实力反转,锐龙5默秒全!ZEN3架构为何能独孤求败?

2020年11月19日 17 : 17

采用7nm ZEN3架构的AMD锐龙5000系列处理器一上市就受到了广大玩家的疯狂追捧,各大电商平台的抢购热潮此起彼伏。12核心的AMD锐龙9 5900X更是一U难求,可以说超过了历史上任何一代处理器产品上市的人气度。之所以锐龙5000销售如此火爆,当然是因为其性能表现实在惊人,游戏性能最多超越对手近30%,而ZEN3架构到底是如何做到这一点的呢?

拒绝挤牙膏!ZEN3"硬核"升级亮点解析

AMD自从推出锐龙处理器以来,每一代的升级都抓住了市场需求的痛点,直击竞品的软肋,配合制程工艺升级的节奏、选择最适合的升级方式稳步提升处理器性能,总是能给用户与业界带来惊喜。从14nm ZEN到12nm ZEN+,AMD将锐龙(线程撕裂者)处理器核心数量从16提升到了32,多线程性提升一倍以上,而从12nm ZEN+到7nm ZEN2,锐龙处理器不但IPC和频率大幅提升,同时消费级的AM4锐龙核心数量上限也从8提升到了16,线程撕裂者核心数量上限更是从32升级到了史无前例的64,在综合性能方面将对手远远甩在后面——这样的升级幅度,才叫做真正的硬核级"升级换代"。

不过,就算综合性能强大如ZEN2,在面对十代酷睿游戏性能的时候,依然不能做到全面胜利,毕竟后者靠牺牲功耗和发热堆出了超高频率,在游戏中的表现不可小觑。AMD也很清楚,ZEN3要实现全面反超,一味堆频率并不是一个好方案,毕竟提升频率的同时会带来功耗和发热的激增,很可能得不偿失(据说竞品下代产品为了再度提升频率,受制于功耗只能减少核心数量),必须要改进架构、在IPC方面有巨大突破才行。那么就让我们来看看ZEN3是怎么做到的。

架构进化,效率提升

ZEN3在微架构方面进行了改进,目标就是大幅提升执行效率

1.前端增强:

主要设计目标:提供更快的抓取,特别是针对分支代码和空间占用大的代码。

★L1分支目标缓冲区加倍到1024个条目,以便更好地预测延迟

★改进分支预测器带宽

★从错误预测中快速恢复

★"无气泡"预测功能使Back to Back预测更快,更好地处理分支代码

★更快的操作缓存取测序

★操作缓存区管道切换中的细粒度

2.执行引擎:

主要设计目标:减少延迟、扩大结构以提取更高的指令集并行性。

★新的专用分支和st-整数数据选择器,现在每周期10次(比ZEN2增加3次)

★更大的整数窗口,比ZEN2增加了32

★减少选择整数与浮点操作的延迟

★浮点带宽增加2,现在总共有带宽为6的调度与发布

★浮点FMAC现在快了一个周期

3.负载库:

主要设计目标:更大的结构和更好的预取以支持增强执行引擎带宽。

★总体上提供更高的带宽来满足更大/更快的执行资源需求

★更高的负载带宽,相比ZEN2增加1

★更高的存储带宽,相比ZEN2增加1

★更灵活的装载/存储操作

★改进了记忆依赖检测

★在TLB中增加了4 Table Walkers

这些专业说法可能对于一般玩家来讲看起来比较难懂,其实简单来说就是大幅提升了执行效率,同一时钟周期可以干更多的事情了,和ZEN2以及竞品相比就是同频性能大幅提升。

专为游戏而进化的SOC架构

ZEN3采用单CCX 8核心/共享32 MB三级缓存的设计,相比ZEN2数据延迟更低,对提升游戏性能帮助巨大

实测证明,CCD到整合型CCX的变化大幅降低了ZEN3内部的综合数据延迟

之前我们也说了,ZEN3的一个重要升级目标就是要在游戏性能方面完胜竞品。那么要做到这一点,除了提升IPC之外,还得降低数据延迟,包括核心与核心、核心与缓存、缓存与内存之间的延迟都得降低才行。因此,ZEN3将ZEN2原有CCD中的所有核心统一成一个由4、6、8个连续核心组成的统一复合体(CCX)、将CCD中所有的三级缓存统一为最多32 MB的连续单元、核心/缓存之间的通信重新组成了环形系统。如此一来,游戏进程在处理器中会会直接面对32 MB缓存,而不是之前的16 MB。这样做,一方面相当于消除了跨CCX交换缓存数据带来的巨大延迟,另一方面也让最多8个核心可以共享32 MB缓存,效率更高。从实测来看,经过这样的改进之后,AMD锐龙5000处理器的FCLK最高可达到2100 MHz,和DDR4 4200可以实现1比1的频率比值,从而将内存延迟降低到50 ns以下,这相对于ZEN2最高1900 MHz FCLK确实提升了一大步。而内存延迟的巨幅降低,自然会带来明显的游戏帧速提升。

ZEN3的单核性能已经远胜竞品,即便是锐龙5也大幅超越了竞品旗舰

总而言之,ZEN3通过对架构的改进实现了更高带宽、更大缓存以及利用它们实现更高的效率和更低的延迟,最终达到了19%的IPC提升并提供了全面超越竞品的游戏性能。此外,由于驾驭7nm工艺的水准也达到了更高的境界,AMD锐龙5000的体质也得到了进一步的提升,在功耗严格遵循标称TDP的情况下默认加速频率已经可以突破5 GHz——AMD锐龙9 5950X在实际使用中就可以达到5025 MHz的加速频率,单核性能让竞品望尘莫及。

对位PK?不,ZEN3可以越级PK

越级挑战ROUND 1:消费级完胜竞品HEDT旗舰

AMD锐龙9 5950X和AMD锐龙9 5900X都属于AM4消费级平台的处理器,而Intel酷睿i9 10980XE是HEDT发烧级平台的终极旗舰。然而从实测来看,在大家都超到全核心4.8 GHz的情况下,16核心的AMD锐龙9 5950X不管是单核心还是多核心性能都完胜18核心的Intel酷睿i9 10980XE,尤其是单核心性能,优势高达20%!12核的AMD锐龙9 5900X在超频到全核心4.775 GHz的情况下多核心性能也基本上与默频的18核Intel酷睿i9 10980XE战平,单核心性能也是秒杀,功耗却低了好几十瓦。再来看看价格,Intel酷睿i9 10980XE比两块AMD锐龙9 5900X再加一块B550主板还要贵……这就很尴尬了,毫无疑问ZEN3已经宣告了X299平台的终结。

越级挑战ROUND 2:PK游戏性能,锐龙5也可以秒i9

从AMD的官方说法与核心数量来看,AMD锐龙7 5800X应该对应Intel酷睿i7 10700K,而AMD锐龙5 5600X对应Intel酷睿i5 10600K。但从实测数据来看,单核心性能部分,AMD锐龙5 5600X已经超越了十代酷睿i7和i5的最高型号,差不多可以比肩单核心锁定5.3 GHz的Intel酷睿i9 10900K了,难道"锐龙5默秒全"的时代终于来了?让我们看看游戏部分的测试。

果然,在热门电竞网游的实测中,别说是AMD锐龙7 5800X,就连AMD锐龙5 5600X也轻松大幅超越Intel酷睿i7 10700K,这个越级秒杀完全是轻描淡写。

这……感觉前面拿AMD锐龙5 5600X去和Intel酷睿i7 10700K对比已经没什么意义了,因为在热门电竞网游中,AMD锐龙5 5600X已经足以打败十代酷睿终极旗舰,"锐龙5默秒全"真的不是开玩笑。当然,在吃多核心性能的专业应用中,10核心的Intel酷睿i9 10900K还是有一定优势的,但是在同价位上还有单核心性能更强、核心更多、支持PCIe 4.0的AMD锐龙9 5900X在等着它……

那么对于AMD锐龙5 5600X与Intel酷睿i7 10700K,设计师用户应该怎么选呢?AMD锐龙5 5600X虽说只有6个核心,但得益于更高的IPC,全核心超频到4.8 GHz(在常规一体式水冷散热条件下非常轻松)之后多核心性能已经基本上与8核心的Intel酷睿i7 10700K打平,而单核心性能当然是遥遥领先,这在吃单核心性能的AutoCAD之类应用中会带来更高的工作效率。考虑到500多元的价差,明显AMD锐龙5 5600X的综合性价比更为突出。那么Intel酷睿i5 10600K呢?由于性能和锐龙7/锐龙5差得太远,价格也没太多亮点,就不在考虑范围内了。

PCIe 4.0独家优势,旗舰显卡高速SSD全HOLD住

AMD锐龙5000平台还有一项技术领先的优势,那就是支持PCIe 4.0,而Intel要在下一代酷睿平台上才能支持此项技术。不过,现在AMD和NVIDIA的新一代强力显卡都采用了PCIe 4.0接口,同时PCIe 4.0 SSD的价格也开始变得友好,玩家要提前享受PCIe 4.0就只能选择锐龙平台。

使用AMD锐龙9平台,RTX 3080在3DMark的PCIe带宽测试中成绩为26.17 GB/s

使用Intel酷睿i9平台,RTX 3080在3DMark的PCIe带宽测试中成绩为12.93 GB/s

从实测数据来看,在锐龙平台上,RTX 3080显卡的接口带宽可达26.17 GB/s,超过了Intel平台的两倍,可见玩家不管是升级NVIDIA的RTX 30显卡还是AMD的Radeon RX 6000显卡,都只有选锐龙平台才能达到最佳性能。况且,Radeon RX 6000显卡可以额外提升6%性能的Smart Access Memory黑科技也必须使用PCIe 4.0通道。

PCIe 4.0 SSD相对PCIe 3.0 SSD的性能优势其实也不用多说了,而现在PCIe 4.0 SSD已经升级到第二代方案,传输速度已经突破7000 MB/s,不管是载入大型专业项目或是游戏数据,相比传统存储的体验提升可是翻天覆地的。

总结:技术、工艺全面领先,AMD锐龙5000制霸全场

得益于ZEN3的大幅升级,锐龙5000的单核心性能得到了惊人的提升,目前已经实现了越级对位竞品的效果,特别是在电竞网游性能方面,"锐龙5默秒全"已经不是一句玩笑话。而在追求高性能的专业设计、发烧级市场,AMD仅靠AM4接口的锐龙5000平台就已经实现了一家独大,连对手的HEDT平台旗舰也没有还手之力,而ZEN3架构的线程撕裂者"超级王炸"还没有登场……可以说目前AMD处理器就是高性能的代言词,同时还能保持出色的性价比,这就非常难能可贵。总而言之,现在装机追求性能和更先进的PCIe 4.0接口选择AMD锐龙5000平台就对了。


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