От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

В марте 2017 года AMD выпустила архитектуру Zen и первые процессоры Ryzen, что стало одним из самых значительных событий на рынке компьютерного железа в XXI веке. После долгого перерыва, в течение которого компания безнадёжно отставала от Intel в сегменте производительных процессоров для настольных ПК, семейство Ryzen вернуло AMD в игру. Произошло это, конечно, не сразу, но архитектура Zen, разработанная под руководством легендарного Джима Келлера практически с чистого листа, стала отличным фундаментом для успешного развития, которое вылилось в то, что постепенно на процессорном рынке компания превратилась из догоняющей в лидирующую, и новые стандарты теперь задаёт уже именно она.

С момента выхода первого поколения процессоров Ryzen прошло уже девять лет. За это время архитектура Zen претерпела пять крупных обновлений, каждое из которых приносило заметные улучшения в производительности, энергоэффективности и функциональности. Но что не менее важно, в рамках этих обновлений AMD всегда старалась сохранять преемственность: первоначальная платформа Socket AM4 оставалась актуальной рекордные семь лет, а пришедшая ей на смену Socket AM5, как ожидается, будет активно развиваться как минимум до 2027 года, а скорее всего и дольше. Такое долгожительство платформ автоматически продлевает жизненный цикл предназначенных для них процессоров, и совершенно неудивительно, что в продаже в компьютерных магазинах до сих пор можно обнаружить процессоры семейства Ryzen 3000, а на площадках вторичной торговли массово представлены и более ранние модели.

Такое соседство в продаже процессоров нескольких последовательных поколений размывает восприятие прогресса, однако в действительности разрыв между старыми и новыми Ryzen огромен. Чтобы наглядно проследить тот путь, который прошла AMD с архитектурой Zen, мы решили сравнить все главные восьмиядерники компании, выпущенные с момента появления самых первых Ryzen и до сегодняшнего дня, когда место лучшего решения для производительных игровых конфигураций уверенно занял новый Ryzen 7 9850X3D. В подборку испытуемых были включены старшие представители семейств, относящихся ко всем поколениям архитектуры Zen, но основанные на одном кристалле CCD и имеющие по 8 ядер и 16 потоков. Такой подход позволяет максимально наглядно проследить весь прогресс и понять, насколько сильно поменялись решения AMD за последние годы и где сегодня проходит грань между актуальными и устаревшими Ryzen.

Таким образом, сегодняшнее тестирование включает девять представителей серии Ryzen 7 с архитектурами от Zen до Zen 5 как в базовом варианте, так и усиленных с помощью 3D-кеша: 1800X, 2700X, 3800X, 5800X, 5800X3D, 7700X, 7800X3D, 9700X и 9850X3D. Но прежде чем перейти непосредственно к анализу производительности всех этих CPU, давайте восстановим в памяти, что делала AMD с архитектурой Zen, чтобы сегодняшние Ryzen смогли достичь лидирующих показателей IPC, высоких частот и выдающейся энергоэффективности.

⇡#Zen. Начало

Архитектура Zen создавалась фактически с нуля и кардинально отличалась от предшествующей Bulldozer даже на уровне базовой идеологии. AMD вернулась к классическим большим ядрам с широким внутренним параллелизмом, пожертвовав при этом рекордными тактовыми частотами, которые у выпускавшихся до этого процессоров серии FX достигали 5,0 ГГц, даже несмотря на 32-нм техпроцесс. Новые ядра Zen такие частоты брать не могли, но зато получили намного более высокую эффективность и удельную производительность, для чего в них были проведены многочисленные изменения на низком уровне.

Фактически речь шла о революции. Так, в ядре Zen появился кеш микроопераций ёмкостью до 2048 записей, позволяющий повторно использовать уже декодированные инструкции и тем самым снижать нагрузку на декодер. Сам декодер получил ширину в четыре инструкции за такт. При этом исполнительная часть конвейера была спроектирована из расчёта обработки за такт до шести микроопераций. В целочисленном домене предусматривались четыре арифметико-логических блока (ALU) и два блока формирования адресов (AGU), а блок вычислений с плавающей точкой (FPU) позволял выполнять по две 128-битные операции одновременно. Более того, полноценный набор устройств FPU предусматривался для каждого ядра, тогда как в Bulldozer он разделялся между парами ядер.

Ещё одним важным нововведением стала поддержка многопоточности SMT — впервые для процессоров AMD. Технология позволила каждому ядру исполнять два независимых потока одновременно, повышая загрузку исполнительных блоков и улучшая КПД использования вычислительных ресурсов. Существенно переработана была и логика выборки инструкций: в Zen появился современный предсказатель ветвлений с элементами нейросетевых алгоритмов, что позволило заметно сократить количество ошибочных переходов и повысить эффективность конвейера.

Базовым строительным блоком процессоров стал четырёхъядерный комплекс CCX (Core Complex) с общим L3-кешем объёмом 8 Мбайт. Восьмиядерники получались объединением на кристалле двух CCX, причём связь между ними осуществлялась с помощью высокоскоростной шины Infinity Fabric. Она же соединяла вычислительные ядра с контроллером памяти и другими узлами кристалла. Частота работы этой шины была напрямую связана с частотой оперативной памяти, поэтому производительность ранних Ryzen заметно зависела от скорости используемых модулей DDR4. Формально контроллер памяти таких процессоров поддерживал двухканальную DDR4-2666, причём более скоростные модули работали с ними довольно неохотно, особенно первое время.

Все процессоры Ryzen первого поколения имели монолитное строение и производились по 14-нм техпроцессу GlobalFoundries. Максимальная тактовая частота доходила до 4,0 ГГц, а тепловой пакет старших моделей составлял 95 Вт. Вместе с этими CPU на рынок вышла платформа Socket AM4, которая благодаря длительной поддержке пережила несколько поколений процессоров и в определённой степени остаётся актуальной и сегодня. Впрочем, самые первые Ryzen уже не поддерживаются большинством современных AM4-плат.

Несмотря на то, что первые Ryzen не смогли догнать по производительности конкурирующие процессоры Intel (в то время — Core i7-7700K и Core i7-6900X), их выход произвёл настоящий фурор. Дело в том, что по сравнению с представителями семейства Bulldozer их показатель IPC вырос чуть ли не в полтора раза, что стало самым внушительным скачком производительности на рынке настольных CPU за многие годы. Более того, именно Ryzen первого поколения дали толчок к увеличению числа ядер потребительских процессоров, в конечном счёте сделав восьмиядерники стандартным выбором для настольных систем.

⇡#Zen+ — первая шлифовка

Спустя год после появления первых Ryzen компания AMD представила улучшенное поколение этих процессоров — серию Ryzen 2000. В их основе лежала всё та же архитектура Zen, однако она получила ряд оптимизаций и была названа Zen+. И хотя это обновление не принесло радикальных архитектурных изменений, оно устраняло многие слабые места первых Ryzen, за счёт чего заметно повысило их практическую производительность.

Одним из главных изменений стала миграция на более совершенный техпроцесс GlobalFoundries с 12-нм нормами. Переход позволил улучшить энергетические характеристики и увеличить тактовые частоты. В результате максимальная частота старших моделей Ryzen 2000 достигла 4,3 ГГц, правда, тепловой пакет флагманских процессоров при этом был увеличен до 105 Вт. Вторым важным нововведением стал алгоритм динамического управления частотами Precision Boost 2, способный плавно изменять частоты в зависимости от числа активных ядер, температуры и энергопотребления.

Помимо этого, в Zen+ была проведена серия оптимизаций, направленных на снижение задержек в подсистеме памяти. AMD сообщала о двузначном процентном сокращении латентности как в отношении кеш-памяти всех уровней, так и при обращении к оперативной памяти. Параллельно были улучшены алгоритмы работы контроллера памяти и шины Infinity Fabric, что сделало процессоры менее чувствительными к выбору модулей DDR4. Контроллер памяти стал заметно более универсальным: официально поддерживаемая частота DDR4 выросла до 2933 МГц, а совместимость с быстрыми модулями и стабильность их работы существенно улучшились.

При этом собственно микроархитектура ядра осталась практически неизменной. В Zen+ сохранился четырёхпоточный декодер, способность обработки шести микроопераций за такт, набор исполнительных устройств из четырёх ALU и двух AGU, а также разделённая по CCX структура кеша L3 — по 8 Мбайт на каждый комплекс из четырёх ядер.

Поэтому, представляя Ryzen 2000, AMD не делала особого акцента на росте IPC: удельная производительность ядер увеличилась лишь на несколько процентов. Однако совокупный эффект от повышения частот, улучшенных алгоритмов авторазгона и более быстрой подсистемы памяти получчился вполне ощутимым. В результате серия Ryzen 2000 оказалась значительно более зрелой и сбалансированной и смогла завоевать куда большую популярность, чем ее предшественники.

⇡#Zen 2 — привет, чиплеты

Третье поколение Ryzen на архитектуре Zen 2 появилось в середине 2019 года, и это была уже не шлифовка предыдущих наработок, а новый большой шаг вперёд. Именно тогда AMD совершила переход на чиплетную компоновку, что дало компании возможность оптимизировать производственные процессы и совершить резкий рывок в количестве ядер, объёме кеш-памяти и, как итог, в производительности, сохраняя при этом разумное энергопотребление и цену процессоров.

Главным архитектурным нововведением стало разделение массивного монолитного процессорного кристалла на небольшие кристаллы-чиплеты двух разных типов. Вычислительные ядра разместились на кристаллах CCD, выпускаемых по передовому на тот момент 7-нм техпроцессу TSMC, а периферийные контроллеры вместе с контроллерами памяти и PCI Express переехали в отдельный чиплет IOD, производимый по более зрелому 12-нм техпроцессу. Такая компоновка открыла путь к появлению первых массовых 16-ядерных процессоров для десктопов, в составе которых помимо IOD использовалось по два кристалла CCD, в то время как восьмиядерные процессоры основывались на связке из двух кристаллов — один CCD плюс один IOD.

Внутри ядер Zen 2 изменений тоже хватало, хотя входная часть исполнительного конвейера с четырёхпоточным декодером структурно осталась почти такой же, как в Zen, за исключением того, что AMD изменила баланс в кеше инструкций, сократив объём L1I с 64 до 32 Кбайт, но увеличив вдвое объём кеша декодированных микроопераций. Одновременно был улучшен предсказатель ветвлений, что позволило снизить число ошибочных переходов и повысить эффективность конвейера при сложных ветвящихся нагрузках. Кроме того, были увеличены размеры внутренних буферов и очередей выполнения инструкций, благодаря чему ядро Zen 2 смогло эффективнее находить параллелизм в исполняемом коде.

При этом в исполнительном домене добавился третий AGU, что дало ядру возможность выполнять больше операций чтения и записи за такт и уменьшило вероятность простоев конвейера при работе с памятью. А блоки выполнения операций с плавающей точкой получили ширину 256 бит, что удвоило скорость работы с AVX2- и FMA-инструкциями.

Стремясь устранить одно из ключевых узких мест предшественников, в Zen 2 разработчики приняли меры к увеличению скорости работы с памятью. Контроллер памяти получил поддержку DDR4-3200, была ускорена главная внутрипроцессорная шина Infinity Fabric, а ещё L3-кеш получил вдвое больший объём — 16 Мбайт на каждые четыре ядра. Правда, структура CCX изменений не претерпела. В восьмиядерном чиплете CCD, как и ранее, содержалось по два четырёхъядерных блока с собственной кеш-памятью, прямой связи между которыми не было. В результате процессоры с архитектурой Zen 2 продолжали страдать от высоких задержек межъядерного взаимодействия.

Несмотря на серьёзные переделки в конструкции, представители серии Ryzen 3000 сохранили совместимость с платформой Socket AM4 и вписывались в тепловой пакет 105 Вт. При этом их максимальные частоты за счёт нового техпроцесса смогли вырасти до 4,7 ГГц. Кроме этого, в них появилась поддержка шины PCIe 4.0 — впервые в массовых CPU.

Все проведённые в Ryzen 3000 изменения дали очень серьёзный прирост быстродействия, который описывался самим производителем как 15-процентное увеличение IPC, но в реальности выглядел гораздо внушительнее за счёт кумулятивного эффекта от архитектурных и структурных изменений, роста частот, увеличения кеша, оптимизации контроллера памяти и прочих улучшений.

⇡#Zen 3 — консолидация ядер и 3D-кеш

Архитектуру Zen 3, процессоры на основе которой вышли в конце 2020 года, многие называют одним из самых заметных обновлений в истории Ryzen — и не без оснований. Использующие её процессоры семейства Ryzen 5000 не стали революцией в плане техпроцесса или чиплетной конструкции, но совершили серьёзный скачок в производительности благодаря глубокой переработке внутренней структуры CCX-комплексов, по поводу которой до выхода Zen 3 действительно возникали резонные нарекания.

Если в предыдущих поколениях CPU каждый кристалл CCD содержал по два четырёхъядерных CCX-комплекса с разрозненными сегментами L3-кеша по 16 Мбайт, то в Zen 3 разработчики AMD объединили все восемь ядер CCD в единый комплекс. В результате все ядра получили равноправный доступ к единому L3-кешу объёмом 32 Мбайт. Это увеличило эффективность кеширования данных и резко сократило задержки при обмене данными между ядрами и доступе к кешу третьего уровня, что заметно улучшило производительность Ryzen 5000 в играх и других чувствительных к латентности задачах.

При этом для производства Zen 3 продолжила применяться та же 7-нм технология TSMC, что и для Zen 2, а сами процессоры сохранили знакомую чиплетную организацию с двумя типами кристаллов. Вычислительные ядра размещались в чиплетах CCD, тогда как функции ввода-вывода остались в отдельном 12-нм кристалле IOD, производимом GlobalFoundries. Более того, этот IOD фактически перекочевал из предыдущего поколения без изменений, поэтому поддержка памяти и интерфейсов ввода-вывода осталась прежней: двухканальная DDR4-3200 и шина PCIe 4.0.

Однако одними лишь изменениями структуры CCX дело не ограничилось. Разработчики внесли изменения и во внутреннее устройство самих ядер. В Zen 3 снова был улучшен предсказатель переходов и оптимизированы механизмы предварительной выборки инструкций, увеличились размеры внутренних буферов и очередей исполнения. Одновременно была повышена пропускная способность блока вычислений с плавающей точкой, а подсистема работы с памятью получила возможность обрабатывать больше операций загрузки и записи за такт — до трёх 256-битных чтений или двух 256-битных записей. Всё это внесло вклад в рост удельной производительности: по данным самой AMD, IPC в Zen 3 увеличился примерно на 19 % по сравнению с Zen 2.

Дополнительным фактором роста быстродействия стали и более высокие тактовые частоты. В старших моделях Ryzen 5000 они достигли 4,9 ГГц, при этом процессоры сохранили типичный для платформы Socket AM4 тепловой пакет до 105 Вт и совместимость с существующей экосистемой материнских плат.

Но на этом развитие архитектуры Zen 3 не остановилось. Уже после выхода основной линейки Ryzen 5000 компания AMD представила ещё одну интересную модификацию — процессоры с увеличенным объёмом кеша третьего уровня. Для этого была разработана технология 3D V-Cache, позволяющая разместить поверх кристалла CCD дополнительный слой SRAM. Добавочный кристалл расширял 32 Мбайт L3-кеша на 64 Мбайт, доводя его общий объём до 96 Мбайт.

И это увеличение кеша оказалось весьма эффективным способом повышения игровой производительности: первый процессор с этой технологией — Ryzen 7 5800X3D — быстро закрепился в числе популярных решений для игровых систем своего времени.

⇡#Zen 4 — переход на AM5

Процессоры Ryzen 7000 на архитектуре Zen 4, вышедшие в 2022 году, стали ещё одним крупным шагом. Однако если на предыдущих этапах эволюции разработчики AMD задумывались главным образом о перестройке внутренней структуры процессоров, то в этом поколении на первый план вышло обновление платформы. Семейство Ryzen 7000 переехало в экосистему Socket AM5, которая принесла сразу несколько важных нововведений: поддержку памяти DDR5 и шины PCIe 5.0, а также появление во всех процессорах встроенного графического ядра на архитектуре RDNA 2. Особенно значимым в этом списке стал переход на DDR5, поскольку он повысил доступную пропускную способность подсистемы памяти и стал важным фактором роста интегральной производительности.

При этом в Zen 4 сохранилась аналогичная Zen 3 чиплетная компоновка на основе кристаллов двух типов — вычислительных чиплетов CCD и чиплета ввода-вывода IOD. Кристаллы CCD по-прежнему содержали по восемь вычислительных ядер, объединённых в единый CCX-комплекс с общим L3-кешем объёмом 32 Мбайт. Однако сами кристаллы стали изготавливаться по новым технологическим нормам: для CCD — 5-нм, а для IOD — 6-нм. Это позволило AMD полностью перенести производство на мощности TSMC и окончательно отказаться от услуг GlobalFoundries.

Переход на более современный техпроцесс дал возможность заметно поднять рабочие частоты. Во флагманских моделях Ryzen 7000 они достигли 5,7 ГГц, что стало новым рекордом для массовых процессоров AMD. Однако вместе с ростом частот увеличилось и энергопотребление: максимальный тепловой пакет настольных процессоров компании вырос до 170 Вт, чего в предыдущих поколениях Ryzen никогда не было.

Значительные изменения произошли и на микроархитектурном фронте, хотя на этот раз AMD заявила лишь о 13%-ном росте IPC относительно Zen 3. Что, впрочем, закономерно, поскольку одним из центральных нововведений стала поддержка набора инструкций AVX-512, которая на IPС не влияет. Такие векторные операции в Zen 4 выполняются через пару 256-битных устройств FPU, что позволяет обрабатывать 512-битные инструкции без существенного увеличения площади ядра и энергопотребления. Тем не менее в ядре расширили внутренние структуры — регистровый файл и все пути передачи данных, что дало возможность корректно проводить 512-битные векторные операции.

Помимо этого, были улучшены и некоторые другие аспекты микроархитектуры. В Zen 4 серьёзно улучшился предсказатель ветвлений, что снизило число ошибочных предсказаний и позволило эффективнее загружать исполнительные блоки. Кеш декодированных операций стал на две трети больше и научился выдавать на исполнение до девяти операций за такт против восьми ранее. Кроме того, с 512 Кбайт до 1 Мбайт на ядро вырос объём кеша второго уровня, и это позволило сократить количество обращений к более медленному L3 и дополнительно повысило эффективность работы ядер с данными.

Не забросила AMD в этом поколении и технологию 3D V-Cache. Процессоры с дополнительным 64-Мбайт кристаллом SRAM, размещённым поверх CCD, прописались и в семействе Ryzen 7000. Причём на этот раз область применения технологии расширилась. Помимо восьмиядерных моделей с 96 Мбайт L3-кеша, в ассортименте компании появились и 16-ядерные решения, где увеличенный кеш используется на одном из двух CCD. В результате общий объём кеша третьего уровня у таких 16-ядерников достигает 128 Мбайт, распределённых между кристаллами по асимметричной схеме 96 + 32 Мбайт.

⇡#Zen 5 — глубокое расширение ядра

В процессорах прошлых поколений AMD в первую очередь занималась улучшениями на верхнем уровне, не проводя радикальных изменений в глубине микроархитектуры, но с выходом Zen 5 это изменилось. Данный этап эволюции ознаменовался серьёзными переделками функциональных блоков ядра, нацеленными на расширение всей архитектуры и придание ей способности обрабатывать больше инструкций одновременно. Особый акцент при этом был сделан на SMT — разработчики AMD специально старались сделать так, чтобы параллельно исполняемые на одном ядре потоки не конкурировали за ресурсы и не мешали друг другу.

При этом на уровне платформы и базовой конструкции CPU изменений почти не произошло. Основанные на ядрах Zen 5 процессоры Ryzen 9000 остались ориентированы на экосистему Socket AM5, используют знакомую чиплетную компоновку с вычислительными кристаллами CCD и кристаллом ввода-вывода IOD, а каждый CCD содержит один восьмиядерный комплекс CCX. Более того, кристалл IOD в этом поколении перекочевал из Zen 4, поэтому интерфейсные возможности Zen 5 остались прежними, включая поддержку DDR5-памяти и шины PCIe 5.0.

Тем не менее одними только улучшениями в глубинах архитектуры AMD смогла добиться роста IPC на 16 %. И главные преобразования произошли во входной части исполнительного конвейера. В Zen 5 она была фактически раздвоена, чтобы эффективнее обслуживать два потока SMT и извлекать больше параллелизма из исполняемого кода. Система выборки инструкций получила более широкие возможности по подаче данных, а блоки декодирования и кеш микроопераций были модернизированы таким образом, чтобы работать в два независимых потока. Одновременно был существенно улучшен предсказатель ветвлений: его алгоритмы стали точнее, а сама система получила возможность прогнозировать развитие программы на несколько ветвлений вперёд, что должно снизить количество простоев конвейера.

Расширение коснулось и исполнительной части ядра. Диспетчер научился отправлять на исполнение до восьми инструкций за такт против шести в предыдущих поколениях. Одновременно выросло число исполнительных устройств: количество ALU увеличилось с четырёх до шести, а число AGU — с трёх до четырёх. Это позволило повысить параллелизм при работе с памятью и увеличить количество одновременно выполняемых операций загрузки и записи. Кроме того, архитектура получила расширенные внутренние буферы и очереди исполнения, что помогает ядру эффективнее работать с длинными цепочками зависимых инструкций. Не обошлось и без изменений в иерархии кеш-памяти. В Zen 5 объём кеша данных первого уровня вырос с 32 до 48 Кбайт на ядро. При этом возросла и его пропускная способность, как и пропускная способность кеша второго уровня.

Серьёзные изменения произошли и в блоке вычислений с плавающей точкой. Если в Zen 4 поддержка AVX-512 реализовывалась через выполнение операций двумя 256-битными блоками, то в Zen 5 появился полноценный 512-битный векторный тракт, благодаря чему инструкции AVX-512 стали выполняться без разбиения на две части.

Общая идея всех этих преобразований состоит в том, чтобы добиться более эффективной многопоточности без простоев ядра, возникающих из-за конфликтов потоков, и без существенного роста энергопотребления. Более того, одной из побочных целей в разработке Zen 5 было увеличение энергоэффективности. Этому должны были помочь не только изменения в архитектуре, но и перевод кристаллов CCD на 4-нм техпроцесс TSMC. Впрочем, на этом направлении успехи AMD оказались не столь очевидны. Максимальные частоты Ryzen 9000 выше 5,7 ГГц не выросли, а тепловой пакет флагманских версий так и остался на уровне 170 Вт.

Зато серьёзный шаг вперёд в Ryzen 9000 сделала технология 3D V-Cache. AMD пересмотрела свой подход к сборке процессоров с дополнительным кешем и изменила их компоновку, переместив расширяющий L3-кеш кристалл SRAM с поверхности CCD-чиплета под него. Это решило проблему с охлаждением таких «двухъярусных» CPU, благодаря чему в поколении Zen 5 они получили существенно более высокие, чем ранее, тактовые частоты.

⇡#Какие процессоры сравниваем

Чтобы оценить, как менялась производительность процессоров на разных версиях архитектуры Zen, мы собрали в одном тесте девять восьмиядерных CPU AMD — от первого Ryzen 7 1800X до новейших представителей семейства Ryzen 9000. Все они имеют по восемь ядер, используют один вычислительный кристалл CCD и на момент выхода занимали верхнюю позицию среди массовых моделей своего поколения. Это позволит наглядно проследить эволюцию возможностей CPU при неизменном числе ядер.

Основные характеристики отобранных для тестов моделей приведены в таблице.

Таким образом, в тестировании приняли участие представители всех поколений Zen, и ниже мы кратко напомним их ключевые особенности.

⇡#Ryzen 7 1800X

Ryzen 7 1800X вышел весной 2017 года и стал флагманом первого поколения Ryzen — именно с него началось возвращение AMD в сегмент высокопроизводительных настольных CPU. Процессор получил 8 ядер и 16 потоков на архитектуре Zen, производился по 14-нм техпроцессу GlobalFoundries и устанавливался в разъём Socket AM4.

Базовая частота Ryzen 7 1800X составляла 3,6 ГГц, а максимальная частота при низких нагрузках достигала 4,0 ГГц за счёт технологии Precision Boost. Также он мог разгоняться на дополнительные 100 МГц при благоприятном тепловом режиме благодаря технологии XFR. Процессор располагал 16 Мбайт кеша третьего уровня и имел тепловой пакет 95 Вт, однако фактическое энергопотребление под полной нагрузкой превышало 120 Вт. Все процессоры Ryzen получали разблокированный множитель с самого первого поколения, поэтому для Ryzen 7 1800X был доступен разгон.

Первоначально AMD установила на первый флагманский Ryzen цену в $500, но, столкнувшись с довольно посредственными продажами, уже к осени 2017 года снизила цену до $350, от которой и стала отталкиваться при выпуске последующих процессоров с восемью ядрами.

⇡#Ryzen 7 2700X

Появившийся годом позже Ryzen 7 2700X сразу же получил официальную цену $330, хотя и позиционировался как флагман обновлённого поколения Zen+. Как и предшественник, он тоже предлагал 8 ядер и 16 потоков, но благодаря переходу на 12-нм техпроцесс и оптимизациям архитектуры получил более высокие частоты и улучшенную работу с памятью. Базовая частота Ryzen 7 2700X выросла до 3,7 ГГц, максимальная — до 4,3 ГГц. Объём L3-кеша остался прежним и равнялся 16 Мбайт. Как и предшественник, процессор предназначался для платформы Socket AM4.

Тепловой пакет Ryzen 7 2700X был увеличен до 105 Вт, но, что гораздо важнее, в нём появилась поддержка более современных технологий Precision Boost 2 и XFR 2, которые позволяли более гибко и агрессивно регулировать собственные частоты в зависимости от температуры и возможностей системы охлаждения.

⇡#Ryzen 7 3800X

С выходом Ryzen 7 3800X в 2019 году AMD сделала следующий большой шаг — перешла на архитектуру Zen 2 и чиплетную компоновку. Восьмиядерник при этом перестал быть флагманом: эту роль стали играть 12- и 16-ядерные модели. Но именно Ryzen 7 3800X остался старшим вариантом с одним CCD и — во многом — оптимальным выбором для игровых систем. Стоил он $400.

Переход на 7-нм техпроцесс позволил поднять частоты до 3,9–4,5 ГГц, а объём L3-кеша вырос вдвое — до 32 Мбайт. В Ryzen 7 3800X появилась поддержка PCIe 4.0 и улучшилась работа с памятью, которая в разгоне стала брать частоты 3600–3800 МГц и выше. При этом тепловой пакет формально остался на уровне 105 Вт, хотя фактическое потребление под нагрузкой по-прежнему выходило за эти рамки. Как и предшественники, Ryzen 7 3800X получил свободный множитель, но на практике его разгон гораздо эффективнее стало проводить через функцию Precision Boost Override, корректируя параметры встроенных алгоритмов автоподстройки частоты.

⇡#Ryzen 7 5800X

Ryzen 7 5800X стал главным восьмиядерником эпохи Zen 3 и вышел в конце 2020 года — на фоне спровоцированного пандемией дефицита полупроводников и заметно выросших цен. AMD оценила его уже в достаточно весомые $450, но интерес к процессору это не снизило.

Главное изменение в этом поколении CPU — переработанная структура CCX с единым 32-Мбайт L3-кешем на все восемь ядер. Это резко сократило задержки и очень положительно сказалось на игровой производительности. Частоты Ryzen 7 5800X подросли до 3,8–4,7 ГГц, а TDP остался на уровне 105 Вт, хотя процессор оказался довольно горячим. Здесь как раз пригодились новые инструменты Precision Boost Override вроде Curve Optimizer — тонкая настройка напряжений быстро стала стандартной практикой для владельцев Zen 3.

⇡#Ryzen 7 5800X3D

Ryzen 7 5800X — не единственный носитель архитектуры Zen 3 в нашем тесте. Через полтора года после его выхода AMD выпустила ещё один важный восьмиядерник — Ryzen 7 5800X3D. В этом процессоре впервые нашла применение технология 3D V-Cache, благодаря которой L3-кеш вырос в объёме до 96 Мбайт. Это значительно улучшило производительность в играх и сделало Ryzen 7 5800X3D одним из главных игровых CPU своего времени. Появление такого процессора фактически вернуло восьмиядерникам AMD флагманский статус, поскольку в серии Ryzen 5000 процессоров с технологий 3D V-Cache и 12 или 16 ядрами не существовало.

Но за увеличенный L3-кеш пришлось заплатить частотами: у Ryzen 7 5800X они снизились до 3,4–4,5 ГГц. TDP при этом формально остался на уровне 105 Вт, но на практике из-за сниженных частот Ryzen 7 5800X3D оказался существенно холоднее обычного собрата. При этом AMD полностью закрыла ручной разгон по множителю и напряжению — конструкция с дополнительным кристаллом кеша показалась производителю слишком нежной.

С учётом того, что Ryzen 7 5800X3D вышел позже основной массы представителей серии Ryzen 5000, AMD не стала задирать цены — первый процессор с 3D-кешем на старте продаж стоил $450. И эта стратегия оказалась довольно дальновидной. Именно Ryzen 7 5800X3D, а также его последователи с архитектурой Zen 3 с 3D-кешем сделали платформу Socket AM4 феноменально долгоживущей и актуальной до сих пор.

⇡#Ryzen 7 7700X

Ryzen 7 7700X на архитектуре Zen 4 вышел в 2022 году и стал одним из первых решений для новой платформы Socket AM5. Как и другие восьмиядерники, он использует один CCD-чиплет с 32 Мбайт L3-кеша, но в данном случае AMD перешла на 5-нм техпроцесс, что позволило совершить заметный рывок в частотах. Базовая частота Ryzen 7 7700X установлена в 4,5 ГГц, максимальная — в 5,4 ГГц. При этом данный восьмиядерник — не самый высокочастотный процессор в серии: его собратья с 12 и 16 ядрами работают на 200-300 МГц быстрее. Тем не менее тепловой пакет Ryzen 7 7700X остался на уровне привычных 105 Вт.

Благодаря новой платформе Ryzen 7 7700X получил поддержку DDR5 и интерфейса PCIe 5.0, а ещё в процессоре появилось встроенное графическое ядро на архитектуре RDNA 2. Однако переход на Socket AM5 принёс и минусы: из-за небольшого размера кристалла и неудачного дизайна теплорассеивающей крышки Ryzen 7 7700X получился очень горячим в эксплуатации. Температуры вблизи предельно допустимых 90 °C — вполне обычное состояние этого CPU под нагрузкой.

Официальная цена Ryzen 7 7700X в момент старта продаж была установлена AMD в $450, однако довольно быстро она опустилась до $350 ввиду слабого спроса. Так получилось не только из-за дороговизны платформы Socket AM5 в целом, но и потому, что массовые пользователи предпочитали новому Ryzen 7 7700X вышедший всего за несколько месяцев до него геймерский Ryzen 7 5800X3D с 3D-кешем.

⇡#Ryzen 7 7800X3D

Полгода спустя после выхода Ryzen 7 7700X компания AMD выпустила его геймерскую версию Ryzen 7 7800X3D, усиленную по аналогии с Ryzen 7 5800X3D технологией 3D V-Cache. Общий объём L3-кеша у такого CPU вырос до 96 Мбайт, а частоты чуть снизились: до 4,2 ГГц — базовая и до 5,0 ГГц — максимальная. Тем не менее это не помешало ему стать очень востребованным решением для игровых систем.

Тепловой пакет Ryzen 7 7800X3D был увеличен до 120 Вт, но в действительности этот процессор оказался экономичнее и холоднее Ryzen 7 7700X, что стало одним из факторов, обусловивших его высокую популярность. Покупателей не останавливала даже относительно высокая цена, которая на старте продаж составляла $450. Впрочем, в серии Ryzen 7000 были и значительно более дорогие процессоры, например 16-ядерный Ryzen 9 7950X3D, который тоже усилен технологией 3D V-Cache.

Как и у Ryzen 7 5800X3D, у Ryzen 7 7800X3D остались ограничения в части прямого разгона. Но зато он получил поддержку механизмов Precision Boost Overdrive и Curve Optimizer, что позволяло влиять на его рабочие частоты косвенно.

⇡#Ryzen 7 9700X

Ryzen 7 9700X стал первым массовым восьмиядерником на базе архитектуры Zen 5. Он появился летом 2024 года и попал во второе поколение решений для платформы Socket AM5, в котором AMD перешла на 4-нм техпроцесс и сделала ставку не на частоты, а на энергоэффективность. В результате тепловой пакет Ryzen 7 9700X снизился до скромных 65 Вт. Это ожидаемо сказалось на температурах — новинка оказалась чуть ли не самым холодным старшим восьмиядерником за всё время эволюции Ryzen.

Экономичность во многом достигается довольно умеренными частотами: базовой — 3,8 ГГц — и максимальной — 5,5 ГГц. А поскольку объём L3-кеша остался равен 32 Мбайт, почти весь прирост производительности Ryzen 7 9700X по сравнению с Ryzen 7 7700X опирается на одни лишь архитектурные улучшения, которых для убедительного преимущества недостаточно. Поэтому через некоторое время после выпуска AMD разрешила владельцам Ryzen 7 9700X поднять планку его теплового пакета до 105 Вт без потери гарантии, а официальная цена этого процессора, составлявшая на старте $360, опустилась на $40.

⇡#Ryzen 7 9850X3D

В поколении Ryzen 9000 не обошлось и без процессоров с технологией 3D V-Cache. В них AMD перешла на обновлённую компоновку, при которой кристалл, расширяющий объём кеш-памяти, помещается не поверх CCD, а под ним. Это позволило повысить рабочие частоты по сравнению с предыдущими поколениями X3D-процессоров. В результате в серии Ryzen 9000 было выпущено даже два геймерских восьмиядерника с L3-кешем объёмом 96 Мбайт. В ноябре 2024 года появился Ryzen 7 9800X3D с частотами 4,7-5,2 ГГц, а спустя год в Ryzen 7 9850X3D частоты удалось поднять до 4,7-5,6 ГГц, что даже выше частот Ryzen 7 9700X.

Тепловой пакет составляет 120 Вт, и в этот раз он куда ближе к реальности: процессор ощутимо горячее и прожорливее восьмиядерного Zen 5 без 3D-кеша. Зато впервые для X3D-моделей в Ryzen 7 9850X3D полностью вернулся ручной разгон — доступно изменение и множителя, и напряжения.

Симптоматично, что официальная цена Ryzen 7 9850X3D впервые с 2017 года вернулась к символической сумме $500. Это значит, что перед нами — столь же дорогой восьмиядерный Ryzen, как Ryzen 7 1800X. Но в данном случае она хорошо объяснима: Ryzen 7 9850X3D — самый быстрый игровой процессор на рынке, и конкурентов в этой сфере у него попросту нет.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

Чтобы протестировать весь набор восьмиядерных Ryzen, нам пришлось задействовать две платформы — Socket AM4 и Socket AM5. Причём в первом случае потребовалось две материнских платы, поскольку современные AM4-платы лишены поддержки первого поколения Ryzen. В итоге набор используемых комплектующих получился таким.

• Процессоры:
  • AMD Ryzen 7 9850X3D (Granite Ridge, 8 ядер, 4,7-5,6 ГГц, 96 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 9700X (Granite Ridge, 8 ядер, 3,8-5,5 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 7800X3D (Raphael, 8 ядер, 4,2-5,0 ГГц, 96 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 7700X (Raphael, 8 ядер, 4,5-5,4 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 5800X3D (Vermeer, 8 ядер + SMT, 3,4-4,5 ГГц, 96 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 5800X (Vermeer, 8 ядер + SMT, 3,8-4,7 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 3800X (Matisse, 8 ядер + SMT, 3,8-4,5 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 2700X (Pinnacle Ridge, 8 ядер + SMT, 3,7-4,3 ГГц, 16 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 1800X (Summit Ridge, 8 ядер + SMT, 3,6-4,1 ГГц, 16 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: кастомная СЖО из компонентов EKWB.
• Материнские платы:
  • ASRock X470 Taichi Ultimate (Socket AM4, AMD X470);
  • ASUS ROG Crosshair VIII Hero (Socket AM4, AMD X570);
  • MSI MPG X670E Carbon WiFi (Socket AM5, AMD X670E).
• Память:
  • 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL).
  • 2 × 16 Гбайт DDR5-6000 SDRAM (G.Skill Ripjaws S5 F5-6000J3040F16GA2-RS5K).
• Видеокарта: Palit GeForce RTX 5090 GameRock (2017/2407 МГц, 28 Гбит/с, 32 Гбайт).
• Дисковая подсистема: Intel SSD 760p 2 Тбайт (SSDPEKKW020T8X1).
• Блок питания: DeepCool PX1200G (80+ Gold, ATX 12V 3.0, 1200 Вт).

Процессоры тестировались с паспортными ограничениями по потреблению и стандартным профилем производительности. Конфигурация подсистемы памяти выбиралась, исходя из профиля XMP. То есть в платформе Socket AM5 для памяти выбирался профиль DDR5-6000 с таймингами 30-38-38-96. В платформах с DDR4-памятью модули конфигурировались в режиме DDR4-3600 с таймингами 16-18-18-38. Но для Ryzen 7 1800X пришлось сделать исключение: со скоростной памятью он работает плохо, поэтому для него использовалась DDR4-3200 со схемой задержек 16-18-18-38.

Тестирование происходило в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (24H2) Build 26100.2605, включающей все необходимые апдейты для правильной работы планировщиков современных процессоров AMD. Для дополнительного повышения производительности мы отключали в настройках Windows «Безопасность на основе виртуализации» и активировали «Планирование графического процессора с аппаратным ускорением». В системе использовался графический драйвер GeForce 581.57 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Синтетические бенчмарки:

• 3DMark Professional Edition 2.29.8256 — тестирование в сценарии CPU Profile 1.1 в однопоточном и многопоточном режимах.
• Cinebench 2024 — измерение однопоточной и многопоточной производительности процессора при рендеринге в Cinema 4D движком Redshift.
• Geekbench 6.3.0 — измерение однопоточной и многопоточной производительности процессора в типичных пользовательских сценариях: от чтения электронной почты до обработки изображений.

Тесты в приложениях:

• 7-zip 24.08 — тестирование скорости компрессии и декомпрессии. Используется встроенный бенчмарк с размером словаря до 64 Мбайт.
• Adobe Photoshop 2024 25.11.0 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Используется тестовый скрипт PugetBench for Photoshop 1.0.1, моделирующий базовые операции и работу с фильтрами Camera Raw Filter, Lens Correction, Reduce Noise, Smart Sharpen, Field Blur, Tilt-Shift Blur, Iris Blur, Adaptive Wide Angle, Liquify.
• Adobe Photoshop Lightroom Classic 13.4 — тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Используется тестовый скрипт PugetBench for Lightroom Classic V0.96, моделирующий базовую работу с библиотекой и редактирование, а также импорт/экспорт, Smart Preview, создание панорам и HDR-изображений.
• Adobe Premiere Pro 2024 24.5.0 — тестирование производительности при редактировании видео. Используется тестовый скрипт PugetBench for Premiere Pro 1.1.0, моделирующий редактирование 4K-роликов в разных форматах, применение к ним различных эффектов и итоговый рендер для YouTube.
• Blender 4.2.0 — тестирование скорости финального рендеринга на CPU. Используется стандартный Blender Benchmark.
• Corona 10 — тестирование скорости финального рендеринга на CPU. Используется стандартный Corona Benchmark.
• DaVinci Resolve Studio 19.0 — оценка производительности обработки видео при кодировании различными кодеками, обработке исходников и наложении эффектов. Используется тестовый скрипт PugetBench for DaVinci Resolve 1.0.
• FastSD CPU — измерение скорости быстрой ИИ-генерации изображений в Stable Diffusion 1.5 в режиме LCM-LoRA на CPU. Создаётся изображение разрешением 1024×1024 в пять итераций.
• Microsoft Visual Studio 2022 (17.13.3) — измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта —Blender версии 4.2.0.
• Stockfish 17.0 — тестирование скорости работы популярного шахматного движка. Используется стандартный бенчмарк с глубиной анализа 28 полуходов.
• SVT-AV1 2.1.0 — тестирование скорости перекодирования видео в формат AV1. Используется исходное 4K@24FPS-видео с 10-бит цветностью и битрейтом 51 Мбит/с.
• Topaz Video AI v5.3.0 — тестирование производительности при улучшении качества видео с использованием ИИ-алгоритмов, исполняемых на CPU. Исходное видео 640×360@30FPS масштабируется с использованием модели Proteus до разрешения 1280×720, а FPS поднимается до 60 c использованием модели Chronos Fast.
• X264 164 r3186 — тестирование скорости перекодирования видео в формат H.264/AVC. Используется исходное 4K@24FPS-видео с 10-бит цветностью и битрейтом 51 Мбит/с.
• X265 3.6 — тестирование скорости перекодирования видео в формат H.265/HEVC. Используется исходное 4K@24FPS-видео с 10-бит цветностью и битрейтом 51 Мбит/с.
• V-Ray 6.00.01 — тестирование скорости финального рендеринга на CPU. Используется стандартный V-Ray 5 Benchmark.

Игры:

• Anno 1800. Настройки графики: DirectX12, Graphics Quality = Ultra High.
• Baldur’s Gate 3. Настройки графики: Vulcan, Overall Preset = Ultra.
• Battlefield 6. Настройки графики: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = TAA, Upscaling Technique = Off, Future Frame Rendering = Off.
• Cyberpunk 2077 2.01. Настройки графики: Quick Preset = RayTracing: Medium.
• Hogwarts Legacy. Настройки графики: Global Quality Preset = Ultra, Ray Tracing Quality = Low, Anti-Aliasing Mode = TAA High.
• Horizon Zero Dawn Remastered. Настройки графики: Preset = Very High, Anti-Aliasing = TAA, Upscale Method = Off.
• Kingdom Come: Deliverance II. Настройки графики: Overall Image Quality = Ultra.
• Marvel’s Spider-Man 2. Настройки графики: Preset = Very High, Raytracing Preset = High, Field of View = 25, Anti-Aliasing = TAA.
• Starfield. Настройки графики: Graphics Preset = Ultra, Upscaling = Off.
• The Last of Us Part II Remastered. Настройки графики: Preset = Very High, Anti-Aliasing Mode = TAA.
• The Outer Worlds 2. Настройки графики: Graphics Quality = Very High, Hardware Raytracing = On, Hardware Ray Traced Shadows = On, Field of View = 121.
• Warhammer 40,000: Space Marine 2. Настройки графики: Resolution Upscaling = TAA, Quality Preset: Ultra.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Производительность в синтетических тестах

То, что за время девятилетнего развития процессоры AMD совершили гигантский шаг вперёд, понятно и без каких-либо тестов. Даже если опираться на оценки роста IPC на каждом поколенческом шаге (Zen — Zen 2 — Zen 3 — Zen 4 — Zen 5), данные самим производителем, — а это последовательно 15, 19, 13 и 16 %, — то суммарный рост IPC должен составлять 79 %. К этому прибавляется 35%-ный рост тактовой частоты, а значит, производительность Ryzen 7 9700X и Ryzen 7 9850X3D должна быть выше, чем у первого Ryzen 7 1800X, почти в 2,5 раза.

Примерно это мы и видим на приведённых ниже диаграммах с однопоточными результатами Geekbench 6, 3DMark CPU Profile и Cinebench 2024 — разрыв в результатах самого старого и самого современного Ryzen в среднем достигает 160 %. При этом наиболее значительные эволюционные шаги в смысле прироста производительности были совершены в двух последних поколениях Ryzen, когда произошёл переход на тонкие техпроцессы 4–5 нм, и тактовая частота рванула вверх за пределы символической отметки в 5 ГГц.

Синтетические тесты, проведённые в многопоточном режиме, в целом согласны с однопоточными оценками. Однако в этом случае рост производительности выглядит немного скромнее, что, впрочем, вполне объяснимо. Задействование всех доступных потоков не позволяет процессорам разгоняться до максимально возможных частот из-за роста энергопотребления и тепловыделения. В итоге разрыв в результатах Ryzen 7 1800X и самых современных восьмиядерников AMD составляет «лишь» 150 %.

При этом чуть ли не самый заметный рывок, судя по диаграммам, сделал вышедший недавно Ryzen 7 9850X3D, в то время как результаты Ryzen 7 9700X смотрятся гораздо скромнее. И этому есть логичное объяснение. Архитектура Zen 5 действительно была специально оптимизирована под высокоэффективную многопоточность SMT, но в случае с Ryzen 7 9700X это почти незаметно, поскольку он оказался буквально задушен 65-Вт тепловым пакетом. Более того, это — единственный старший восьмиядерный Ryzen, загнанный в такие рамки. Поэтому реальную многопоточную мощь Zen 5 может продемонстрировать только Ryzen 7 9850X3D.

Но лидером по приросту за одно поколение в действительности является не Ryzen 7 9850X3D, а Ryzen 7 3800X на архитектуре Zen 2. По сравнению с Ryzen 7 2700X он прибавил в производительности сразу на 28 %. А в итоге, если исходить из многопоточной синтетики и ориентироваться на восьмиядерники, приросты производительности при последовательной смене архитектур Zen — Zen+ — Zen 2 — Zen 3 — Zen 4 — Zen 5 выстраиваются в ряд 9, 28, 19, 25 и 20 %.

Однако не будем спешить с выводами. Давайте посмотрим, как обстоит дело в реальных приложениях и играх, производительность в которых зависит не только от IPC и частоты процессора, но и от многих других факторов — эффективности работы кешей и межъядерных соединений, производительности подсистемы памяти и т. п.

⇡#Производительность в ресурсоёмких приложениях

Впрочем, вычислительная производительность Ryzen в реальных приложениях за девять лет прогресса и пять архитектурных шагов выросла не менее впечатляюще, чем в синтетических тестах. Как следует из диаграммы, на которой мы усреднили результаты, полученные в 16 реальных задачах, новейший Ryzen 7 9850X3D работает быстрее первоначального Ryzen 7 1800X в 2,63 раза. При этом ощутимый прирост в производительности можно видеть фактически при переходе на каждое следующее поколение Zen, то есть в эволюции Ryzen не было никаких проходных этапов. Речь всегда идёт о двузначном процентном увеличении быстродействия, причём на некоторых шагах оно даже превышает величину в 25 %.

Конкретнее, приросты производительности по поколениям выглядят так:

• Zen+ (Ryzen 7 2700X) — +13,5 %. Здесь это результат оптимизаций контроллера памяти и повышения тактовых частот.
• Zen 2 (Ryzen 7 3800X) — +28 %. Самый большой относительный скачок благодаря чиплетам, удвоенному L3-кешу и 7-нм техпроцессу.
• Zen 3 (Ryzen 7 5800X) — +17%. Рост получен благодаря единому CCX и улучшенному предсказателю ветвлений.
• Zen 4 (Ryzen 7 7700X) — +26 %. Здесь импульс обеспечивает переход на 5 нм и платформу с DDR5, а также в ряде случаев появившаяся поддержка AVX-512.
• Zen 5 (Ryzen 7 9700X) — +8 %. Относительно небольшой прирост связан со снижением TDP с 105 до 65 Вт и откатом тактовых частот. Но если оценивать это поколение по Ryzen 7 9850X3D, где энергопотребление не урезано, то видно, что расширенная архитектура Zen 5 способна выдать вплоть до 22 % прироста.

Таким образом, от первого Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9700X производительность выросла более чем вдвое, а с учётом Ryzen 7 9850X3D — более чем в два с половиной раза. При этом наибольший вклад в прогресс внесли поколения с чётными номерами — Zen 2 и Zen 4.

Отдельно стоит сказать про процессоры с технологией 3D V-Cahce. Они традиционно ассоциируются с играми, и тесты показывают, что во многом это справедливо — в приложениях увеличенный L3-кеш даёт не слишком заметное преимущество. Более того, Ryzen 7 5800X3D и 7800X3D уступают по производительности в ресурсоёмких задачах моделям тех же поколений, но без 3D-кеша. Связано это с тем, что расширение кеш-памяти в них сопровождается снижением тактовых частот. Однако в Ryzen 7 9850X3D эта тенденция уже не прослеживается. Благодаря новой компоновке 3D-кеша и существенно повышенным частотам он оказывается существенно быстрее, чем Ryzen 7 9700X. Иными словами, в поколении Zen 5 преимущества большого кеша и высоких частот объединились в одной модели, и Ryzen 7 9850X3D стал эдаким универсальным восьмиядерником, хорошо подходящим не только для игр, но и для работы.

Ниже приведены результаты, полученные в отдельных задачах, и в ряде случаев прирост производительности при переходе к более новым поколениям Ryzen ощутимо превышает средние значения. Дело в том, что некоторые алгоритмы чувствительнее других относятся к ширине исполнительного конвейера (например, рендеринг), пропускной способности памяти (архивация) и поддержке векторных инструкций (ИИ-инференс или видеокодирование).

Рендеринг:

Перекодирование видео:

Обработка фото:

Работа с видео:

Нейросети:

Компиляция:

Архивация:

Шахматы:

В конечном счёте результаты тестов наглядно иллюстрируют планомерную эволюцию решений AMD. Каждое поколение Zen не просто повышает частоты или переходит на более совершенный техпроцесс, а системно улучшает IPC и иерархию кеш-памяти. Именно поэтому мы и получаем равномерный рост производительности в каждом следующем поколении, что за пять-семь лет позволяет удваивать быстродействие процессоров с одинаковым количеством ядер.

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 1080p

Если ориентироваться на ресурсоёмкие приложения, то производительность восьмиядерных Ryzen за прошедшие девять лет выросла в 2,63 раза. В играх же преимущество самого современного Ryzen 7 9850X3D перед Ryzen 7 1800X с точки зрения частоты кадров ещё внушительнее — оно 2,84-кратное. На первый взгляд, разница не такая большая, но в действительности она очень показательна. В вычислительных задачах прибавка производительности от поколения к поколению получается более равномерной и зависимой в первую очередь от архитектурных изменений. В играх же ситуация иная: архитектурные изменения дают более ограниченный эффект, а доминирующим фактором в приросте FPS становится увеличение кеш-памяти. И речь здесь не только о технологии 3D V-Cache, которая даже в рамках одного поколения Ryzen обеспечивает рост игровой производительности до 30 %. Более чем 20%-ную прибавку можно видеть и в других случаях: при смене поколений от Zen+ к Zen 2, когда L3-кеш был увеличен с 16 до 32 Мбайт, и при переходе Zen 3 — Zen 4, когда был удвоен размер L2-кеша.

Тем не менее если говорить о приросте, который AMD предлагает геймерам при переходе на каждое следующее поколение, то без учёта существования моделей с 3D-кешем он составляет в среднем 17 %. При этом дополнительный 3D-кеш в рамках одного поколения добавляет в среднем 25 % игровой производительности. В итоге выходит даже так, что восьмиядерные модели с 3D-кешем оказываются в играх быстрее базовых восьмиядерников последующего поколения. И это значит, что для игровых систем процессоры X3D подходят лучше в том числе и благодаря своему более длительному жизненному циклу. Например, даже вышедший в 2022 году и ориентированный на платформу Socket AM4 процессор Ryzen 7 5800X3D лишь на единицы процентов отстаёт от современного Ryzen 7 9700X, оставаясь вполне актуальным решением для систем среднего уровня.

Впрочем, Ryzen 7 9700X — особый процессор среди всех старших восьмиядерников. Обладая тепловым пакетом 65 Вт, он энергоэффективнее собратьев. Поэтому его ценность скорее в том, что он подходит для тихих и экономичных игровых сборок, предлагая при этом производительность на несколько процентов выше, чем у горячего и прожорливого Ryzen 7 7700X.

Также нужно отметить, что даже сильнее, чем средний FPS, за время эволюции Ryzen вырос показатель минимальной частоты кадров. Иными словами, проводимые AMD улучшения архитектуры явно влияют на повышение плавности и комфортности игрового процесса, особенно в требовательных сценах.

Что касается результатов в отдельных играх, то они довольно неоднородны. Но главный вывод остаётся в силе: технология 3D V-Cache стала для AMD настоящей находкой — она почти всегда заметно увеличивает игровой FPS. И в целом эмпирическое правило, что покупка X3D-восьмиядерника для игровой системы выгоднее, чем приобретение базового процессора следующего поколения, находит своё подтверждение в подавляющем большинстве случаев.

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 2160p

В разрешении 4K картина несколько отличается. И это вполне закономерно. Здесь существенная часть нагрузки переносится на видеокарту, а вклад вычислительного потенциала процессора существенно снижается, особенно при высоких настройках графики. В результате получается, что средний FPS по 12 играм за девять лет прогресса вырос всего вдвое, что почти в полтора раза меньше разницы в Full HD. Становится менее выраженной и разница между поколениями. Особенно это касается процессоров после Ryzen 7 7700X, разрыв между которыми сокращается до 10–13 %. Но Ryzen старых поколений при этом отстают от новых CPU всё равно очень заметно. Это наглядно показывает, что в 4K процессоры со старыми архитектурами (Zen, Zen+, Zen 2) слишком слабы для современных игр, где они становятся заметным ограничивающим фактором.

То же самое можно сказать и про технологию 3D V-Cache. В 4K она даёт гораздо меньший эффект, чем в Full HD: Ryzen 7 9850X3D опережает Ryzen 7 9700X в среднем всего на 9 %, а Ryzen 7 7800X3D выигрывает у Ryzen 7 7700X лишь на 7 %. В большинстве случаев львиная доля нагрузки переходит на GPU, и дополнительный L3-кеш перестаёт играть решающую роль, хотя полностью отрицать его положительное влияние всё-таки нельзя. Тем более что среди игр есть такие, которые сильно зависят от вычислительных возможностей CPU даже в высоком разрешении. Конкретные примеры хорошо видны на приведённых далее диаграммах.

⇡#Энергопотребление и температуры

Очевидно, что эволюция архитектуры Zen затронула не только производительность, но и энергоэффективность восьмиядерных Ryzen. Чтобы проследить эти изменения, мы сравнили потребление и температуры всех участников теста в разных сценариях нагрузки.

Начнём с температур при ресурсоёмкой нагрузке, для создания которой мы пользовались тестом Cinebench 2024. Если говорить о картине в однопоточном режиме, то температура всех процессоров попадает в довольно узкий интервал от 56 до 67 градусов. Исключение лишь одно — более холодный Ryzen 7 1800X, в котором AMD ещё не успела реализовать агрессивные алгоритмы автоматического разгона. Иными словами, никаких далеко идущих выводов в данном случае сделать не получится.

Гораздо интереснее картина в многопоточном рендеринге, где процессоры выходят на свои предельные возможности. Здесь разброс температур намного значительнее. Самым холодным CPU оказывается Ryzen 7 9700X — и это ожидаемо, если учесть жёсткие ограничения по энергопотреблению, заложенные в его спецификации. Неплохо выглядят и Ryzen 7 1800X с Ryzen 7 2700X, но по другой причине — их крупные монолитные кристаллы проще охлаждать. Относительно умеренный нагрев демонстрируют и модели с 3D V-Cache — Ryzen 7 5800X3D и Ryzen 7 7800X3D, у которых частоты снижены из-за особенностей компоновки. Противоположный полюс диаграммы — Ryzen 7 7700X: под полной нагрузкой он фактически упирается в температурный лимит.

Если же говорить о нагреве процессоров в играх, то в этом случае о предельных температурах речь уже не идёт. Тем не менее самых высоких температур достигают те же CPU, что и при рендеринге, — Ryzen 7 7700X и Ryzen 7 9850X3D. К числу же относительно холодных восьмиядерников можно отнести процессоры c 3D-кешем поколений Zen 3 и Zen 4, а также Ryzen 7 9700X с 65-Вт тепловым пакетом. А ещё, глядя на приведённую диаграмму, можно поностальгировать о том, насколько просто давался отвод тепла, когда Ryzen базировались на монолитном кристалле, производимом по 12/14-нм техпроцессу, площадь которого была втрое больше, чем у сегодняшних CCD.

Не менее показательные результаты даёт анализ энергопотребления. В однопоточном режиме все процессоры укладываются в диапазон 30–50 Вт — здесь решающую роль играют не столько архитектурные различия, сколько алгоритмы Precision Boost.

А вот при многопоточности разброс результатов оказывается почти двукратным. К числу экономичных восьмиядерников можно отнести Ryzen 7 5800X3D, Ryzen 7 7800X3D и Ryzen 7 9700X. Два из трёх этих процессоров имеют пониженные частоты из-за трудностей с отводом тепла от CCD, закрытого сверху кристаллом кеша. Третий — относится к энергоэффективному классу по решению AMD. Самые же прожорливые восьмиядерники — Ryzen 7 2700X, Ryzen 7 5800X и Ryzen 7 9850X3D, то есть модели, где AMD сознательно гналась за максимальными частотами.

Довольно любопытную картину можно получить, если сопоставить энергопотребление с производительностью. На следующей диаграмме приведено соотношение «производительность на ватт» по результатам измерений в Cinebench 2024. И по ней хорошо видно, что самыми энергоэффективными восьмиядерными Ryzen оказываются Ryzen 7 7800X3D и Ryzen 7 9700X — наиболее современные CPU с искусственно ограниченным энергопотреблением. Они почти втрое эффективнее первых поколений Ryzen.

Что же касается игрового потребления, то по этой характеристике с большим отрывом выигрывает Ryzen 7 7800X3D, который требует в среднем около 65 Вт. При этом большинство восьмиядерных Ryzen своим игровым потреблением попадает в интервал 85-100 Вт. Выбиваются из этой группы две особенно прожорливых модели — Ryzen 7 5800X и Ryzen 7 9850X3D, которые потребляют в играх порядка 110 Вт.

И в конце раздела приведём таблицу с температурами и потреблением CPU по отдельным играм.

⇡#Выводы

За девять лет, прошедших с момента выхода Ryzen 7 1800X, архитектура Zen прошла путь от довольно робкой заявки на полноценную конкуренцию с Intel до доминирующего решения в сегменте массовых настольных процессоров. Сравнение девяти восьмиядерных моделей с архитектурами от Zen до Zen 5 наглядно показывает, насколько впечатляющую дистанцию смогла за это время преодолеть AMD и каким дальновидным был первоначальный расчёт инженеров. Невероятно, но факт: построенный в 2017 году архитектурный фундамент продолжает оставаться актуальным до сих пор, а все современные версии Zen последовательно развивают идеи, заложенные ещё девять лет назад.

Как выяснилось в тестировании, за всё время эволюции средняя производительность восьмиядерных Ryzen в прикладных задачах выросла в 2,6 раза, а в играх — почти в 2,8 раза, то есть каждое следующее поколение процессоров становилось примерно на 20 % быстрее предыдущего. И весь этот прирост вполне органично раскладывается на последовательность этапов. Архитектура Zen 2 принесла чиплетную компоновку и двукратный рост L3-кеша. Zen 3 устранила главное узкое место прошлых поколений — раздельные CCX внутри CCD. Zen 4 привела платформу к современным реалиям, добавив DDR5 и PCIe 5.0, реализовала поддержку AVX-512, а заодно подняла частоты на новый уровень. И наконец, в архитектуре Zen 5 прошла глубокая оптимизация: расширился фронтенд, улучшилась работа SMT, а ещё выросла энергоэффективность.

Отдельно стоит отметить эволюцию технологии 3D V-Cache, которая претерпела существенное развитие параллельно сменам поколений архитектур. За четыре года она прошла путь от нишевого решения для геймеров до полноценного усилителя архитектуры, который больше не требует компромиссов. И если первому процессору с 3D-кешем, Ryzen 7 5800X3D, приходилось жертвовать частотами, то современный Ryzen 7 9850X3D сочетает увеличенный кеш с рекордно высокой частотой без каких-либо существенных проблем. При этом положительный эффект, который даёт 3D-кеш в играх, сложно переоценить — прирост производительности оказывается даже выше, чем при полноценном архитектурном шаге.

Не менее впечатляет и прогресс в энергоэффективности. Ryzen 7 9700X с тепловым пакетом 65 Вт нередко опережает 105-ваттный Ryzen 7 7700X, а Ryzen 7 7800X3D в играх потребляет около 65 Вт — уровень, который в 2017 году казался для флагманских процессоров попросту невозможным. В целом же производительность на ватт у Ryzen выросла почти втрое, а температуры и шум перестали быть серьёзной проблемой, по крайней мере, если говорить о восьмиядерных CPU.

В итоге современные восьмиядерные Ryzen стали одними из самых сбалансированных вариантов на рынке с точки зрения производительности, энергопотребления и цены. Фактически AMD не только догнала Intel, но и во многом задала новые ориентиры, показав, каким должен быть массовый десктопный процессор, — быстрым, экономичным, универсальным и рассчитанным на долгую жизнь платформы.