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Test Ryzen 5 1600X

Recensione AMD Ryzen 5 1600X, processore con 6 core e 12 thread basato su architettura Zen.

Test Ryzen 5 1600X

Il top di gamma Ryzen 5 alla prova

La serie di processori Ryzen 5 si presenta con diversi modelli a sei e quattro core che sfidano le proposte più popolari di casa Intel, la famiglia Core compatibile con il socket LGA 1151. AMD ha iniziato il suo assalto alla casa di Santa Clara partendo dalla fascia alta, con le soluzioni Ryzen 7.

I processori, che abbiamo testato singolarmente (1800X - 1700X - 1700) sono arrivati sul mercato con prezzi non troppo alti e prestazioni impressionanti sul fronte della produttività e della creazione dei contenuti. Le performance in gaming sono state un po' inferiori alle attese, ciononostante i nuovi Ryzen rimangono delle valide alternative.

Come le soluzioni Ryzen 7, anche i Ryzen 5 sono privi di GPU integrata e sono quindi una scelta che strizza l'occhio ai videogiocatori, dato che richiedono l'abbinamento a una scheda grafica discreta. Gli ingegneri hanno dedicato lo spazio sul die a un maggior numero di core e quantità di cache, confezionando un processore con molte risorse e dal prezzo contenuto.

ryzen 5 1600x

AMD ha posizionato il Ryzen 5 1600X contro il Core i5-7600K, dato che hanno due prezzi di listino molto simili (284 vs 299 euro). Ryzen 5 1600X ha sei core fisici con SMT (Simultaneous Multi-Threading), per un totale di 12 thread. Come il portabandiera Ryzen 7 1800X, il modello 1600X da 95 watt ha 16 MB di cache L3 e frequenze di 3,6 / 4 GHz (base / Precision Boost). Questo processore offre persino la stessa frequenza XFR su due core, pari a 4,1 GHz, raggiungibile in presenza di un sistema di raffreddamento adeguato. XFR contribuisce anche a portare la frequenza di tutti i core a 3,7 GHz con carichi di lavoro che sfruttano pesantemente i thread.

Il Core i5-7600K da 91 watt, che ha solo quattro core e altrettanti thread accanto a 6 MB di cache L3, sembra piuttosto svantaggiato in termini di risorse. Ma guai a farsi ingannare. Gran parte del successo di Intel è legato alle prestazioni per core, aspetto importante perché la maggior parte dei giochi non usa più di quattro core in modo efficiente.

Il throughput IPC di Ryzen è inferiore a quello dei processori Kaby Lake di Intel di circa il 10%, persino dopo il miglioramento del 52% ottenuto da AMD con Zen rispetto alla precedente architettura Excavator.

Il Core i5-7600K lavora inoltre a frequenze maggiori (3,8 / 4,2  GHz) e vanta una sofisticata implementazione multi-core di Turbo Boost, che garantisce ulteriori benefici in diverse condizioni. 

  Ryzen 5 1600X Ryzen 5 1600 Ryzen 5 1500X Ryzen 5 1400
Prezzo 284 euro 250 euro 216 euro 193 euro
Interfaccia 1331 1331 1331 1331
Processo 14nm GloFo 14nm GloFo 14nm GloFo 14nm GloFo
Core/Thread 6/12 6/12 4/8 4/8
TDP 95 W 65 W 65 W 65 W
Freq. base (GHz) 3,6 3,2 3,5 3,2
Precision Boost (Tutti i Core) 3,7 3,3 3,7 3,25
Precision Boost (Dual-Core) 4 3,6 3,7 3,4
Frequenza XFR (GHz) 4,1 3,7 3,9 3,45
Cache (L3) 16 MB 16 MB 16 MB 8 MB
Supporto memoria Variabile Variabile Variabile Variabile
Controller memoria Dual-Channel Dual-Channel Dual-Channel Dual-Channel
Moltiplicatore sbloccato
PCIe Lanes x16 x16 x16 x16

Insieme a Ryzen 5 1600X, AMD ha presentato anche un altro processore a sei core chiamato Ryzen 5 1600. Con un prezzo di 250 euro, ha un TDP di 65 watt e lavora a frequenze (base / boost) di 3,4 / 3,8 GHz. Tutte le altre caratteristiche, inclusi gli incrementi di 100 MHz dovuti a XFR su tutti i core e in dual-core, rimangono le stesse del modello più costoso.

Per quanto concerne i quad-core abbiamo Ryzen 5 1500X (216 euro) e Ryzen 5 1400 (193 euro). Si tratta di due modelli con TDP di 65 watt che, rispettivamente, operano a 3,5 / 3,7 GHz e 3,2 / 3,4 GHz. Il modello 1500X gode di un margine XFR di 200 MHz e 16 MB di cache L3, mentre il 1400 di soli 50 MHz e 8 MB di cache L3. Con Ryzen 5 1500X AMD vuole dare battaglia al Core i5-7500.

Tutti i processori Ryzen 5 hanno le caratteristiche già viste sui Ryzen 7, incluso il moltiplicatore sbloccato, la suite di tecnologie SenseMI, il controller di memoria dual-channel e la compatibilità con le motherboard socket AM4. Potete overcloccare qualsiasi processore Ryzen sulle schede madre con chipset X370 e B350.

A mantenere centrale anche il tema del risparmio ci sono i dissipatori in bundle, con Ryzen 5 1400 accompagnato dal Wraith Stealth e i modelli 1600 e 1500X dal Wraith Spire. AMD ha scelto di non includere alcun dissipatore con il 1600X, dato che la maggior parte degli appassionati opterà per un sistema di raffreddamento di terze parti.

Ci siamo occupati dell'architettura Zen in un articolo dedicato. I processori Ryzen 5 sono basati sullo stesso silicio dei Ryzen 7, quindi si affidano allo stesso blocco base, il CCX (CPU Complex), fatto di quattro core. AMD collega due CCX tramite l'interconnessione Infinity Fabric, che gestisce anche tutte le altre comunicazioni all'interno del processore, come il traffico PCIe e quello delle periferiche.

All'interno delle CPU Ryzen 5 ci sono otto core fisici. Al fine di creare i modelli con meno core, AMD li disabilita, sia a causa di difetti di produzione o solo per diversificare la propria offerta. I Ryzen 5 hanno un allineamento simmetrico dei core per evitare strani risultati prestazionali derivanti dall'allocazione non omogenea delle risorse.

I modelli a sei core hanno tre core attivi per CCX (3+3), mentre le varianti quad-core hanno due core per CCX (2+2). Ogni CCX ha 8 MB di cache L3, e AMD ha sorprendentemente scelto di lasciare tutta la cache attiva su gran parte dei modelli. L'unico con metà cache è il quad-core Ryzen 5 1400.

A causa della progettazione simile, il comportamento dei processori Ryzen 5 rispecchia in gran parte quello dei Ryzen 7. L'overclock sembra avere un tetto a 3,9 / 4,1 GHz, che può rappresentare una debolezza rispetto all'ampio margine offerto da Intel Kaby Lake. La serie 5 si rivolge ad appassionati e al mondo del gaming, dove l'overclock è la norma, quindi dedicheremo spazio ai test in overclock.

Supporto di memoria Ryzen MT/s
Dual-Channel/Dual-Rank/Four-DIMM 1866
Dual-Channel/Single-Rank/Four-DIMM 2133
Dual-Channel/Dual-Rank/Two-DIMM 2400
Dual-Channel/Single-Rank/Two-DIMM 2677

I Ryzen 5 adottano le stesse linee guida di memoria dei Ryzen 7, quindi ci sono variazioni in base al tipo e numero di moduli impiegati (vedi tabella). Sotto molti punti di vista l'ecosistema Ryzen è in evoluzione. Le prestazioni di gioco dei chip AMD scalano meglio con memoria a frequenze elevate rispetto a quanto visto con i chip Intel, quindi il supporto di memoria è cruciale.

In queste settimane abbiamo assistito a una raffica di aggiornamenti firmware per le motherboard al fine di risolvere i problemi di gioventù, come il supporto alla memoria overcloccata, ma nonostante ciò rimane un punto dolente. 

Le prestazioni in gaming rilevate inizialmente con i Ryzen 7, un po' inferiori rispetto alle controparti Intel, hanno dominato le conversazioni online e AMD ritiene che tale disparità sia dovuta a motori di gioco non ottimizzati, che non usano in modo efficace la nuova architettura Zen. Già tre sviluppatori hanno pubblicato delle patch correttive, che hanno offerto difatti un miglioramento sensibile delle prestazioni; è un segnale importante, ma sarà la diffusione sul mercato delle CPU a determinare il supporto da parte del mondo del gaming.

Gli sviluppatori non dedicano tempo a ottimizzare per una specifica architettura se non c'è una buona ragione per farlo. Di conseguenza il successo di AMD dipenderà da quanto riuscirà a penetrare nel mercato degli appassionati. In questo articolo vediamo come Ryzen 5 1600X cerca di portare a compimento questa missione.

Nota: questo è il primo di diversi articoli e video già pianificati sui nuovi Ryzen. Abbiamo preferito dividere le recensioni così da offrire valutazioni più approfondite per chiunque sia interessato a questi processori.

Ryzen 5 1600X Ryzen 5 1600X
   

Infinity Fabric: croce e delizia

Si fa molto parlare, con tanto di test, sul fatto che una memoria più veloce migliori le prestazioni di gioco di Ryzen. La teoria è che la velocità dell'Infinity Fabric è legata alla frequenza della memoria e, in base ad alcuni test mirati, sembra essere così.

Il blocco base dell'architettura Zen è un CCX (CPU Complex) con quattro core. AMD dota ogni CCX di 8 MB di cache L3 16-way associative suddivisa in quattro parti; ogni core nel CCX accede a questa cache L3 con la stessa latenza media. I due CCX, affiancati per creare il die di un processore Ryzen 7 a otto core, comunicano tramite l'interconnessione Infinity Fabric.

I CCX condividono anche lo stesso controller di memoria. Abbiamo fondamentalmente due CPU quad-core che si parlano l'un l'altra tramite un canale dedicato: Infinity Fabric, un crossbar bidirezionale a 256 bit che gestisce anche il traffico northbridge e PCIe. La grande quantità di dati che vi passano all'interno richiede un grande lavoro di scheduling per assicurare che tutto funzioni a dovere. È inoltre logico assumere che i modelli a sei e quattro core beneficino del minor traffico tra i CCX rispetto ai modelli a otto core.

die ryzen
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I dati che sono spostati tra i CCX sottostanno a una latenza maggiore, quindi l'ideale sarebbe evitare del tutto questo viaggio, se possibile. Tuttavia molti thread potrebbero essere forzati a migrare tra i due CCX, portando a dei cache miss sulla cache L3 locale di ogni CCX. I thread potrebbero inoltre dipendere dal dato negli altri thread in funzione sull'altro CCX, e questo aggiunge ulteriore latenza a discapito delle prestazioni generali.

Intel usa un bus a doppio anello (dual ring) che serve in gran parte allo stesso scopo. Non soffre però dello stesso penalty di latenza tra i core grazie al suo design contiguo e ai due anelli indipendenti. Anche se AMD non l'ha confermato, sospettiamo che Infinity Fabric sia una connessione singola e non doppia.

Infinity Fabric conferisce ad AMD un vantaggio strategico per portare sul mercato i processori server Naples a 32 core con quattro CCX per package. L'interconnessione è più scalabile del ring bus di Intel, che si scontra con un aumento di latenza in conseguenza all'aggiunta di più core. Però, chiaramente, questa soluzione ha anche le sue debolezze. Il progetto di Intel potrebbe essere più limitato in termini di scaling, ma l'azienda usa già una topografia mesh con i suoi prodotti Knight Landing per risolvere il problema. È possibile che i futuri processori desktop di Intel offriranno qualcosa di simile.

Dalla teoria alla pratica

Misurare in modo preciso la latenza del bus è complesso. Fortunatamente SiSoftware ha recentemente presentato Sandra Business Platinum che include un nuovo test Processor Multi-Core Efficiency. È in grado di misurare la latenza "inter-core, inter-module e inter-package" in diverse configurazioni usando test Multi-Threaded, solo Multi-Core e Single-Threaded. Abbiamo usato il test Multi-Threaded con l'impostazione "best pair match" (latenza più bassa) per i nostri scopi.

Per prima cosa abbiamo misurato la latenza tra core e core sul Core i7-7700K con Hyper-Threading di Intel per stabilire una base per i processori Ryzen con SMT. I risultati della soluzione Intel si sono rivelati incredibilmente costanti tra le sessioni. In netto contrasto le CPU Ryzen, che hanno mostrato variazioni tra una sessione e l'altra.

Core i7-7700K, data rate memoria Latenza Inter-Core Latenza Core-To-Core Media Core-To-Core
1333 MT/s 14.8ns 38.6 - 43.2ns 41.5ns
2666 MT/s 14.8ns 29.4 - 45.5ns 42.13ns
3200 MT/s 14.7 - 14.8ns 40.8 - 46.5ns 43.08ns

La rilevazione "inter-core" quantifica la latenza tra thread che sono residenti sullo stesso core fisico, mentre i numeri "core-to-core" riflettono la latenza "thread-to-thread" tra due core fisici. Come possiamo vedere, ci sono leggeri miglioramenti all'aumentare del data rate della memoria sul nostro Core i7, progressi pari a solo al 4%. Ciò spiega, almeno in parte, perché non vediamo miglioramenti netti con l'overclock della memoria sulle piattaforme Intel.

Core i7-7700K, data rate memoria Latenza Inter-Core Latenza Core-To-Core Media Core-To-Core
1333 MT/s 12.9 - 13.3ns 38.3 - 41.1ns 39.59ns
2666 MT/s 12.9ns 34.5 - 39.9ns 37.67ns
3200 MT/s 12.9ns 36.1 - 39.2ns 37.8ns

Dopo aver aumentato la frequenza della CPU a 5 GHz abbiamo osservato una riduzione quantificabile della latenza inter-core e core-to-core.

Ryzen 5 1600X, data rate memoria Intervallo latenza Inter-Core Latenza Inter-CCX Core-to-Core Latenza Cross-CCX Core-to-Core Latenza media Cross-CCX % aumento da 1333
1333 MT/s 14.8 - 14.9ns 40.4 - 42.0ns 197.6 - 229.8ns 224ns Baseline
2666 MT/s 14.8 - 14.9ns 40.4 - 42.6ns 119.2 - 125.4ns 120.74ns 46%
3200 MT/s 14.8 - 14.9ns 40.0 - 43.2ns 109.8 - 113.1ns 111.5ns 50%

Test ripetuti sul nostro Ryzen 5 1600X hanno mostrato maggiore variabilità tra le sessioni, quindi i numeri che vedete sono la media di due sessioni di test. I dati della latenza inter-core rappresentano la comunicazione tra due thread logici residenti sullo stesso core fisico, e non sono influenzati dalla velocità di memoria. Le rilevazioni Inter-CCX quantificano la latenza tra i thread sullo stesso CCX ma che non sono residenti sullo stesso core. Abbiamo osservato leggere variazioni, ma anche la latenza inter-CCX non è ampiamente influenzata dalla velocità della memoria.

Cross-CCX quantifica la latenza tra i thread posti su due CCX separati, e come possiamo vedere, c'è un penalty evidente associato al passaggio nell'Infinity Fabric. Impostare un data rate di memoria maggiore riduce la latenza di Infinity Fabric, anche se i miglioramenti sono ridotti.

Raddoppiare il data rate da 1333 a 2666 MT/s garantisce un incremento prestazionale del 46%. Saltare di un altro 20% a 3200 MT/s restituisce solamente una riduzione del 4% nella latenza cross-CCX. Abbiamo testato anche il nostro overclock a 4 GHz rispetto ai 3,7 GHz base del 1600X, ma la latenza non è stata quasi influenzata.

inter core bandwidth

Durante i nostri test ci siamo anche occupati del bandwidth Inter-Core, e vediamo dei buoni progressi con piccoli pezzi di dato che popolano la cache L1. Non appena la dimensione del dato cresce, questi finiscono nelle cache L2 e L3, e poi incontrano la memoria di sistema (estrema destra del grafico).

Anche se questo breve esperimento si concentra solo su Ryzen 5 1600X, abbiamo intenzione di approfondire il tema con tutte le CPU Ryzen disponibili. Ci sono così tante possibili combinazioni da testare, incluse SMT e vari profili energetici, che potrebbero influenzare le prestazioni di Infinity Fabric. Rimanete sintonizzati.

...non è ancora possibile misurare le prestazioni della cache

Nell'articolo su Ryzen 7 1800X è venuto alla luce che AMD non è d'accordo con la metodologia di test della cache messa a punto dai principali produttori di software. La posizione dell'azienda non è cambiata, nonostante gli aggiornamenti.

Gli strumenti a disposizione continuano a produrre risultati non chiari per i processori Ryzen. Anche se servono ulteriori indagini, crediamo che i software stiano usando insiemi di dati più grandi delle dimensioni delle cache disponibili e/o inavvertitamente inserendo i dati dell'accesso alla DRAM nei risultati della cache.

Per quanto riguarda Ryzen 5, crediamo che questi software facciamo ipotesi errate sulla dimensione e/o topologia della gerarchia della cache dei modelli 1500X e 1600X. Continuiamo a lavorare con le aziende, confrontandoci al fine di avere risultati più precisi dai loro software.

cache latency
cache amd

Abbiamo usato il test di latenza cache di Sandra, che produce risultati simili ai numeri di riferimento di AMD. Come potete vedere nel grafico la latenza L1 (estrema sinistra) è di 1,1ns, la L2 tocca 4,8ns e la L3 registra 10,2ns. Di contro sembra che Intel goda di un vantaggio considerevole nella latenza della cache.

Abbiamo anche testato il bandwidth con altri software nel tentativo di rispecchiare i risultati di AMD, ma abbiamo notato una grande disparità nei numeri delle cache L2 e L3. Includiamo i numeri interni di AMD e continuiamo a discutere con i produttori di software per arrivare ad avere rilevazioni precise.

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