров Ryzen 5000 имеет площадь 80 мм², а Ryzen 3000 – 74 мм². Правда, число транзисторов в новом 5-нм CCD выросло примерно в полтора раза и достигло 6,5 млрд.

⇡#Новый IOD с интегрированной графикой

Ryzen 7000 – абсолютно новые процессоры во всех своих частях. И к новым CCD-чиплетам, в которых используются ядра Zen 4, прилагается и принципиально новый чиплет ввода-вывода (IOD), изменения в котором, пожалуй, носят даже более фундаментальный характер.

Структурно, как и раньше, в новый IOD вынесены все процессорные блоки, не имеющие прямого отношения к вычислительным ядрам и кеш-памяти. Но в Ryzen 7000 номенклатура этих блоков расширилась. К ожидаемому набору из контроллера DDR5-памяти, контроллера PCIe 5.0, контроллера Infinity Fabric и контроллера USB 3.2 Gen 2 в новом IOD добавилось ещё и графическое ядро с архитектурой RDNA 2. Таким образом, все представители серии Ryzen 7000 автоматически получили интегрированную графику и способность работать без дискретных видеокарт, как и процессоры Intel Core.

Однако ещё более важной переменой стало то, что производство IOD-чиплетов переехало с GlobalFoundries на TSMC. Это позволило перевести их на существенно более современный техпроцесс: если IOD-чиплеты процессоров AMD прошлых поколений производились по 12/14-нм нормам, то новые IOD изготавливаются по техпроцессу с разрешением 6 нм. В результате AMD получила возможность существенно нарастить транзисторный бюджет кристалла ввода-вывода – усовершенствовать уже имевшиеся и добавить дополнительные функциональные блоки. Новый IOD вмещает 3,4 млрд транзисторов (на 63 % больше, чем раньше), а его площадь почти не изменилась и равна 122 мм². Кроме того, он стал более энергоэффективным.

Основная часть дополнительных транзисторов IOD задействована в новом для настольных производительных CPU компании AMD блоке – графическом ядре. В целом встроенный GPU для процессоров AMD – далеко не новинка. У компании есть отдельная серия продуктов класса APU – монолитных чипов с довольно мощной встроенной графикой. Но в CPU, базирующихся на чиплетном дизайне, графики до сих пор не было.

Впрочем, добавленное в IOD графическое ядро – решение самого начального уровня, которое не выдерживает конкуренции ни с младшими видеокартами, ни с тем GPU, который AMD встраивает в APU. Компания лишь рассчитывает, что графическое ядро Ryzen 7000 сможет применяться в офисных компьютерах, а геймерам оно может пригодиться разве что на этапе наладки системы. Иными словами, Ryzen 7000 не заменят собой APU, и процессоры с мощными встроенными графическими ядрами останутся отдельной серией продуктов AMD, которая будет переводиться на архитектуру Zen 4 когда-то позднее.

Но тем не менее реализованный в IOD-чиплете встроенный GPU – отнюдь не совсем урезанное и бесполезное решение. Это всё же полноценный 3D-ускоритель с современной архитектурой, который среди прочего поддерживает даже трассировку лучей. Более того, поскольку речь идёт о решении с архитектурой RDNA 2, встроенная в IOD графика обладает всеми необходимыми возможностями по декодированию видеоконтента. Она поддерживает все актуальные форматы, включая AV1, HEVC и H.264, плюс она умеет аппаратно ускорять кодирование HEVC- и H.264-видео. Причём доступ к движкам аппаратного кодирования и декодирования в процессорах Ryzen 7000 сохраняется даже в том случае, когда в системе установлена дискретная видеокарта.

Ещё один приятный бонус – способность графического ядра Ryzen 7000 выводить изображение одновременно на четыре монитора с разрешением 4K (при частоте 60 Гц). Теоретически поддерживается как HDMI 2.1, так и DisplayPort 2.0, однако конкретные варианты сочетаний мониторных выводов будут зависеть от производителей материнских плат. Наиболее распространённой схемой, скорее всего, станет реализация одного порта HDMI 2.1 c FRL и одного DisplayPort 1.4 c HBR3, хотя допускается также передача DisplayPort-сигнала и через USB 3.2 Type-C.

Помимо встроенной графики новый чиплет IOD получил и заметно усиленный контроллер PCI Express. Главным изменением в нём стал рост числа поддерживаемых линий PCIe – теперь в процессоре будет реализовано не 24, а 28 линий. Более того, речь идёт о линиях стандарта 5.0 с увеличенной вдвое пропускной способностью, которая теперь достигает 4 Гбайт/с на один линк. Таким образом, суммарная пропускная способность всего контроллера PCIe в Ryzen 7000 доведена до впечатляющих 112 Гбайт/с в каждом направлении, что даже превышает пропускную способность многих современных подсистем памяти.

Предусмотренные в новых процессорах 28 линий PCI Express предполагается распределять на графическую подсистему (16 линий), соединение с чипсетом (4 линии) и два NVMe-накопителя (8 линий). Таким образом, по сравнению с прошлыми Ryzen в новых процессорах AMD добавился второй интерфейс для быстрого SSD. Впрочем, производители материнских плат вольны в своих продуктах вместо второго относящегося к процессору слота M.2 реализовать дополнительный слот PCIe 5.0 x4, который может иметь более широкую сферу применения.

Претерпел изменения и встроенный в IOD контроллер портов USB 3.2 Gen 2. Число поддерживаемых им портов выросло до четырёх, причём три порта могут быть представлены разъёмами Type-C, чего в процессорах прошлых поколений не предусматривалось вообще. Кроме того, с целью совместимости в IOD дополнительно реализован один порт USB 2.0.

⇡#Процессорный разъём Socket AM5: ножки вместо дырок

Хотя основной темой статьи выступают процессоры Ryzen нового поколения, внимание нужно уделить и специально предназначенной для них платформе Socket AM5. Это – абсолютно новая экосистема, которая приходит вместе с Ryzen 7000 на смену представленной еще в 2016 году платформе Socket AM4. Поговорить про неё подробно придётся как минимум потому, что новые процессоры лишились совместимости с привычным Socket AM4, и переход на Ryzen 7000 в любом случае потребует использования новой платформы.

AMD оправдывает необходимость перехода на новое процессорное гнездо Socket AM5 тремя факторами. Во-первых, в нём вместо DDR4 реализована поддержка более скоростной и современной DDR5-памяти. Во-вторых, новый разъём спроектирован с прицелом на значительно более мощные в смысле энергопотребления процессоры. И в-третьих, он поддерживает увеличенное число высокоскоростных интерфейсов, которые появились в новых CPU. В сумме эти три фактора создали критическую массу, и AMD наконец-то решилась на переход к новой экосистеме, хотя этот шаг и носит довольно болезненный для многих пользователей характер.

Наиболее заметной переменой в Socket AM5 на первый взгляд кажется сам дизайн процессорного разъёма. Если предыдущие Ryzen имели ножки, то теперь компания решила перейти на LGA-исполнение. По опыту многолетней эксплуатации LGA-процессоров компании Intel можно сказать, что у такого перехода есть как положительные, так и отрицательные стороны. К числу первых можно отнести более плотное расположение контактов. В то время как Socket AM4 обладал 1331 контактом, в Socket AM5 при том же самом размере располагается уже 1718 контактов. Вторым преимуществом стала меньшая вероятность повреждения этих контактов, поскольку слабое место в сочленении процессора и сокета теперь находится внутри гнезда на материнской плате, защищённого определённо лучше, чем обратная сторона CPU. Впрочем, здесь же возникает и минус LGA-исполнения – большая вероятность повреждения материнской платы при неаккуратной установке процессора.

Попутно с переходом на Socket AM5 должна решиться довольно распространённая проблема, когда при снятии кулера из гнезда выдёргивается и сам процессор, намертво «примагниченный» к нему адгезионными свойствами термопасты. Теперь же Ryzen удерживаются в сокете металлической рамкой.

Довольно любопытная деталь в дизайне Socket AM5 заключается в том, что AMD не смогла в своём новом гнезде добиться такого же плотного расположения контактов, как у процессоров Intel для LGA1700. И в том и в другом случае общее число контактов примерно одинаково (1718 против 1700), но площадь Socket AM5 больше, и к тому же в разъёме AMD нет свободного от контактов пространства, в то время как Intel умудряется оставлять внутри LGA1700 немало места под размещение конденсаторов.

Значительная часть добавленных в Socket AM5 контактов нужна для того, чтобы обеспечить новым процессорам более мощное питание. Процессоры, устанавливаемые в Socket AM4, проектировались с прицелом на тепловой пакет 65 или 105 Вт и, согласно спецификации, могли потреблять до 142 Вт электроэнергии, при этом пиковый ток ограничивался величиной 170 А. При переходе на новое процессорное гнездо AMD увеличила бюджет поддерживаемой электрической мощности. Тепловой пакет Ryzen 7000 достигает 170 Вт, а максимальное потребление может доходить до 230 Вт при токе до 225 А. Иными словами, Socket AM5 спроектирован с явным прицелом на многопоточные и высокочастотные процессоры, число ядер в которых в перспективе вполне может превысить шестнадцать.

В целях оптимизации энергопотребления AMD добавила в процессоры дополнительные технологии для мониторинга и управления питанием. В первую очередь речь идёт об алгоритмах, позаимствованных из мобильных процессоров семейства Ryzen 6000, и, в частности, об интерфейсе управления питанием Scalable Voltage Interface 3 (SVI3), который ещё более чутко подстраивает питающее напряжение под состояние и потребности CPU. По сути, SVI3 — это высокоскоростной двусторонний протокол связи между процессором и схемой питания на материнской плате, который, с одной стороны, позволяет управлять многофазной схемой VRM, а с другой — следить за её состоянием. Благодаря SVI3 процессор получает телеметрию о состоянии конвертера питания в реальном времени и может отказаться от эмпирической оценки его состояния.

Кроме того, в Socket AM5 к процессору подведены не две, как ранее, а три независимых линии питания. Одна предназначается для вычислительных ядер и графического ядра, вторая – питает схемы SoC, главным образом находящиеся внутри IoD, а третья – используется соединениями Infinity Fabric и некоторыми другими второстепенными блоками.

Хотя Socket AM5 кардинально отличается от Socket AM4 по конструктивному исполнению, AMD сохранила между платформами совместимость систем охлаждения и оставила крепёжные отверстия на прежних местах. Более того, из-за этого Ryzen 7000 получили довольно необычный вид процессорной крышки, которая кажется чрезмерно толстой. Такая толщина обусловлена тем, что AMD старалась сохранить неизменной высоту вставленного в сокет CPU относительно поверхности материнской платы, что должно гарантировать достаточную силу прижима старых кулеров при их установке на новые процессоры.

Правда, с совместимостью вышел конфуз: несмотря на все принятые меры, далеко не все старые кулеры подойдут для Socket AM5-систем. Системы охлаждения, которые в случае Socket AM4 предполагали использование собственной крепёжной пластины на обратной стороне материнской платы, перенести в экосистему Socket AM5 будет проблематично. Дело в том, что к штатному бэкплейту в новой платформе привинчивается не только кулер, но и рамка сокета, поэтому он несъёмный. В результате из старых систем охлаждения для Socket AM5 годятся лишь те, которые могут быть смонтированы на штатную крепёжную пластину.

⇡#Чипсеты для Socket AM5: они все одинаковые

Для платформы Socket AM5 и процессоров Ryzen 7000 компания AMD подготовила два чипсета – старший X670 и младший B650, а также их «экстремальные» версии, обозначаемые добавлением к названию системной логики слова «Extreme». Все они различаются по позиционированию, что находит отражение в богатстве возможностей, с одной стороны, и мощности схемы питания CPU на материнских платах – с другой. При этом поддерживают разгон процессора и памяти любые Socket AM5-платы как на X670, так и на B650. Правда, более дорогие материнки на X670 должны лучше подходить под потребности энтузиастов благодаря тщательно спроектированному дизайну и большему «запасу прочности».

Несмотря на то, что основной интерес для продвинутых пользователей представляет набор X670, разбираться с особенностями новых чипсетов мы начнём с младшего B650, поскольку старший чипсет буквально сделан из младшего – и далее мы расскажем подробнее как.

По сути, B650 представляет собой коммутатор линий PCIe 4.0 с некоторой дополнительной функциональностью и возможностью гибкой перенастройки части линий. PCIe 5.0 на уровне первых Socket AM5-чипсетов не поддерживается, и все соединения, включая и линк из четырёх линий PCIe, который связывает чипсет с процессором, работают в режиме PCIe 4.0.

Для реализации слотов и подключения внешних устройств в B650 имеется суммарно восемь линий PCIe 4.0. Кроме того, чипсет предлагает четыре линии PCIe 3.0, которые могут переключаться в режим SATA-портов. Таким образом, B650 может иметь поддержку четырёх портов SATA, но не предлагать линий PCIe 3.0; может поддерживать два SATA-порта и две линии PCIe 3.0; а может не иметь SATA, но предлагать четыре линии PCIe 3.0.

Что касается USB, то в B650 предусмотрено четыре 10-Гбит/с порта USB 3.2 Gen 2 и один порт USB 3.2 Gen 2 × 2 с пропускной способностью 20 Гбит/с, который при необходимости может быть распределён ещё на два USB 3.2 Gen 2. В дополнение к этому в чипсете имеется шесть простых USB 2.0-портов.

Между обычным чипсетом B650 и его «усиленной» версией B650 Extreme нет никаких технических различий – фактически это один и тот же чипсет. Разница проявляется лишь на уровне материнских плат и касается поддержки PCIe 5.0 в слотах, за которые отвечает не системная логика, а сам процессор. AMD требует, чтобы любые Socket AM5-платы имели хотя бы один подключенный к CPU слот M.2 с поддержкой PCIe 5.0-накопителей, но на слот для установки графической карты требование поддержки PCIe 5.0 не распространяется. Именно здесь и становится значимой маркировка «Extreme»: платы, основанные на чипсетах с этим словом в названии, обязаны поддерживать PCIe 5.0-видеокарты, в то время как платы на обычном B650 вместо слота PCIe 5.0 x16 оборудуются слотом PCI 4.0 x16.

В эпоху Socket AM4 компания AMD разрабатывала старшие чипсеты самостоятельно (а X570 ради унификации был даже сделан из процессорного чиплета IOD) и своему партнёру в лице ASMedia доверяла лишь разработку младшей системной логики. Но в случае с Socket AM5 стратегия AMD поменялась. На этот раз ASMedia отвечала как за B650, так и за X670, поэтому унификация получилась иной. Старший X670 стал набором системной логики в полном смысле этих слов – он состоит из двух последовательно соединённых шиной PCIe 4.0 x4 микросхем, причём обе эти микросхемы – B650. AMD называет их «нижним» и «верхним» чипсетами, и разница между ними такова: верхний чипсет соединяется шиной PCIe 4.0 x4 непосредственно с процессором, а нижний – аналогичной шиной PCIe 4.0 x4 с верхним чипсетом.

Схема с двумя микросхемами B650 позволяет получить в X670 почти двойные возможности младшего чипсета. В сумме две микросхемы могут обеспечить работу 12 линий PCIe 4.0 и 8 линий PCIe 3.0 (которые могут парами переключаться в SATA-порты). Удваивается и число портов USB: в X670 поддерживается два порта USB 3.2 Gen2×2 (20 Гбит/с), восемь портов USB 3.2 Gen2 (10 Гбит/с) и восемь портов USB 2.0. Как и в случае с обычным B650, порты USB 3.2 Gen2×2 при желании производителя материнской платы могут быть «разобраны» на дополнительные пары портов USB 3.2 Gen2.

Решение с подсоединением к процессору цепочки микросхем B650 на первый взгляд кажется довольно изобретательным, но нужно иметь в виду, что всё обилие линий PCIe 4.0 и 3.0, а также скоростных портов USB в конечном итоге общается с CPU через единственный линк PCIe 4.0 x4 с пропускной способностью 7,9 Гбайт/с. И он в платформах на X670 неминуемо станет узким местом, ограничивающим скорость работы всей подключенной через системную логику периферии. То есть с точки зрения пропускной способности магистрали между процессором и системной логикой флагманский X670 не несёт никаких преимуществ.

Не предлагает иного и X670 Extreme. Добавка к названию означает здесь ровно то же, что и в случае B650 Extreme. А именно что основанная на X670 Extreme материнская плата поддерживает видеокарты с интерфейсом PCI Express 5.0 x16, и ничего больше. Выделение плат, способных принимать видеокарты с наиболее скоростной шиной, в отдельный класс Extreme связано с просьбами производителей, поскольку реализация слота PCIe 5.0 x16 требует дополнительных усилий и затрат – инженеры должны тщательнее следить за длиной сигнальных линий и добавлять в схемотехнику редрайверы и ретаймеры. Поэтому в конечном итоге маркировка Extreme должна стать понятным для покупателей объяснением увеличенной стоимости таких плат.

⇡#Модельный ряд Ryzen 7000

Модельный ряд процессоров Ryzen 7000 вряд ли способен удивить хоть кого-то своим составом. После того как AMD перешла на сборку потребительских процессоров из чиплетов, она неизменно предлагает энтузиастам набор из четырёх базовых моделей с 6, 8, 12 и 16 ядрами. Так произошло и в этот раз. В первой группе новинок оказались двухчиплетные (CCD + IOD) шестиядерник Ryzen 5 7600X и восьмиядерник Ryzen 7 7700X, а также два процессора, собранные из трёх чиплетов (2×CCD + IOD), – 12-ядерный Ryzen 9 7900X и 16-ядерный Ryzen 9 7950X.

Обходя вниманием массовые и бюджетные модели, AMD делает ставку на верхний ценовой сегмент, а Ryzen 9 7950X, по мнению компании, вообще претендует на лавры самого производительного потребительского CPU конца 2022 – начала 2023 года как в многопоточных, так и при однопоточных нагрузках. Прежде всего эти амбиции подкрепляются тактовыми частотами, уверенно перешагнувшими через 5-ГГц отметку, – по крайней мере, именно эта особенность Ryzen 7000 бросается в глаза при знакомстве с их спецификациями.

Столь заметного роста частот в истории Ryzen ещё не было. До сих пор AMD удавалось выигрывать на смене поколений и техпроцессов не более 400 МГц, но с переходом на Socket AM5 рывок оказался вдвое сильнее. Отчасти это связано с избавлением от ограничений по потребляемой мощности CPU, которые были заложены в платформе Socket AM4. В этом смысле разъём Socket AM5 буквально развязал AMD руки.

Но рывок в турбочастотах Ryzen 7000 связан не только с этим. На увеличение частот повлияли и изменения в стратегии работы технологии Precision Boost Overdrive 2, которая теперь акцентируется не столько на потреблении процессора, сколько на его температуре. При этом сама предельная разрешённая температура для Ryzen 7000 отодвинута вверх с 90 до 95 градусов, что тоже внесло свой вклад.

К числу ключевых особенностей семейства Ryzen 7000 нужно отнести не только серьёзный рост тактовых частот. Несмотря на то, что новые процессоры не получили в своё распоряжение дополнительные вычислительные ядра, в них используется новая микроархитектура с улучшенной на 13 % удельной производительностью и поддержкой набора инструкций AVX-512. Кроме того, за счёт перевода Ryzen 7000 на новый процессорный сокет AMD существенно отодвинула предел допустимого энергопотребления, что позволяет многоядерным CPU вроде Ryzen 9 7950X и Ryzen 9 7900X не сбавлять скорость при работе с многопоточными и ресурсоёмкими приложениями.

Место старшего представителя в семействе потребительских воплощений Zen 4 занимает Ryzen 9 7950X. Этот процессор основывается на двух восьмиядерных кристаллах CCD, имеет в общей сложности 16 ядер и 64 Мбайт L3-кеша и обладает максимальными среди всех своих собратьев частотами. Согласно спецификации, его базовая частота составляет 4,5 ГГц, а максимальная доходит до 5,7 ГГц.

Стоящий с ним в модельном ряду по соседству 12-ядерный Ryzen 9 7900X выглядит почти столь же впечатляюще, как и флагман. Его тепловой пакет тоже установлен в «повышенные» 170 Вт, базовая частота составляет 4,7 ГГц, а турборежим разрешает авторазгон до 5,6 ГГц при лёгких нагрузках.

Что касается более простых и доступных по цене Ryzen 7 7700X и Ryzen 5 7600X, то их тепловой пакет установлен в более привычные для пользователей прошлой платформы AMD 105 Вт. При этом обе модели имеют высокие базовые частоты 4,5-4,7 ГГц и уступают флагманам разве только по частоте в турборежиме. У Ryzen 7 7700X максимальная частота составляет 5,4 ГГц, а у Ryzen 5 7600X – 5,3 ГГц. Кроме того, поскольку восьмиядерник и шестиядерник основываются на одном CCD-чиплете, они обладают лишь 32-Мбайт L3-кешем.

Таким образом, семейство Ryzen 7000 выглядит похожим на предшествующее семейство Ryzen 5000 только на первый взгляд. В действительности отличий много: и разная микроархитектура, и более высокие частоты, и более либеральные ограничения по потреблению, и поддержка DDR5, и встроенная графика, и, в конце концов, более современная производственная технология с нормами 5 нм.

⇡#О Ryzen 9 7950X подробнее

Акцентировав в прошлом разделе внимание на сильно возросших тактовых частотах процессоров Ryzen 7000, мы вынуждены сразу оговориться: в реальности нет никаких гарантий, что эти частоты будут действительно достигаться. В прошлых семействах процессоров AMD проделала большую работу над тем, чтобы при малопоточной нагрузке её CPU действительно развивали те частоты, которые заявлены в спецификации, или даже выше. С новыми процессорами весь прогресс в этой сфере откатился назад, и на практике Ryzen 9 7950X на частоте 5,7 ГГц при сколько-нибудь серьёзной однопоточной нагрузке не работает. Реальный максимум его частоты находится где-то около 5,6 ГГц.

Более того, с выходом версии библиотек AGESA 1.0.0.3 ситуация усугубилась: в них компания AMD несколько изменила частотную формулу, сделав её ещё более консервативной. Теперь достижение 5,7 ГГц при активности одного ядра стало ещё более маловероятным, а при активности более чем четырёх ядер процессору жёстко запретили поднимать частоту выше 5,5 ГГц.

Как выглядит частотная формула Ryzen 9 7950X в реальности, можно посмотреть на графике ниже. Для его построения мы использовали наш обычный метод – запуск рендеринга в Cinebench R23 с ограничением числа потоков. По приведённой кривой хорошо видно, что честная максимальная частота Ryzen 9 7950X в турборежиме — 5,6 ГГц. А минимальная частота в Cinebench R23 – 5,0-4,8 ГГц. Но если многопоточная нагрузка носит ещё более серьёзный характер, частота ядер Ryzen 9 7950X может упасть и до 4,45-4,65 ГГц – такая ситуация наблюдается, например, в Prime95 AVX2.

Ещё одна особенность Ryzen 9 7950X – работа кристаллов CCD на разной частоте. Более того, их роли в процессоре различны. Первый кристалл – основной, он всегда задействуется в первую очередь и способен работать на более высоких частотах. Второй кристалл включается в работу лишь на многопоточных нагрузках (с числом потоков более восьми), и его частоты оказываются где-то на 150-250 МГц ниже, чем у первого. Именно поэтому на приведённом выше графике нарисованы сразу две кривые – они относятся к частотам CCD1 и CCD2.

Таким образом, у Ryzen 9 7950X, как и у конкурирующих процессоров, есть в своём роде производительные и энергоэффективные ядра. Но все они основываются на единой микроархитектуре Zen 4, и наблюдаемая между ними разница связана лишь с качеством используемого кремния. Для CCD1 компания AMD использует кристаллы с высокими токами утечки, которые горячее, но более податливы по частотам, а для CCD2 – с низкими. Всё это легко прослеживается по температуре и потреблению – температуры первой восьмёрки ядер в 16-ядернике всегда намного выше.

Согласно официальной спецификации, максимальная допустимая температура Ryzen 9 7950X равна 95 градусам. И особенность Ryzen 9 7950X в том, что эта величина – не какой-то сложно достижимый предел, а вполне обыденный показатель. По крайней мере, в многопоточных нагрузках Ryzen 9 7950X чаще всего работает именно при такой температуре, а его реальное потребление в этом случае достигает 190-200 Вт. При этом максимальное разрешённое потребление (PPT) для Ryzen 9 7950X установлено в 230 Вт, но в действительности продемонстрировать такие аппетиты этот процессор вряд ли способен. Нагрев до предельных 95 градусов с последующим автоматическим сбросом тактовой частоты происходит при заметно меньшем уровне потребления. И эта ситуация мало коррелирует с эффективностью системы охлаждения – использование «правильных» кулеров не позволяет добиться от Ryzen 9 7950X работы вдали от верхнего предела температуры.

Поэтому не стоит удивляться, что сама AMD полностью сняла с себя ответственность за охлаждение новых процессоров и вообще отказалась от поставок комплектных кулеров. При этом для Ryzen 9 7950X она рекомендует подбирать системы жидкостного охлаждения с радиаторами размером не менее 240 мм. Но даже это вряд ли поможет. Ситуацию с 95-градусным нагревом Ryzen 9 7950X под нагрузкой можно наблюдать и с суперкулерами, и с необслуживаемыми СЖО, и даже с водянками, собранными из отдельных компонентов.

Например, мы тестировали Ryzen 9 7950X вместе с мощной кастомной системой жидкостного охлаждения с 360-мм радиатором, построенной на компонентах EKWB высокого класса, и, несмотря на это, во многих многопоточных нагрузках температура процессора упиралась в верхний предел. Приведённые ниже графики показывают реальную температуру и потребление Ryzen 9 7950X при рендеринге в Blender 3.3.1 и при игре в Cyberpunk 2077 при использовании именно такой системы охлаждения.

При рендеринге процессор явно упирается в предельную температуру. По потреблению у Ryzen 9 7950X остаётся запас на уровне трёх десятков ватт, но воспользоваться им он не может, поскольку достигнут предел допустимой температуры.

В случае игровой нагрузки ситуация выглядит не такой устрашающей. Современные игры нельзя считать тяжелым испытанием для многоядерных CPU, поскольку полностью все ядра у 16-ядерника в них не загружаются. Потому в Cyberpunk 2077 предельная температура процессора всё-таки не доходит до верхней границы, гуляя в диапазоне от 70 до 80 градусов. Потребление в этом случае составляет менее 125 Вт. Любопытно, что прошлый 16-ядерник AMD, Ryzen 9 5950X, потребляет при игровой нагрузке даже больше, но его температуры на несколько градусов ниже, хотя и его холодным процессором назвать достаточно сложно.

Следовательно, проблема с высокими рабочими температурами Ryzen 9 7950X связана отнюдь не с повышенными требованиями к охлаждению. Она спрятана в самом процессоре. Новые Ryzen получили очень неудачную конструкцию теплорассеивающей крышки, у которой есть сразу два критичных недостатка. Во-первых, слишком большая толщина — AMD сделала её такой, чтобы подогнать высоту процессорного гнезда Socket AM5 под габариты Socket AM4, но в результате она создала дополнительное препятствие на пути тепла от процессорного кристалла к кулеру. Во-вторых, у новой крышки серьёзно сократилась площадь поверхности. Она стала примерно в 1,7 раза меньше, чем привычный теплорассеиватель процессоров Ryzen в Socket AM4-исполнении, и это, естественно, дополнительно осложняет отвод тепла. Что-то противопоставить этим проблемам довольно тяжело, и в результате многим владельцам Ryzen 9 7950X придётся мириться с пугающе высокими температурами и надеяться, что они не приведут к преждевременной деградации кремния.

При этом нужно понимать, что выпуск горячего процессора, работающего в ресурсоёмкой нагрузке на предельной температуре, – совершенно сознательный шаг AMD. Если посмотреть, как ведёт себя Ryzen 9 7950X при такой нагрузке, более внимательно, то выяснится, что высокий нагрев в нём присущ лишь первому из двух кристаллов CCD. Второй восьмиядерный кристалл на фоне соседа чувствует себя совершенно расслабленно: его температуры на 10-15 градусов ниже даже в самых сложных многопоточных приложениях.

Например, в Blender 3.3.1, когда первый CCD упирается в 95-градусную границу, максимальная температура самого горячего ядра второго кристалла составляет всего 84 градуса.

Это связано с немного более низкой частотой второго кристалла, но не только с ней. Определяющим здесь выступает качество самого кремния CCD. Второй кристалл имеет более низкие токи утечки, а потому потребляет и греется заметно меньше. Поставь AMD в Ryzen 9 7950X два кристалла такого класса, как CCD2, и мы бы получили заметно более холодный и экономичный 16-ядерник даже с маленькой и толстой теплораспределительной крышкой.

Но AMD выбрала для Ryzen 9 7950X горячий первый кристалл с высокими токами утечки ради того, чтобы ценой предельных температур покорить чуть более высокие частоты. Стал ли за счёт этого Ryzen 9 7950X как-то особенно выгодно выглядеть на фоне флагманских предшественников и конкурентов? Обратимся к таблице.

В сравнении с Ryzen 9 5950X новый Ryzen 9 7950X совершил действительно впечатляющий скачок в тактовой частоте, но догнать флагманский продукт Intel ему так и не удалось, даже несмотря на то, что в распоряжении AMD сейчас есть более совершенный техпроцесс с 5-нм нормами. Так что погоня за лидерством в тактовых частотах успехом в конечном итоге не увенчалась.

Но это ещё не значит, что AMD заведомо проиграла, ведь по многим паспортным характеристикам Ryzen 9 7950X всё-таки превосходит Core i9-13900K. Он экономичнее, имеет больший кеш третьего уровня и большее количество линий PCIe 5.0. У него больше честных производительных ядер с поддержкой SMT. А ещё Ryzen 9 7950X, в отличие от Core i9-13900K, поддерживает AVX-512. Хватит ли всего этого для того, чтобы занять первую позицию в табели о рангах самых быстрых потребительских CPU, мы узнаем чуть ниже.

⇡#Как обстоит дело с поддержкой DDR5

В списке причин, по которым AMD приняла решение о переходе на новый процессорный сокет, одно из первых мест занимает желание перейти на современную DDR5-память с более высокой пропускной способностью. Но в отличие от Intel, которая проводит такой переход поэтапно и обеспечивает в Alder Lake и Raptor Lake совместимость как с DDR5, так и с DDR4 SDRAM, AMD рубит сплеча. Процессорами Ryzen 7000 память прошлого поколения не поддерживается – им подходит исключительно DDR5 SDRAM. Поэтому любые Socket AM5-материнские платы оборудуются только слотами DDR5 DIMM c 288 контактами, а сами свежие процессоры снабжены абсолютно новым контроллером памяти.

В официальных спецификациях Ryzen 7000 сказано, что этими ЦП поддерживаются модули DDR5-4800 и DDR5-5200, причём указанные частоты достижимы лишь при использовании пары планок памяти. В случае же установки в систему четырёх модулей AMD готова гарантировать их работоспособность лишь в режиме DDR5-3600. Впрочем, как и раньше, официальные спецификации имеют мало общего с реальной жизнью. На практике память в Socket AM5-системах можно разогнать по меньшей мере до 6000 МГц, что даёт возможность получить от перехода на DDR5 заметные преимущества как минимум в пропускной способности.

При этом подход к правильной настройке частоты памяти в процессорах Ryzen 7000 изменился. Если раньше для достижения максимальной производительности необходимо было выдерживать синхронность памяти, контроллера и шины Infinity Fabric, соединяющей компоненты процессора, то теперь из этой формулы исчезла частота Infinity Fabric. Производительность новых процессоров при отсутствии синхронности между контроллером памяти и Infinity Fabric не страдает, и главное правило стало короче: для максимальной производительности нужно стремиться использовать модули DDR5 и контроллер памяти в синхронном режиме.

И в этом нет ничего сложного. Контроллер памяти в Ryzen 7000 может работать в двух вариантах: либо синхронно с памятью, либо на вдвое меньшей частоте. Второй вариант может быть нужен для установления рекордов разгона DDR5, но, откровенно говоря, работает он довольно нестабильно и пользоваться им в повседневной жизни затруднительно. Поэтому в конечном итоге задумываться о подборе взаимного соотношения частот памяти, контроллера и Infinity Fabric попросту не нужно. Достаточно выбрать скорость работы DDR5-модулей, а устанавливаемые по умолчанию значения остальных частот будут оптимальны для 99,9 % случаев.

AMD утверждает, что наилучшим вариантом памяти для флагманского Ryzen 9 7950X с точки зрения производительности является DDR5-6000, поскольку это максимальная частота, которую контроллер может вытянуть в синхронном режиме. Эксперименты подтверждают, что это почти так: при сохранении соответствия между частотой памяти и частотой контроллера при определённом везении можно добиться функционирования памяти в состоянии DDR5-6200, но DDR5-6000 с подходящими моделями работает всегда. Использовать же более быструю память с Ryzen 7000 не имеет смысла. Во-первых, при переводе соотношения частоты памяти и контроллера в 1:2, увеличивается латентность и падает производительность. Во-вторых, даже с DDR5-6400 процессоры AMD работают нестабильно: по крайней мере, тестовый Ryzen 9 7950X с памятью на такой частоте не заработал даже при переключении контроллера в режим 1:2. Иными словами, очень похоже, что DDR5-6000 или DDR5-6200 – это не только оптимальный режим для Ryzen 7000, но и предел их возможностей.

Что касается шины Infinity Fabric, то у новых Ryzen её частота вне зависимости от скорости памяти установлена в 2000 МГц. Поднять эту величину можно, но потенциал роста довольно ограничен. У нашего экземпляра Ryzen 9 7950X стабильность терялась уже при выборе частоты Infinity Fabric выше 2100 МГц. Заметного прироста в скорости такой разгон не даёт, хотя при комплексной оптимизации системы он способен добавить дополнительные доли процента быстродействия.

В целом подсистема памяти в Ryzen 9 7950X демонстрирует заметно более высокую производительность, если сравнивать с процессорами AMD прошлого поколения.

Ryzen 9 7950X, DDR5-6000

Ryzen 9 5950X, DDR4-3600

Однако эффективность контроллера DDR5 в процессорах AMD ниже, чем в современных процессорах Intel. И дело не только в существенно более низком пределе максимальной частоты DDR5, но и в производительности. На диаграммах ниже можно посмотреть результаты измерения тестом Aida64 Cachemem пропускной способности и латентности подсистемы памяти в платформах с процессорами Ryzen 9 7950X и Core i9-13900K при использовании модулей DDR5 SDRAM с различной частотой. В обеих системах для памяти выбирались идентичные тайминги 32-38-38-80.

Ryzen 9 7950X существенно проигрывает в пропускной способности при чтении, записи и копировании данных. Из диаграмм следует, что Core i9-13900K с DDR5-5200 обходит по пропускной способности Ryzen 9 7950X с DDR5-6000. Но это не катастрофа, поскольку по характеристикам латентности никакого значительного разрыва между подсистемами памяти у Core i9-13900K и Ryzen 9 7950X не наблюдается.

Раскрученным нововведением, связанным с поддержкой DDR5-памяти в платформе Socket AM5, стало появление у комплектов модулей, ориентированных на Ryzen 7000, профилей EXPO. Эта аббревиатура расшифровывается как Eхtended Profiles for Overclocking, и по сути эти профили повторяют Intel XMP (Extreme Memory Profiles) с той лишь разницей, что в данном случае автором спецификации выступает другая компания. Иными словами, наличие профилей EXPO у конкретных модулей памяти означает, что они целенаправленно тестировались с процессорами Ryzen 7000 на повышенной частоте, а в самих профилях зашиты настройки, наиболее подходящие для этой цели.

Однако нужно понимать, что поддержка EXPO сама по себе ничего не улучшает. Оверклокерские DDR5-модули без профилей EXPO работают с Ryzen 7000 точно так же, а Socket AM5-материнские платы могут применять для этих процессоров настройки, взятые из XMP, и никакого ущерба производительности или стабильности это в подавляющем большинстве случаев не нанесёт. Иными словами, покупать модули DDR5 с EXPO для новых процессоров AMD совсем не обязательно.