P-state e prestazioni della cache

P-state e impatto sulle prestazioni

Abbiamo ottenuto prestazioni inferiori alle attese in diversi benchmark con i giochi e per questo abbiamo contattato AMD per capire se vi fosse un problema. L'azienda ci ha risposto che consiglia di usare il profilo di alimentazione Prestazioni Elevate di Windows.

I P-state regolano la frequenza e la tensione della CPU (DVFS – Dynamic Voltage Frequency Scaling) per risparmiare energia quando la CPU non è sotto pieno carico. Nel profilo Bilanciato di Windows, il sistema operativo regola i P-state della CPU tramite EIST (nel caso di Intel) in base all'intensità del carico.

Sfortunatamente la latenza dei comandi tra CPU e sistema operativo limita l'efficienza della tecnologia. Il processore, inoltre, non può passare da una bassa frequenza direttamente alla frequenza più alta – deve passare tramite vari stadi intermedi per raggiungere la massima frequenza (da qui il termine Speed Step). Di conseguenza si ha ulteriore latenza.

I processori Ryzen 7 hanno evidenziato un penalty di latenza di 30 ms quando è Windows ad alterare il P-state. Se l'implementazione di AMD è simile a quella Intel (abbiamo chiesto ma attendiamo più intermazioni), anche Ryzen dovrebbe passare tramite più P-state per raggiungere le massime prestazioni.

Anche i chip Skylake soffrivano della latenza di 30 ms dovuta al sistema operativo, un lasso di tempo che ha un impatto negativo sulla risposta a carichi improvvisi. Con i processori Kaby Lake Intel ha aggiunto più P-state intermedi, riducendo la latenza a 15 ms. Di conseguenza i chip Ryzen 7 richiedono 15 ms in più dei Kaby Lake per passare tra i P-state quando il sistema operativo controlla gli stati di consumo.

Per aggirare il problema Microsoft permette al sistema operativo di passare il controllo dei P-state al processore, che sia di AMD o di Intel. La CPU usa il proprio sensore interno per prendere decisioni e regola le prestazioni di conseguenza, eliminando la latenza del sistema operativo.

Selezionando il profilo "Prestazioni Elevate" si permette al processore di controllare direttamente la frequenza, e così la tecnologia Pure Power entra in gioco. Con il profilo abilitato sia i chip AMD che Intel passano tra i P-state in 1 ms.

Abbiamo testato diversi giochi con profilo Bilanciato e processori Intel, ma per i processori Ryzen presentiamo risultati sia con il profilo Alte Prestazioni che quello Bilanciato. Siamo in contatto con AMD per saperne di più e verificare l'impatto sulle prestazioni di gioco.

Prestazioni della cache: in cerca di risposte

La guida di AMD per la recensione dei processori Ryzen conteneva un'interessante nota sui software per misurare il comportamento delle cache L1, L2 e L3.

AMD afferma che AIDA64 e SiSoft Sandra, usati comunemente per rilevare il comportamento della cache, "non sono ancora dotati di una misura accurata delle prestazioni della cache dell'architettura Zen".

AMD ha fornito i suoi valori interni di riferimento e afferma che sta lavorando con FinalWire (AIDA) e SiSoft Sandra per implementare una metodologia di misura accurata.

Abbiamo comunque provato a misurare le prestazioni con quei software, raggiungendo risultati simili a quelli Intel con il 6900K, ma abbiamo notato una grande differenza tra i dati di AMD e i nostri test.

In particolare, la latenza della cache L3 di Ryzen ha toccato 20 ~ 23 ns, il doppio del valore fornito. A causa di alcune caratteristiche prestazionali evidenziate nel test dei giochi, abbiamo anche testato con SMT attivo e disabilitato, ma i risultati sono caduti all'interno della variazione attesa. Abbiamo anche misurato un gap nella latenza di memoria di circa 10 ns in favore del processore Intel.

Abbiamo contattato sia SiSoft che FinalWire per avere versioni beta o aggiornate dei loro software per un test più accurato. Le aziende stanno ancora collaborando con AMD per risolvere il problema, e ci hanno chiesto di non divulgare le informazioni emerse dalla nostra chiacchierata. Fino a quel momento e fino a quando le aziende e AMD non concorderanno su quanto succede e come si riflette su Ryzen, riteniamo che trarre conclusioni sui risultati sia irresponsabile. Quando avremo numeri reali, verificati e finali, ve li daremo.