Обзор процессора AMD Athlon X4 950: самый дешёвый четырёхъядерник

С появлением микроархитектуры Zen стратегия AMD на процессорном рынке стала базироваться на очень простом принципе: компания старается обеспечивать лучшие характеристики (в первую очередь по числу ядер и поддерживаемых потоков) по более выгодной цене. Семейства Ryzen 7, Ryzen 5 и Ryzen 3 при таком подходе оказались более дешёвыми альтернативами для Core i7, i5 и i3, и именно это во многом обеспечивает их популярность у покупателей. Но несмотря на то, что цена – это один из самых важных аргументов в продвижении процессоров AMD, совсем дешёвых Socket AM4-процессоров в ассортименте у этого производителя до недавних пор не существовало. Для тех покупателей, которые не располагали как минимум 100-долларовым бюджетом, выделенным на покупку CPU, AMD могла лишь предложить старые процессоры для Socket FM2+ семейств Kaveri и Godavari либо ещё более старые процессоры AMD FX класса Piledriver. Но привлекательность таких предложений в современных условиях вызывает обоснованные сомнения, и это стало заметной проблемой.

Данная проблема дополнительно усугубилась тем, что компания Intel с внедрением дизайна Kaby Lake начала выпускать очень привлекательные процессоры начального уровня – двухъядерные Pentium с поддержкой технологии Hyper-Threading. Такие недорогие четырёхпоточные CPU быстро завоевали признание и стали очень популярным вариантом для бюджетных конфигураций.

Тем не менее оставлять Pentium c Hyper-Threading совсем без конкуренции в начальном рыночном сегменте AMD всё же не стала. Спустя примерно полгода после их появления в продаже «красный чипмейкер» принял решение создать свою альтернативу «гиперпням» и пустить для этого в дело имевшиеся в его распоряжении четырёхъядерные чипы Bristol Ridge. Такие процессоры поставлялись AMD по OEM-каналам примерно с середины прошлого года, но летом было объявлено, что теперь для исправления ситуации в нижнем ценовом сегменте Bristol Ridge станут доступны и для розничных покупателей.

Вообще, семейство Bristol Ridge в первую очередь включает в себя гибридные процессоры A-серии с интегрированным графическим ядром Radeon (поколения Volcanic Islands). Однако для конкуренции с Pentium были спроектированы специальные модели с отключённой графикой – такие процессоры AMD отнесла к отдельному модельному ряду Athlon X4. В результате покупатели бюджетных систем с дискретными видеокартами получили выбор между двухъядерными Kaby Lake с Hyper-Threading и четырёхъядерными процессорами Bristol Ridge, которые базируются на микроархитектуре Excavator. Какой вариант лучше – мы и решили выяснить в нашем очередном материале.

Для проведения тестирования нам пришлось взять модель Athlon X4 950. Несмотря на то, что в серии Bristol Ridge компания AMD запланировала три модификации процессоров без интегрированной графики, в продаже реально доступна только эта, средняя модель. Тем не менее благодаря наличию даже одного такого процессора экосистема Socket AM4 приобрела необходимую полноту. Сегодня для этой платформы можно приобрести процессор с ценой от $51 до $499, и доступный Athlon X4 950 может стать отличным вариантом начального уровня, который со временем можно будет заметить одним из существующих Ryzen серии Summit Ridge или даже перспективным Ryzen серии Pinnacle Ridge.

⇡#Athlon X4 для Socket AM4: что нового

В теории всё выглядит достаточно неплохо. Новая версия Athlon X4 представляет собой производную от наиболее современных APU компании AMD, относящихся к поколению Bristol Ridge. Такие APU пришли на рынок мобильных решений ещё в 2016 году, а в этом году семейство расширилось за счёт чипов для настольных систем. Конструктивно Bristol Ridge можно охарактеризовать как перенос Carrizo в современную экосистему. В процессе этого переноса в APU сохранились вычислительные ядра Excavator и графическое ядро класса Volcanic Islands (дискретный аналог архитектуры R9 Fury с меньшим количеством потоковых процессоров), но добавился более новый контроллер памяти, поддерживающий DDR4 SDRAM. Кроме того, архитектурно Bristol Ridge больше напоминают системы-на-чипе (SoC), что позволило вписать их в экосистему Socket AM4.

Интересующие нас представители серии Athlon X4, как и раньше, интегрированной графики лишены. Графический процессор, естественно, присутствует на полупроводниковом кристалле, но он аппаратно заблокирован, что позволяет AMD задействовать при производстве Athlon X4 кремниевую отбраковку, которая не смогла попасть в полноценные гибридные процессоры A-серии. В результате Athlon X4 представляют собой недорогие четырёхъядерники для платформы Socket AM4, которые кардинально отличаются от схожих по количеству ядер чипов Ryzen 3 своей базовой микроархитектурой. Процессорные ядра в Bristol Ridge были спроектированы в эпоху, предшествовавшую появлению архитектуры Zen, а значит, Athlon X4 для Socket AM4, как и их Socket FM2+-собратья, относятся к прямым потомкам Bulldozer.

Если конкретнее, то лежащие в основе актуального поколения APU вычислительные ядра Excavator представляют собой эволюционное развитие ядер Steamroller, которые, в свою очередь, появились в результате оптимизации Piledriver. Как говорит сама AMD, по показателю IPC (по числу выполняемых за такт инструкций) Excavator превосходит предшествующее ядро Steamroller примерно на 5-15 процентов. Прогресс достигается за счёт увеличения объёма кеш-памяти данных первого уровня до 32 Кбайт на ядро, а также благодаря полуторакратному расширению буфера адресов ветвлений, что улучшает результативность работы алгоритмов предсказания переходов. Кроме того, в Excavator добавлена поддержка 256-битных векторных инструкций из набора AVX2.

Однако не стоит переоценивать все такие дополнения, ведь они сделаны на откровенно устаревшем фундаменте. Ждать каких-то чудес производительности от Excavator явно не следует, и хорошей иллюстрацией слабости данной микроархитектуры может послужить тот факт, что во время представления первых процессоров серии Ryzen представители AMD говорили о 52-процентном превосходстве Zen над Excavator по показателю IPC. То есть при прочих равных четырёхъядерные Ryzen 3 способны обеспечить как минимум в полтора раза более высокую производительность, чем современные Athlon X4. А это значит, что между Athlon X4 для Socket AM4-систем и «полноценными» процессорами Ryzen существует колоссальный разрыв хотя бы с точки зрения эффективности базовой микроархитектуры. И этим дело не ограничивается. В бюджетных CPU компания AMD заложила ещё несколько дополнительных «ухудшений».

Одна из основных потерь, которую понёс современный Athlon X4, касается системы кеширования. В отличие от представителей серий FX или Ryzen, в процессорах этого семейства вообще нет кеш-памяти третьего уровня. Кроме того, в ядрах Excavator сократился и объём L2-кеша. Раньше в CPU такого класса на каждый двухъядерный модуль Bulldozer приходился кеш второго уровня объёмом по 2 Мбайт. Теперь он стал вдвое меньше, и четырёхъядерные Athlon X4 для Socket AM4 располагают лишь небольшим L2-кешем ёмкостью 2 Мбайт суммарно.

Серьёзные претензии вызывает и встроенный в Bristol Ridge двухканальный контроллер памяти. AMD реализовала в этих процессорах поддержку DDR4, но она совсем не такая, как в Ryzen. Bristol Ridge проектировался заметно раньше, и контроллер памяти в нём оказался намного хуже. В частности, максимальная частота поддерживаемой памяти ограничена режимом DDR4-2400, причём более высокие скорости недоступны и через разгон – для них банально не предусмотрены делители. Не впечатляет и эффективность этого контроллера. Bristol Ridge ощутимо проигрывает Ryzen в латентности подсистемы памяти и катастрофически уступает в реальной пропускной способности. Таким образом, переход на использование DDR4 производительность представителей семейства Athlon X4 только ухудшил.

Athlon X4 950	Ryzen 3 1200

Что касается встроенных в процессор элементов SoC, то и они у новых Athlon X4 тоже сильно отличаются от того, что предлагает AMD в процессорах семейства Ryzen. Самая серьёзная потеря затронула шину для взаимодействия с дискретными графическими ускорителями: для этой цели Athlon X4 предлагает лишь восемь линий PCI Express 3.0. То есть видеокарты в Socket AM4-платформах, построенных на базе таких бюджетных процессоров, будут работать «не в полную силу».

В дополнение к урезанной графической шине процессорная SoC в Bristol Ridge поддерживает две дополнительные линии PCI Express 3.0, которые могут быть конвертированы в два порта SATA, а также четыре порта USB 3.0. Расширить этот набор можно за счёт подключения внешнего южного моста, для соединения с которым в процессоре зарезервировано ещё четыре линии PCI Express 3.0. Поскольку способ взаимодействия с набором системной логики у Athlon X4 точно такой же, как и у Ryzen, процессоры поколения Bristol Ridge полностью совместимы с любыми Socket AM4-материнскими платами, включая модели, построенные на чипсетах A320, B350 и даже X370.

Скудные характеристики Athlon X4 объясняются его происхождением. Изначально дизайн Bristol Ridge был нацелен на применение в мобильных системах, поэтому многое из того, в чём нет острой необходимости в ноутбуках, пошло под нож ради оптимизации энергопотребления. И в этом есть некоторая положительная сторона: энергосберегающие технологии в Bristol Ridge сделали большой шаг вперёд, позволяя соблюдать тонкий баланс между производительностью и энергопотреблением.

Но самое важное заключается в том, что, несмотря на использование при производстве Bristol Ridge полупроводниковой технологии с разрешением 28 нм, данный процессорный дизайн получился вполне энергоэффективным. В частности, все представители десктопного семейства Bristol Ridge вписываются в 65-ваттный тепловой пакет, в том числе даже модели с графическим ядром и рабочими частотами порядка 4 ГГц. Достигается это во многом благодаря тому, что производственный партнёр AMD, компания TSMC, внедрил специальную «высокоплотную» разновидность 28-нм техпроцесса, похожую на технологию, которая применяется при выпуске GPU. В результате современные Athlon X4 смогли получить не только сравнительно невысокое тепловыделение и энергопотребление, но и конфигурируемый TDP. Номинальный тепловой пакет этих процессоров, как и у полноценных APU, установлен на уровне 65 Вт, но в случае необходимости его рамки могут быть ужесточены до 35 Вт.

⇡#Athlon X4 950 в подробностях

Когда AMD объявляла о начале розничных продаж десктопных процессоров семейства Bristol Ridge, она говорила о модельном ряде, состоящем из восьми APU A-серии и трёх процессоров Athlon X4 без встроенной графики. Новые модификации Athlon X4 должны были получить модельные номера 940, 950 и 970 и, согласно спецификации, различались бы тактовыми частотами, установленными на уровне 3,2, 3,5 и 3,8 ГГц соответственно. Однако впоследствии AMD решила отказаться от розничной реализации бюджетных Socket AM4-процессоров «широким фронтом» и ограничилась поставками лишь единичной четырёхъядерной модели Athlon X4 950.

Стоит напомнить, что в экосистеме Socket FM2+ модельный ряд процессоров Athlon X4 был весьма представителен. Он формировался из многочисленных четырёхъядерных чипов Kaveri с частотами от 3,0 до 4,0 ГГц и впоследствии получил дополнение в виде Carrizo с частотой 3,5 ГГц. При переносе Athlon X4 в более актуальную платформу Socket AM4 от былого изобилия не осталось и следа. Причём единственный Athlon X4 для Socket AM4 – это ещё и сильно «зарезанный» по характеристикам процессор. Если пытаться провести параллели между Athlon X4 950 и предшественниками для Socket FM2+, то наиболее близкой по характеристикам моделью окажется Athlon X4 845, в то время как популярные Athlon X4 860K (и более быстрые модели) родом из 2015 года новинку заметно превосходят.

Зато это позволило компании AMD установить на Athlon X4 950 очень привлекательную цену. Его официальная стоимость составляет $51, что делает данный процессор самым доступным четырёхъядерником, который вдвое дешевле младшего представителя в серии Ryzen 3. Благодаря такому предложению AMD надеется привлечь на свою сторону покупателей бюджетных систем, которые до настоящего момента ориентировались на Intel Pentium поколения Kaby Lake с поддержкой Hyper-Threading.

При этом характеристики Athlon X4 950 на фоне прочих дешёвых процессоров с возможностью исполнения четырёх потоков выглядят достаточно многообещающе:

Основная проблема Athlon X4 950 – устаревшая микроархитектура с низкой удельной производительностью, в остальном же никаких очевидных изъянов в приведённом списке спецификаций не видно.

В диагностической программе CPU-Z характеристики Athlon X4 950 выглядят следующим образом.

Реальные рабочие частоты Athlon X4 950 оказываются немного выше номинала. В Bristol Ridge работа технологии Turbo Core привязана исключительно к показаниям встроенных в ядро датчиков температуры и потребляемой мощности и никак не зависит от того, какое количество ядер процессора реально работает, а какое находится в состоянии простоя. Поэтому, несмотря на то, что номинальная частота Athlon X4 950 – 3,5 ГГц, в большинстве случаев он работает на 3,7-3,8 ГГц. Причём активация турборежима нередко происходит даже при исполнении ресурсоёмких многопоточных программ.

В таком состоянии расчётное тепловыделение Athlon X4 950 остаётся в 65-ваттных рамках. Однако имеется возможность снизить TDP через настройки UEFI BIOS материнской платы. Минимальный уровень потребления составляет 35 Вт, что в теории может быть востребовано в случае использования такого CPU в компактных системах. В таком экономичном режиме реальная частота Athlon X4 950 оказывается ниже номинала и в ресурсоёмких приложениях плавает в интервале от 3,0 до 3,4 ГГц.

⇡#Разгон

Хотя в названии Athlon X4 950 нет литеры K, коэффициент умножения у этого процессора не зафиксирован, что открывает путь к сравнительно простому разгону. Впрочем, не стоит забывать, что процессорный дизайн Bristol Ridge пришёл в десктопы из мобильной среды, а это значит, что основанные на нём чипы оптимизированы скорее под низкое энергопотребление, чем под высокие частоты.

Поэтому вполне закономерно, что на практике разгонный потенциал Athlon X4 950 оказался достаточно скудным, и с повышением напряжения питания до 1,5 В нам удалось добиться устойчивой работы нашего экземпляра всего лишь на частоте 4,2 ГГц.

Хотя 28-нм Athlon X4 с ядрами Excavator по оверклокерскому потенциалу немного превосходит 14-нм Ryzen, которые обычно удаётся разогнать до частот порядка 4,0 ГГц, хорошим результатом такой разгон всё равно назвать невозможно. Более ранние потомки Bulldozer были способны работать на значительно более высоких частотах. Например, предшествующие Athlon X4 950 процессоры той же серии с модельными номерами из девятой сотни, предназначенные для платформы Socket FM2+ и базирующиеся на дизайне Kaveri, без особого труда брали частоты в диапазоне от 4,5 до 4,8 ГГц.

При этом максимально доступные для представителей поколения Bristol Ridge частоты ограничиваются отнюдь не тепловыделением. Температура Athlon X4 950 в разгоне остаётся сравнительно невысокой. Повышение же частоты стопорится из-за каких-то глубинных ограничений в полупроводниковой структуре, которые препятствуют безошибочной работе CPU на скоростях сильно выше номинальной.