Обзор процессора AMD Ryzen 5 1600X: Core i5-7600K, подвинься!

Анонс процессоров Ryzen 7, построенных на принципиально новой микроархитектуре AMD Zen, состоялся почти полтора месяца тому назад. И судя по тому, каким накалом отличаются не утихающие с тех пор дискуссии, прямо или косвенно затрагивающие новые процессоры, AMD удалось привлечь к своему продукту немало внимания. Однако столь жаркие дебаты объясняются в том числе и тем, что Ryzen 7 трудно назвать исключительно безукоризненной новинкой. Процессоры этого семейства получили нетипичные акценты в производительности и могут похвастать хорошими скоростными показателями преимущественно в приложениях для создания и обработки цифрового контента. В игровых же системах Ryzen 7 выглядит далеко не выдающимся вариантом, по крайней мере пока.

Впрочем, то, что большинство участников споров о Ryzen обладателями таких чипов не являются, а отстаивают своё мнение исключительно с умозрительных позиций, связано отнюдь не с тем, что этот процессор в чём-то не оправдал ожиданий. Такая ситуация сложилась скорее из-за того, что присутствующие на рынке модификации Ryzen 7 имеют сравнительно высокую стоимость и, вообще говоря, на роль массовых продуктов не претендуют. Сама AMD позиционирует Ryzen 7 как альтернативу интеловской элитной платформе HEDT (High-End Desktop), а потому цены процессоров данного семейства стартуют с отметки в $329.

Но сегодня, 11 апреля, всё должно измениться. На рынок приходят процессоры с микроархитектурой Zen более доступного семейства Ryzen 5, благодаря которому компания AMD хочет попытаться добиться успеха в популярном среднем сегменте. Цены новинок выглядят очень привлекательно, и успех предпринятой инициативы зависит лишь от того, смогут ли процессоры Ryzen 5 соответствовать представлениям среднестатистических пользователей о свойствах, которыми должен обладать главный чип в современном персональном компьютере, или не смогут.

И вот в этом как раз и заключается основная интрига. Дело в том, что стратегия AMD предполагает активное продвижение многоядерности. Любые Ryzen по сравнению с процессорами Intel аналогичной стоимости в обязательном порядке предлагают большее число физических и логических ядер, а это, вообще говоря, – не стопроцентно выигрышный подход. Однако в случае с Ryzen 5 он вполне может и сработать. Микроархитектура Zen предлагает достаточно неплохую удельную производительность на ядро, процессоры семейства Ryzen 5 сопоставимы по рабочим частотам с интеловскими альтернативами, а кроме того, они предлагают некоторые дополнительные преимущества, например способность к разгону.

В настоящем материале мы попробуем проанализировать, насколько достойной альтернативой интеловским Core i5 могут стать процессоры Ryzen 5, и подробно познакомимся со старшей моделью в новом семействе, Ryzen 5 1600X, которая собирается затмить Core i5-7600K.

⇡#Модельный ряд Ryzen 5

Так или иначе, Ryzen 7 тяжело назвать идеальными процессорами для игровой системы. С одной стороны, они дороги и существенно превосходят по цене явно не худшие с точки зрения игровой производительности альтернативы, а с другой – ресурсы любого такого восьмиядерного процессора с поддержкой технологии SMT (simultaneous multithreading) для современных игр попросту избыточны. Иными словами, Ryzen 7 – это скорее вариант для рабочей станции, предназначенной для создания и обработки цифрового контента, чем массовый процессор для широких кругов любителей компьютерных развлечений.

Ryzen 5 же для игровых систем подходит куда лучше. Это понятно и по его строению, об этом говорит и сама AMD. В этой процессорной серии число ядер сокращено до уровня, адекватного нагрузке, создаваемой играми, а стоимость снижена настолько, чтобы приобретение подобного CPU не стало непосильной ношей для среднестатистического геймера. Однако AMD не стала отказываться от общей идеи, которую она планомерно проводит со своими новыми процессорами с микроархитектурой Zen. Ryzen 5, точно так же как и представители старшего семейства, предлагают лучшие возможности многопоточности в сравнении с актуальными процессорами Intel, выступающими в той же ценовой категории. Причём если в случае Ryzen 7, которые противопоставляются Core i7, AMD всё-таки не удалось переплюнуть флагманские LGA2011-3-процессоры по абсолютному числу ядер и потоков, то Ryzen 5 в сравнении с Core i5 выглядят чистыми победителями. Количество ядер у новинок AMD больше в полтора раза, а по потокам преимущество доходит до троекратного.

В итоге семейство Ryzen 5 объединяет в себе процессоры с микроархитектурой Zen, располагающие массивом из шести или четырёх ядер с поддержкой технологии SMT. Если учесть, что такие CPU должны стоить в диапазоне от $169 до $249, выглядит всё это очень многообещающе, особенно если иметь в виду типовые пользовательские задачи. Однако стоит помнить, что Ryzen 5 сохраняет и другую характерную черту своих старших собратьев – базовые частоты, не превышающие отметку 3,6 ГГц. Хотя это и выглядит несколько нелогично, уменьшение числа активных ядер Zen не приводит к росту частотного потенциала, и рабочие частоты Ryzen 5 никаких рекордов не ставят.

Особенно сильно это проявляется в процессорах с четырьмя ядрами: соответствующие модели Ryzen 5 в этом плане заметно уступают старшим интеловским Core i5, частоты которых доходят до 3,8 ГГц. Но нехватку частотного потенциала в четырёхъядерниках AMD компенсирует заметно более низкой ценой, а старшим представителям серии Core i5 компания противопоставляет шестиядерные процессоры. Кроме того, все Ryzen 5 усилены технологией SMT, так что любой из процессоров данной серии имеет более развитые возможности для работы в многопоточных средах.

Модельный ряд процессоров Ryzen 5, который с сегодняшнего дня официально поступает в продажу, сформирован из четырёх устройств.

Все четыре процессора новой серии Ryzen 5 основываются на том же самом, что и Ryzen 7, полупроводниковом кристалле Zeppelin, который выпускается по 14-нм техпроцессу LPP с FinFET-транзисторами на предприятии GlobalFoundries и структурно состоит из двух четырёхъядерных блоков CCX (CPU Complex). Это значит, что в основе четырёхъядерных и шестиядерных процессоров AMD лежит изначально восьмиядерный полупроводниковый кристалл, в котором на этапе производства заблокированы те или иные части. В результате AMD получает возможность посредством Ryzen 5 с выгодой для себя реализовывать бракованные полупроводниковые устройства, которые из-за дефектов в каких-то частях кристалла не могут быть применены в старшем семействе.

Любопытно, что в разных Ryzen 5 используются различные схемы отключения ядер. В шестиядерных Ryzen 5 1600X и 1600 деактивировано по одному ядру в каждом четырёхъядерном CCX. В четырёхъядернике Ryzen 5 1500X в каждом CCX отключено по два ядра. А в младшем Ryzen 5 1400 полностью заблокирован один из двух CCX, что, помимо всего прочего, приводит к уполовиниванию объёма L3-кеша. Таким образом, для трёх старших процессоров серии Ryzen 5, как и для Ryzen 7, остаётся крайне важна частота работы памяти, так как с этой частотой синхронизирована внутрипроцессорная шина Infinity Fabric, которая связывает оба CCX, контроллеры памяти и корневой комплекс PCI Express в единое целое.

Весть о том, что в Ryzen 5 на самом деле упрятано больше ядер, чем доступно пользователю, невольно вызывает вопрос, не появится ли со временем возможность разблокировки отключенных ядер. В истории такие случаи бывали, например скрытые ядра можно было возвращать к жизни у процессоров AMD Phenom II и Athlon II. Однако в том, что подобное свойство откроется и у Ryzen 5, есть серьёзные сомнения. AMD постаралась больше не совершать подобные просчёты, да и с представителями семейства FX такой фокус уже не проходил.

Зато привычный разгон по частоте, открытый у всех модификаций Ryzen 5, никуда не пропал. Эти процессоры, как и представители линейки Ryzen 7, имеют свободные множители, и им можно беспрепятственно поднимать частоту до величин, выходящих за рамки паспортных режимов. Однако особенно впечатляющих результатов при этом всё же ожидать не стоит, ведь полупроводниковый кристалл в четырёхъядерных и шестиядерных Ryzen 5 такой же, как и в восьмиядерных Ryzen 7, а значит, максимально достижимая при обычном охлаждении частота вряд ли сможет подняться выше 3,9-4,1 ГГц.

⇡#AMD Ryzen 5 1600X в подробностях

На тестирование мы получили от AMD только старший шестиядерный процессор в семействе Ryzen 5, поэтому с тестами четырёхъядерных представителей этой серии мы сможем познакомить наших читателей несколько позднее.

Но и Ryzen 5 1600X представляется весьма интересным предложением: судя по стоимости, AMD прямо противопоставляет этот процессор интеловскому четырёхъядернику Core i5-7600K, и исход в таком противостоянии отнюдь не предрешён. У Core i5-7600K выше частота, но меньше ядер и нет поддержки Hyper-Threading, на чём и хочет сыграть AMD. При этом Core i5-7600K, как и Ryzen 5 1600X, – оверклокерский чип, и его рабочую частоту можно серьёзно нарастить дополнительно.

Номинальная частота Ryzen 5 1600X составляет всего 3,6 ГГц, но благодаря технологии Precision Boost реальная скорость при нагрузке на все ядра обычно чуть выше — 3,7 ГГц. Если же работой загружено одно или два ядра, частота может подниматься вплоть до 4,0 ГГц, а технология XFR (Extended Frequency Range) способна накинуть к этой величине ещё 100 МГц при условии, что температура и потребление процессора достаточно далеки от предельных значений. Получается, что по частотной формуле Ryzen 5 1600X подобен Ryzen 7 1800X с поправкой на количество ядер.

Тепловой пакет Ryzen 5 1600X установлен в те же самые 95 Вт, что и у старших представителей в серии Ryzen 7. Но в реальности этот процессор горячим норовом вовсе не отличается. Например, при тестировании в Prime95 29.10 работающего в паспортном режиме Ryzen 5 1600X с воздушным кулером Noctua NH-U14S мы не видели, чтобы температура поднималась выше 58 градусов, что представляется более чем благоприятным тепловым режимом. При этом основной термодатчик Tctl в Ryzen 5 1600X точно так же, как и в старших Ryzen 7, завышает показания на 20 градусов, что, по словам представителей AMD, сделано для более агрессивной работы применяемых систем охлаждения и для увеличения вероятности срабатывания XFR. Поэтому при анализе показаний температуры это искусственное смещение нужно иметь в виду, а ряд утилит, например HWINFO64, вводят вспомогательную величину Tdie, которая отображает «истинную» температуру наряду с возвращаемой процессором. Предельный же нагрев Ryzen 5 1600X, при котором включается троттлинг, – 100 градусов по несмещённой оценке.

Остальные базовые характеристики Ryzen 5 1600X никаких вопросов не вызывают. Процессор хорошо описывается формулой «Ryzen 7 1800X минус два ядра». В итоге его шесть ядер благодаря технологии SMT могут выполнять до 12 потоков, а кеш-память третьего уровня собрана из двух полноценных 8-мегабайтных половинок, относящихся к разным CCX.

Схема отключения ядер в шестиядерном Ryzen 5

Процессоры Ryzen 5, как и Ryzen 7, выпускаются в 1331-контактном исполнении Socket AM4 и могут работать в материнских платах с соответствующим гнездом, основанных на наборах логики X370, B350 и проч. Однако компания AMD при подборе подходящей платформы для новых шести- и четырёхъядерников рекомендует прежде всего обратить внимание на чипсет B350. Он немного проще, чем X370, и не поддерживает конфигурации из нескольких GPU, но полноценно разгонять платы Ryzen 5 платы на его основе вполне в состоянии. Преимущество таких решений заключается в их невысокой стоимости. Например, материнские платы ATX-формата на базе B350 продаются чуть дороже $100, а Micro-ATX-варианты доступны по цене от $80.

Нужно отметить и ещё одну любопытную деталь. Процессоры семейства Ryzen 5 поставляются вместе с комплектными кулерами Wraith Stealth и Wraith Spire. Однако рассматриваемая нами модификация Ryzen 5 1600X комплектной системы охлаждения лишена. Связано это, очевидно, с тем, что простым кулером в данном случае обойтись всё-таки не получится, а добавлять к процессору сравнительно дорогой Wraith MAX производитель не захотел.

⇡#Перемены на программном фронте

Вместе с выводом на рынок новых моделей процессоров, основанных на микроархитектуре Zen, инженеры AMD продолжают заниматься оптимизацией программной инфраструктуры и планомерно исправляют детские болячки, на которые мы обратили внимание в наших первых обзорах. К настоящему времени сделано два больших усовершенствования, которые заслуживают отдельного рассказа.

Первое: выпуск новой микропрограммы AGESA (AMD Generic Encapsulated Software Architecture) версии 1.0.0.4, отвечающей за инициализацию и начальную настройку процессоров Ryzen. К сегодняшнему дню эта микропрограмма уже роздана производителям материнских плат, которые начали внедрять её в прошивки BIOS своих продуктов. Свежая версия AGESA должна исправить две основные проблемы. В ней устранён нашумевший FMA3-баг, из-за которого при высокой нагрузке, связанной с исполнением векторных инструкций, процессоры Ryzen останавливались и зависали. Больше это явление наблюдаться не должно.

Другое важное изменение в новой версии AGESA – перенастройка контроллера памяти. Скорость работы процессоров Ryzen с подсистемой памяти вызывает серьёзные нарекания из-за ограниченной совместимости со скоростными модулями DDR4 SDRAM и очень высоких задержек. В обновлении AGESA специалисты AMD взялись за вторую проблему. В результате латентности удалось сократить примерно на 5 нс, то есть на 3-7 процентов.

Снижение практической латентности примерно соответствует уменьшению CAS Latency на 4 цикла

Нельзя сказать, что это – какой-то выдающийся результат, устраняющий проблему медленной работы с памятью, ведь контроллеры DDR4 SDRAM процессоров Intel могут предложить примерно вдвое более низкую латентность. Однако некий положительный эффект должно возыметь и такое улучшение. Очевидно, что приложения, работающие с большими объёмами памяти, а это в том числе и игры, получат некий прирост быстродействия.

Пока прошивки BIOS с внедрённым кодом AGESA 1.0.0.4 выпущены далеко не для всех материнских плат. Однако компания AMD вместе с процессором Ryzen 5 1600X выдала нам плату ASRock Fata1ity AB350 Gaming K4 с «правильной» версией прошивки. Поэтому результаты, которые мы получили в этом тестировании, уже учитывают снижение латентности памяти в новой микропрограмме.

Второе: AMD выпустила оптимизированную для процессоров Ryzen схему управления питанием, чем решила проблему с планировщиком операционной системы Windows 10. До сих пор AMD рекомендовала владельцам процессоров Ryzen пользоваться не стандартной схемой Balanced, а профилем High Performance. И это действительно несколько увеличивало производительность. Однако при этом процессор лишался способности сбрасывать частоту во время простоя, что приводило к повышению энергопотребления. Схема же Balanced слишком агрессивно парковала ядра (переводила их в пассивный режим), чем создавала дополнительные задержки при необходимости включения их в работу.

Созданная же инженерами AMD схема управления питанием привносит два ключевых изменения: парковка ядер полностью отключается, а управление частотой и питанием (состояниями P-state) передаётся от операционной системы к самому процессору – набору технологий SenseMI. Такой подход подобен тому, как работает управление питанием в режиме Balanced у процессоров Intel или как обращается с ядрами Ryzen операционная система Windows 7. То есть проблема с агрессивной парковкой ядер существовала только в Windows 10 и только у новых процессоров AMD, и теперь она, благодаря оптимизированной специалистами AMD схеме управления питанием, успешно преодолена.

Ключевые изменения параметров схемы управления питанием обозначены цветом

AMD оптимистично обещает, что после применения оптимизированной схемы производительность в игровых приложениях возрастает на величину от 3 до 10 процентов, причём происходит это без потерь в экономичности. Поэтому тестирование Ryzen 5 1600X мы проводили именно с этой схемой. Тем более, в ближайшее время она будет внедрена в драйвер чипсета и будет устанавливаться автоматически, активируясь по умолчанию.

⇡#Разгон

Многие надеялись, что Ryzen 5 будут разгоняться лучше своих старших собратьев. Это было бы логично: уменьшенное число ядер означает меньшее тепловыделение и больший простор для наращивания напряжения и частоты. Однако вынуждены разочаровать: ограничения частотного потенциала новых процессоров AMD обусловлены не температурами, а возможностями самого полупроводникового устройства и 14-нм техпроцесса LPP. Поэтому в действительности разгон у Ryzen 5 получается примерно такой же, как и у Ryzen 7, о чём честно предупреждает AMD.

Более того, не нужно забывать, что ряд процессоров Ryzen 5 – это отбраковка от производства Ryzen 7, и поэтому в некоторых случаях пользователи могут получить даже худшие по оверклокерскому потенциалу чипы. Впрочем, пока статистики очень мало, и какие-то общие выводы делать рано.

Что же касается доставшегося нам экземпляра Ryzen 5 1600X, то при охлаждении воздушным кулером Noctua NH-U14S он смог устойчиво работать на максимальной частоте 4,0 ГГц. Для прохождения теста стабильности в новой, оптимизированной под процессоры с микроархитектурой Zen программе Prime95 29.10 напряжение питания пришлось увеличить до 1,425 В. Напряжения, не превышающие 1,45 В, инженеры AMD считают относительно безопасными для длительного использования, поэтому полученный разгон можно считать применимым для каждодневного использования в «боевой» системе.

Максимальная температура в процессе проверки составила 70 градусов и не вызвала никакого беспокойства. Попутно мы убедились в способности Ryzen 5 1600X работать с DDR4-3200-памятью. В этом отношении по сравнению с Ryzen 7 не изменилось ровным счётом ничего. Режим DDR4-3200 доступен и стабилен при условии использования пары одноранговых модулей на базе чипов Samsung B-die.

Но в целом результат разгона хорошим всё-таки назвать нельзя. Частоту процессора относительно паспортного значения удалось увеличить всего на 11 процентов, и это явно хуже того разгона, которым могут порадовать своих владельцев представители семейства Kaby Lake, особенно после скальпирования.