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Test Ryzen 7 1800X, il nuovo processore di punta AMD

Test del processore Ryzen 7 1800X, il nuovo top di gamma di AMD basato su architettura Zen. Con 8 core e 16 thread può competere con l'offerta Intel?

Test Ryzen 7 1800X, il nuovo processore di punta AMD

Da Bulldozer a Zen

Questa recensione è il risultato della collaborazione di tutti i laboratori di Tom's Hardware. Il tempo a disposizione per effettuare i test che vedrete era molto poco, riteniamo che ci sia ancora molto da dire su questi nuovi processori, quindi aspettatevi nelle prossime settimane ulteriori test e approfondimenti, sia da parte del network sia direttamente dalla nostra redazione Italiana. Buona lettura.

Andrea Ferrario - Caporedattore

Il limbo in cui si trova AMD nel settore dei microprocessori, dopo anni di gloria e altri di lotta con Intel, si è aperto nel 2011 con l'arrivo dell'architettura Bulldozer. Negli anni successivi - con le revisioni Piledriver, Steamroller ed Excavator - l'azienda ha cercato di migliorare la sua posizione, senza però riguadagnare il lustro perduto.

amd fx

Intel, nel frattempo,

 l'ha fatta da padrone, forte di un vantaggio prestazionale e di una frequenza di aggiornamento della gamma molto più costante.

Sfortunatamente con il passare del tempo a ogni generazione di CPU Core abbiamo visto sempre meno progressi prestazionali e nessun vero miglioramento tecnologico. Intel, inoltre, ha scelto di abbandonare la strategia Tick-Tock per quanto concerne lo sviluppo di nuove CPU, passando alla più rilassata "Processor-Architecture-Optimize" (PAO). Il futuro però potrebbe riservare ulteriori sorprese.

Nonostante Intel abbia rallentato (complice l'andamento del settore PC), AMD è rimasta nettamente staccata dalla rivale, e di conseguenza ha un grande margine di miglioramento. Lo scorso anno AMD ha iniziato a parlarci più concretamente della nuova architettura Zen, dichiarando senza mezzi termini che sarebbe stata un netto passo avanti, un duro colpo al "quasi monopolio" di Intel, grazie a prestazioni simili o persino superiori ai chip rivali su molti fronti.

amd zen

Con l'architettura Zen la casa di Sunnyvale presenta una nuova piattaforma al passo con i tempi, AM4, e dice di avere ben chiare le idee per le future generazioni di processori. AMD si dichiara pronta, insomma, a scuotere il mercato dei processori puntando sul rapporto tra prezzo e prestazioni.

I processori Ryzen di fascia alta, stando a quanto annunciato di recente, hanno lo stesso numero di core di un Broadwell-E Core i7-6900K, ma costano la metà. L'attesa tra gli appassionati e gli addetti ai lavori è salita immediatamente alle stelle, ma ora è arrivato il momento di far parlare i test.

Purtroppo abbiamo avuto poco tempo per lavorare sulla recensione, quindi non abbiamo potuto mettere tutto sotto la lente d'ingrandimento come avremmo voluto. Lo faremo a breve. Abbiamo comunque deciso di pubblicare tutti i dati a nostra disposizione in questo momento per consentirvi di maturare una vostra opinione sui processori Ryzen.

Architettura Zen

Tutto inizia dal core. Quattro anni fa AMD ha iniziato a lavorare sul core Zen, la sua prima architettura creata da zero dai tempi di Bulldozer. Il primo obiettivo di AMD era passare dal processo produttivo a 28 nanometri ai 14 nanometri FinFET di Globalfoundries, che garantiscono maggiori prestazioni e densità, oltre a contenere i consumi.

amd ryzen die
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AMD aveva anche l'ambizioso obiettivo di aumentare l'IPC (istruzioni per ciclo di clock) del 40% rispetto all'architettura Excavator. L'azienda si è così ritrovata a implementare una nuova architettura e un nuovo processo litografico nello stesso momento: una sfida enorme.

Il core Zen è il blocco fondamentale delle CPU Ryzen 7 e di tutte le future soluzioni AMD, quindi lo vedremo anche a bordo dei chip mobile e nei supercomputer. I processori Ryzen 7 adottano due CCX (CPU Complex) che integrano quattro core Zen ciascuno. I due CCX sono "attaccati" tra loro dalla nuova interconnessione di AMD, Infinity Fabric.

L'azienda ha anche infuso nel core Zen il potere del Simultaneous Multi-Threading (SMT), che aggiunge un thread a ogni core (come l'Hyper-Threading di Intel). Ryzen è il primo processore SMT di AMD.

Tra le tante novità dell'architettura troviamo anche una cache micro-op per bypassare le cache L1 e L2 per le micro operazioni ad accesso frequente. AMD, inoltre, ha anche migliorato l'engine che si occupa della branch prediction, allargando di 1,75 volte la finestra per lo scheduling delle instruzioni e aumentando di quasi due volte le prestazioni delle cache L1 e L2.

amr ryzen ipc

Di conseguenza AMD ha superato l'iniziale obiettivo di un IPC del 40% e ha raggiunto un progresso del 52%. Apparentemente la nuova architettura offre un aumento netto delle prestazioni - AMD ci ha detto di aver misurato un salto in avanti fino al 76% in alcune condizioni, ma bisogna tenere presente che il dato è relativo alle precedenti generazioni dei suoi processori, e non alle ultime proposte di Intel. Potete approfondire i dettagli dell'architettura Zen in questo articolo.

Arrivano i processori Ryzen

amd zen lisa su

AMD ha suddiviso la famiglia Ryzen in tre serie: Ryzen 7 a otto core, Ryzen 5 a sei core e Ryzen 3 a quattro core. Al momento AMD commercializza solo le soluzioni Ryzen 7, ma le proposte Ryzen 5 e 3 sono attese rispettivamente nel secondo trimestre e nella seconda metà dell'anno.

Nella famiglia Ryzen 5 ci aspettiamo almeno due modelli, Ryzen 5 1600X con frequenza di 3,6 / 4 GHz e il 1500X a 3,5 / 3,7 GHz. Come potete intuire, AMD si è in qualche modo ispirata ai nomi dei chip Intel - Core i3, i5 e i7 - per le nuove CPU. L'azienda offre però un maggior numero di core e prezzi inferiori.

 

ryzen xfr JPG
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AMD ha dotato le proprie CPU di una suite di tecnologie chiamate SenseMI. XFR (eXtended Frequency Range) è la tecnologia più "interessante" del lotto perché non è attiva su tutti i chip Ryzen. Aumenta automaticamente le prestazioni rispetto alle frequenze base e Precision Boost (in modo simile a Intel Turbo Boost) predefinite, qualora il processore abbia un margine termico maggiore a disposizione. In poche parole, se usate una soluzione di raffreddamento sovradimensionata con un processore Ryzen, avrete maggiori prestazioni. Tutti i modelli con la X nel nome hanno XFR attivo nella massima potenza (ossia con il doppio del margine).

  Ryzen 7 1800X Ryzen 7 1700X Ryzen 7 1700
Socket AM4, 1331 pin AM4, 1331 pin AM4, 1331 pin
Processo 14 nm GloFo 14 nm GloFo 14 nm GloFo
Core / Thread 8 / 16 8 / 16 8 / 16
TDP 95 watt 95 watt 65 watt
Freq. base 3,6 GHz 3,4 GHz 3 GHz
Precision Boost (tutti i core) 3,7 GHz ? ?
Precision Boost (dual-core) 4 GHz 3,8 GHz  3,7 GHz
XFR (dual-core) 4,1 GHz 3,9 GHz 3,8 GHz
Cache (L2+L3) 20 MB 20 MB 20 MB
Supporto DDR4 Variabile Variabile Variabile
Controller memoria Dual channel Dual channel Dual channel
Moltiplicatore sbloccato
Linee PCIe 16 linee Gen 3 16 linee Gen 3 16 linee Gen 3

Le CPU Ryzen 7 non hanno una GPU integrata. AMD ha scelto di dedicare un'area del silicio maggiore ai core e al resto dell'architettura. Tutti e tre i processori Ryzen 7 sono compatibili con le motherboard socket AM4 e hanno 8 core / 16 thread, accompagnati da 20 MB di cache (4 MB L2+16 MB L3). Tutti i chip Ryzen hanno il moltiplicatore sbloccato, ma per usarlo dovrete avere una motherboard con chipset X370, B350 o X300.

Il modello Ryzen 7 1800X ha una frequenza base di 3,6 GHz che raggiunge i 4 GHz con Precision Boost, superando le frequenze di 3,2 / 3,7 GHz del Core i7-6900K. Usando un dissipatore migliore di quello stock le frequenze del 1800X salgono a 3,7 / 4,1 GHz (XFR).

Sorprendentemente questo processore ha un TDP di 95 watt, decisamente inferiore ai 140 watt del 6900K. E se tutto questo non fosse già impressionante, AMD vende il chip a 499 dollari, contro i 1050 dollari del 6900K. In Italia i prezzi sono pari a 1025 euro contro 575 euro, una differenza comunque abissale.

Il resto della famiglia Ryzen si compone di un altro chip con TDP di 95 watt, Ryzen 7 1700X. Questo processore opera a 3,4 / 3,8 GHz e si confronta - secondo AMD - con il processore a sei core Core i7-6800K, che lavora a 3,4 / 3,8 GHz. Il chip Ryzen ha quindi due core in più.

Supporto di memoria Ryzen MHz
Dual Channel/Dual Rank/4 DIMM 1866
Dual Channel/Single Rank/4 DIMM 2133
Dual Channel/Dual Rank/2 DIMM 2400
Dual Channel/Single Rank/2 DIMM 2677

Il Core i7-6800K ha 15 MB di cache e costa (negli Stati Uniti) 450 dollari, contro i 399 dollari del chip AMD. In Italia il chip di Intel si presenta a 410 euro, mentre la soluzione di AMD con 20 MB di cache costa 459 euro.

Infine ecco Ryzen 7 1700 con TDP di 65 watt. Secondo AMD è il chip a 8 core a più basso consumo nel settore desktop e opera a frequenze di 3 / 3,7 GHz. Il chip sfida il quad-core Core i7-7700K di Intel (8 MB di cache, 4,2 / 4,5 GHz e TDP di 91 watt), che è venduto a 349 dollari negli Stati Uniti e 375 euro in Italia. Il chip di AMD ha il doppio dei core e costa 329 dollari - in Italia 379 euro.

Ryzen 7 1800X Ryzen 7 1800X
   
Ryzen 7 1700X Ryzen 7 1700X
   
Ryzen 7 1700 Ryzen 7 1700
   
Ryzen 5 1600X Ryzen 5 1600X
   
Ryzen 5 1600 Ryzen 5 1600
   
Ryzen 5 1500X Ryzen 5 1500X
   
Ryzen 5 1400 Ryzen 5 1400
   

AMD SenseMI e XFR

Ryzen adotta 1000 sensori - con accuratezza 1 mA, 1 mV e 1 °C - per alimentare di dati la telemetria del processore a intervalli di 1 ms. I sensori inviano i dati tramite Infinity Fabric all'Infinity System Management Unit per la regolazione dei parametri in tempo reale, in base alle decisioni fatte dagli algoritmi di apprendimento.

Il processore invia comandi tramite l'interconnessione per regolare la tensione e la frequenza, in modo da offrire prestazioni ottimali in un momento specifico e predire le condizioni future. Secondo AMD ciò è d'aiuto anche nella gestione delle funzioni della cache speculativa e la branch prediction basata sull'IA.

Pure Power

pure power
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La funzionalità Pure Power di AMD monitora le temperature, la velocità e i dati della tensione e invia l'informazione alla Infinity System Management Unit tramite Infinity Fabric. L'unità di gestione analizza il dato e interviene di conseguenza. Ogni parte del silicio è unica e AMD afferma che i suoi algoritmi permettono al processore di ottimizzarsi in base alle proprie caratteristiche specifiche.

Precision Boost

precision boost
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Precision Boost regola la curva di consumo/prestazioni in modo ottimale per l'ambiente operativo, come Intel Turbo Boost, in base all'informazione raccolta dalla tecnologia Pure Power. Gli algoritmi Precision Boost fanno regolazioni in tempo reale su frequenza e tensione in modo molto preciso - gli step di frequenza sono di 25 MHz, mentre Intel Turbo Boost lavora su 100 MHz.

Precision Boost aumenta la frequenza base di 3,6 GHz portando tutti i core a 3,7 GHz, e può portare a 4 GHz due core, mentre Turbo Boost può aumentare la frequenza di più core simultaneamente, anche se con una frequenza massima differente in base al numero di core attivi.

Ad esempio il Core i7-7700K ha una frequenza Turbo Boost massima di 4,4 GHz per 4 core, ma sale a 4,5 GHz con un singolo core sotto carico. Precision Boost, con il suo funzionamento su due core, porta un buon aumento prestazionale nei carichi che usano poco i thread, ma non è al livello della sofisticata implementazione multi-core di Intel Turbo Boost.

XFR (Extended Frequency Range)

Extended Frequency Range permette al processore di regolare dinamicamente la frequenza oltre quella base e le frequenze Precision Boost, in funzione della quantità di margine termico disponibile.

xfr 01
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XFR aumenta le frequenze base e Precision Boost di Ryzen 7 1800X di 100 MHz se il vostro sistema di raffreddamento è sufficientemente "potente" da fornire del margine termico ulteriore.

Abbiamo condotto dei test con un Noctua NH-U112S SE-AM34 ad aria e un Corsair H100i v2 a liquido, ed entrambi hanno permesso al processore di salire a 3,7 / 4,1 GHz. Non abbiamo ancora un dissipatore stock a disposizione per testarne le capacità. AMD afferma che XFR scala con aria, liquido e azoto liquido, ma non ha quantificato le frequenze massime che si possono raggiungere con l'azoto liquido. XFR aumenta la frequenza di due core oltre i 4 GHz raggiunti da Precision Boost.

Precision Boost e XFR sono "collegati" su una motherboard Asus Crosshair VI Hero. Abilitando l'impostazione "Core Performance Boost", il 1800X attiva sia le frequenze Precision Boost che XFR in base alle condizioni di carico, ma non potete disabilitare selettivamente una delle due. Il boost aggiuntivo di XFR su due core è una buona funzione, ma non può pareggiare le prestazioni garantite da un overclock su tutti i core.

Neural Net Prediction e Smart Prefetch

neural net precision
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AMD afferma che la sua Neural Net Prediction consiste di una rete neurale che impara il comportamento dei software in modo da preparare le istruzioni della CPU prima che vengano richieste. Smart Prefetch, invece, sceglie il percorso migliore da far compiere al dato nella CPU e precarica il dato nelle cache per un'esecuzione più rapida.

smart prefetch
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Entrambe le funzioni sembrano dei semplici termini di marketing, dietro a cui si nasconde il "perceptron branch predictor", che ha debuttato con il core Jaguar. AMD, probabilmente, ha ottimizzato il branch predictor in modo specifico per l'architettura Zen, ma è una tecnologia comune.

Marketing a parte, l'architettura Zen offre molte innovazioni e vantaggi rispetto alle architetture precedenti. Potete approfondire in questo articolo.

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