Тест и обзор: AMD Ryzen Threadripper 1950X и 1920X – новые флагманы с рекордным числом ядер

AMD буквально сияет уверенностью в себе. Иначе как можно объяснить выбор такого названия? Процессоры Ryzen под названием Threadripper готовы "порвать" всех конкурентов и выйти на первое место – по крайней мере, в многопоточных тестах. В нашу тестовую лабораторию попали два процессора Ryzen Threadripper 1950X и 1920X, поэтому будет интересно посмотреть, смогут ли они "порвать" основного конкурента Skylake-X.

В наших первых тестах Ryzen, в которых участвовали модели Ryzen 7 1800X, 1700X и 1600X, процессоры хорошо показали себя. Но затем на рынок вышла платформа Intel Skylake-X, которая заняла лидирующие позиции в тестах, пусть и за счет высокого уровня энергопотребления. Но против десяти ядер Intel AMD теперь выставляет 12-ядерный Threadripper 1920X и 16-ядерный Threadripper 1950X, а также новую платформу. Цена обещает быть весьма привлекательной, поскольку за 16-ядерный процессор придется отдать столько же, сколько за Intel Skylake-X Core i9-7900X.

Но позвольте сначала привести таблицу с техническими спецификациями, после чего мы перейдем к обзору аппаратных особенностей Ryzen Threadripper.

Сегодня мы протестируем две модели процессоров Threadripper 1950X и Threadripper 1920X с 16 и 12 ядрами, которые могут выполнять до 32 и 24 потоков, соответственно. Оба CPU устанавливаются в сокет TR4 с 4.094 контактами. Тактовая частота Threadripper 1950X составляет 3,4 ГГц (базовая), но в режиме Boost она может увеличиваться до 4,0 ГГц. Для нагрузки на все ядра частота Boost составляет 3,6 ГГц, частота XFR – 4,2 ГГц. В отличие от Ryzen, где частота XFR срабатывала только при нагрузке на одно-два ядра, в случае Ryzen Threadripper она может активироваться при задействовании до четырех ядер. Кэш L3 и L2 составляет 40 Мбайт в сумме, процессор оснащен 60 + 4 линиями PCI Express (4 линии отведены под подключение чипсета).

Threadripper 1920X оснащен "всего" 12 ядрами с 24 потоками. Базовая частота составляет 3,5 ГГц, в режиме Boost мы получаем 4,0 ГГц. Режим Boost при нагрузке на все ядра ограничен частотой 3,6 ГГц, в режиме XFR возможна частота до 4,2 ГГц, опять же, для 1-4 ядер. "Младшая" модель тоже предлагает 64 линии PCI Express, но кэш L3 и L2 уменьшен до 38 Мбайт. Тепловой пакет в обоих случаях 180 Вт.

Процессоры AMD интересны не только числом ядер, но и интерфейсом памяти. У процессоров Threadripper, по сути, два кристалла Ryzen соединены через Infinity Fabric, поэтому мы получаем два контроллера памяти. И, как и в случае Intel Core i9-7900X, интерфейс памяти 4-канальный. Поддерживается частота памяти от 1.866 МГц до 2.666 МГц, в зависимости от числа планок памяти и ранга, но на практике процессоры Threadripper могут работать и на более высоких тактовых частотах. Мы без проблем смогли выставить частоту до 3.200 МГц, также AMD демонстрировала разгон памяти в разных презентациях.

Так что по спецификациям новые CPU Threadripper впечатляют. Настало время познакомиться с ними поближе.

Процессоры Ryzen нам уже хорошо известны, как и серверные модели Epyc. Поэтому если вам интересны подробности архитектуры Zen, мы рекомендуем обратиться к обзору Ryzen 7 1800X, где мы ее детально рассмотрели. Здесь же мы уделим основное внимание структуре Ryzen Threadripper.

AMD перенесла большую часть функций и улучшений архитектуры Zen, знакомых нам по Ryzen, на процессоры Ryzen Threadripper. Впрочем, ничего удивительного здесь нет. Но в деталях произошли некоторые изменения, в том числе они касаются XFR (extended frequency range), то есть автоматического разгона ядер CPU при условии достаточного охлаждения. Вместо одного-двух ядер ранее в режиме XFR процессоры Ryzen Threadripper могут разгонять до четырех ядер.

Настало время перейти к существенным отличиям. Интересно, что AMD для Ryzen Threadripper отбирает лучшие 5% кристаллов. Сначала ходили слухи о том, что AMD будет просто продавать серверные процессоры Epyc под брендом Threadripper. Но это не так, поскольку неактивные кристаллы заменены кремниевыми прокладками. Также и кристаллы Zeppelin используются другие, вернее, с другим степпингом.

Процессоры Epyc опираются на более свежий степпинг B2, но для процессоров Ryzen Threadripper используется степпинг B1. По крайней мере, об этом можно видеть в списке поддержки CPU, опубликованном некоторыми производителями материнских плат.

Обновленные степпинги обычно содержат различные улучшения, сохраняя при этом прежнюю архитектуру и тип процессора. В новых степпингах могут быть исправлены ошибки, а также возможна работа на более высоких тактовых частотах. Какие изменения AMD внесла при переходе со степпинга B1 на B2, неизвестно. Но все процессоры Ryzen используют кристаллы со степпингом B1, как и CPU Threadripper.

Межсоединения очень важны

Конечно, AMD использовала Infinity Fabric для связи между кластерами, отдельными ядрами и другими блоками, например, тем же контроллером DDR. Межсоединения Infinity Fabric работают на той же частоте, что и память. То есть использование более быстрой памяти ускоряет и интерконнект.

AMD позволяет ускорять соединение Infinity Fabric с 42,6 Гбайт/с до 51,1 Гбайт/с через увеличение частоты памяти. В результате между кристаллами мы получаем пропускную способность 102,22 Гбайт/с, поскольку используются два соединения. Между двумя комплексами CCX пропускная способность составляет 22 Гбайт/с. Важным параметром здесь является энергопотребление интерфейса, которое рассчитывается на бит. AMD указывает 2 пДж или 0,66672 Вт на канал, то есть 0,333 Вт на кристалл Zeppelin с каждой стороны канала.

Кроме пропускной способности и энергопотребление следует учитывать и задержки. Внутри CPU Complex задержки составляют 26 нс. Если происходит обмен данными между ядрами в блоке CPU Complex, задержки увеличиваются до 42 нс. В случае обмена данными между двумя CPU Complex задержки составляют уже 142 нс.

Данные задержки весьма важны при работе с памятью. Если данные обрабатываются на кристалле A, но требуется доступ к памяти, подключенной через контроллер кристалла B, то задержки будут выше, чем если бы кристалл A обращался к памяти, подключенной к собственному контроллеру. AMD указывает, что в случае напрямую подключенной памяти задержки составляют 78 нс, а при обращении к памяти другого контроллера – 133 нс.

NUMA против UMA

С новыми процессорами следует разобраться в архитектурах NUMA и UMA. Архитектура NUMA (non-uniform memory access) предусматривает собственную локальную память у каждого процессора, но благодаря общему адресному пространству каждый CPU может обращаться к памяти другого процессора. Архитектура Uniform Memory Access (UMA) предусматривает единый массив памяти, к которому могут обращаться все процессоры.

Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки. Здесь следует обращать внимание на два параметра: меньшие задержки или более высокая пропускная способность. AMD привела собственные значения для чтения, записи или копирования данных. В наших тестах мы посмотрим, какие приложения выигрывают от NUMA или UMA. Режим работы процессора с памятью можно менять в BIOS.

Без "подводных камней"

Все процессоры Ryzen Threadripper оснащаются 64 линиями PCI Express, 4-канальным интерфейсом памяти и одинаковой конфигурацией ввода/вывода. Интересно, что независимо от количества кристаллов Zeppelin, конфигурации CCX и, соответственно, модели процессора, конфигурация ввода/вывода остается одинаковой. Здесь можно вспомнить недавний опыт Intel с процессорами Skylake-X: Intel отключила часть линий PCIe у "младших" моделей, что могло привести не только к проблемам с подключением видеокарт, но и к ограничению встроенных функций материнских плат.

Значительное количество линий PCI Express дает ряд преимуществ по сравнению с конкурентами. например, можно устанавливать больше слотов x16 для видеокарт или GPU-ускорителей, не говоря уже о слотах M.2. На большинстве материнских плат X399 установлены четыре слота GPU, как и несколько слотов M.2 NVMe. Набор встроенных компонентов тоже довольно обширный.

Режимы: Game Mode против Creator Mode

Большое число ядер и потоков хороши не для всех приложений. Вряд ли можно найти игры, которые выигрывают от числа ядер больше десяти. А некоторые старые игры вообще могут не запуститься. Поэтому AMD предложила два режима для решения потенциальных проблем. В игровом режиме Game Mode число ядер ограничено половиной. В случае Ryzen Threadripper 1950X мы получаем восемь ядер, у процессора Ryzen Threadripper 1920X – шесть. Проблемы с запуском старых приложений при таком количестве ядер вряд ли возникнут.

Если же вам нужны все ядра, то процессор стоит оставить в режиме Creator Mode, вы получите полное количество ядер и потоков. Переключаться между режимами Game и Creator можно в утилите Ryzen Master. Как и в случае переключения между режимами UMA и NUMA, потребуется перезапуск системы. Если верить AMD, более 100 игр работают в Game Mode быстрее, в среднем на четыре процента. Но есть игры, которые выигрывают вплоть до 12%. Но есть и игры, работающие медленнее. Так что здесь все зависит от того, как поведут себя ваши любимые игры.

По спецификациям можно видеть несколько преимуществ Threadripper по сравнению с visible Ryzen: у Threadripper мы получаем большее количество ядер, но если AMD использует лучшие 5% ядер Ryzen для Threadripper, то мы должны получить хороший уровень разгона. Что частично заметно по более высоким частотам XFR, которые могут достигать 4,2 ГГц. На каждом кристалле Zeppelin таких ядер может быть два, поэтому от высоких частот XFR будут выигрывать приложения, нагружающие четыре ядра/восемь потоков. В случае Ryzen режим XFR поддерживался только на двух ядрах/четырех потоках.

Впрочем, данный режим наиболее интересен не с первыми процессорами Threadripper, оснащенными 12-16 ядрами и ориентированными на многопоточные приложения. Здесь хорошие перспективы имеются у грядущего Threadripper 1900X, который оснащен восемью ядрами. По сравнению с Intel Core i7-7740X (Kaby Lake-X) процессор Threadripper 1900X урезан не так существенно. В случае "младших" Core-X придется пойти на множество жертв, в том числе и по линиям PCI Express, поэтому покупать Kaby Lake-X вряд ли вообще имеет смысл.

В случае же Threadripper 1900X, с другой стороны, мы получаем полные 64 линии PCIe, а также возможность работать четырем ядрам на высоких частотах XFR. И частоты Boost будут самыми высокими среди моделей Threadripper. Добавим к этому и цену порядка 500 евро – почти на 100 евро выше Ryzen 7 1800X, но при этом можно воспользоваться всеми преимуществами платформы X399. Кроме высоких частот CPU мы получаем 4-канальный интерфейс памяти и большое число линий PCie. Так что решение обещает быть интересным. На разогнанном процессоре Threadripper 1900X можно построить весьма интересную систему multi-GPU...

Тесты разгона

Для тестов разгона мы использовали оба процессора Threadripper 1950X и Threadripper 1920X, установив их на материнскую плату ASUS X399 Zenith Extreme. В рамках данной статьи мы не проводили детального теста разгона. Тем более что BIOS материнских плат пока еще слишком "сырые", чтобы получить оптимальный результат. Поэтому наши результаты разгона можно рассматривать в качестве прогноза.

Процессоры AMD Ryzen, протестированные за последние месяцы, показывали результат разгона между 3,8 и 4,0 ГГц. Некоторые модели успешно работали на 4,1 ГГц. Хотя нашлись пользователи, сообщившие о более высоких тактовых частотах.

Процессоры Threadripper разогнались чуть лучше. "Младший" 1920X мы смогли разогнать до стабильной частоты 3,9 ГГц, "старший" 1950X – до 4,0 ГГц. Но скрупулезно проверить возможности разгона мы не смогли, поскольку изменение напряжений в BIOS материнской платы не приводило к каким-либо изменениям результата в положительную или отрицательную сторону. Поэтому наш разгон мог упереться в некорректную реализацию напряжений на материнской плате, либо в какие-то другие факторы.

В случае Threadripper 1950X мы протестировали более высокие тактовые частоты 4.125 МГц под нагрузкой Cinebench, но на штатном напряжении мы не получили 100% стабильности. В целом, можно сказать, что процессоры Threadripper разгоняются лучше сравнимых моделей Ryzen.

Если разогнать память до 3.200 МГц, то оба CPU получают заметный прирост.

Пропускная способность памяти составляет почти 64 Гбайт/с – с задержками CL16-16-16-36 и Command Rate 1t. Четырехканальный интерфейс памяти должен хорошо показать себя в приложениях, чувствительных к производительности подсистемы памяти.

В целом, процессор Threadripper 1950X показал 3.351 балл в тесте Cinebench на 4,0 ГГц с частотой памяти 3.200 МГц. Он превысил результаты Core i9-7900X со сравнимой ценой (но без разгона) на 60%.

В нашей конфигурации разгона без увеличения напряжения система потребляла почти 400 Вт (напряжение при этом выдавалось на уровне 1,325 В) – при нагрузке только Cinebench, то есть на CPU. При этом температура процессора (Tdie) увеличилась до 86 °C, тесты на протяжении нескольких часов не привели к троттлингу или потере стабильности. Конечно, требуется хорошее охлаждение, но обычной системы водяного охлаждения (мы использовали Thermaltake Floe Riing 360) будет вполне достаточно. Для сравнения: на штатных тактовых частотах под нагрузкой температура процессора редко превышала 60 градусов.

Напряжение можно понизить, чтобы уменьшить энергопотребление. На штатных тактовых частотах мы смогли выставить смещение -0,1 В, в результате система с Threadripper 1950X потребляла примерно столько же энергии, сколько Core i9-7900X – с дополнительными шестью ядрами.

Мы работаем над дополнительными тестами разгона, а также подробным анализом температуры и энергопотребления процессоров под нагрузкой и при разгоне. Результатами мы поделимся в отдельной статье в ближайшие недели.

С процессорами Skylake-X и Kaby Lake-X мы перешли на новую тестовую платформу. С моделями Threadripper мы вновь ее использовали, то же самое касается грядущих тестов CPU, которые мы планируем проводить в этом году (Coffee Lake). Ниже приведены компоненты нашей тестовой платформы:

Платформа TR4:

• Материнская плата: ASUS Zenith Extreme (X399)
• Память: 32 GB DDR4-2666

Платформа LGA1151:

• Материнская плата: ASUS Maximus VII Ranger (Z270)
• Память: 16 GB DDR4-2400

Платформа LGA2011-3:

• Материнская плата: MSI X99A SLI Plus (X99)
• Память: 32 GB DDR4-2400

Платформа LGA2066:

• ASUS Prime X299A
• Память: 32 GB DDR3-2666

Платформа AM4:

• ASUS Crosshair VI Hero
• Память: 16 GB DDR4-2666

Для всех систем:

• SSD: Samsung 850 EVO 500 GB
• Блок питания: Seasonic 750W Prime Platinum
• Видеокарта для игр: NVIDIA GeForce 1080 GTX TI
• Видеокарта для обычных тестов : NVIDIA GeForce 1050 TI
• Windows 10 x64 с Creators Update

Мы проводили все тесты с профилем энергопотребления "Высокая производительность", если не указано иное. Только в тестах энергопотребления мы выбрали другой профиль. Для тестов энергопотребления и тестов производительности CPU мы использовали видеокарту NVIDIA GeForce 1050 Ti. Для игр мы устанавливали видеокарту GeForce 1080 GTX Ti. Что касается памяти, мы провели дополнительный тест, но ни один бенчмарк не показал прироста от увеличения емкости выше 16 Гбайт. Однако конфигурация памяти (два модуля, четыре модуля, восемь модулей) влияет на производительность в 4- и 2-канальных системах уже ощутимо, поэтому мы проводили тесты в разных конфигурациях подсистемы памяти с идентичными модулями. Чтобы разные модули памяти не влияли на производительность и не приводили к преимуществам или недостаткам той или иной системы.

В игровых тестах мы выставляли разрешение на Full-HD, поскольку не хотели, чтобы производительность упиралась в GPU. Если производительность будет упираться в GPU, то отличия между разными процессорами будут меньше. Мы проводили измерение средней частоты кадров fps, но также измеряли среднее время вывода кадров (Frametimes). Для расчета мы брали 99% всех кадров в тестовом прогоне. Мы отбрасывали верхний 1%, связанный с возможными выпадениями fps. Меньшее время вывода кадров означает меньшую задержку до расчета следующего кадра, поэтому чем меньше – тем лучше. Если расчет кадра будет выполняться длительное время, то весьма вероятно появление подергиваний и других артефактов.

Энергопотребление

Мы провели несколько тестов энергопотребления, при этом мы всегда измеряли уровень энергопотребления всей системы, а не только CPU.

• Cinebench 15 - Max-CPU
• Premiere Pro 4K (среднее энергопотребление на протяжении пяти минут)
• Энергопотребление в режиме бездействия (среднее энергопотребление на протяжении пяти минут)

Чтобы избежать возможных проблем под Windows с процессорами Ryzen, мы проводили тесты как с профилем "сбалансированный", так и с профилем "высокая производительность". Мы также провели тесты под нагрузкой монтажа видео Premiere Pro 4K. В режиме бездействия и под нагрузкой Premiere Pro 4K мы проводили измерения на протяжении пяти минут и брали средний результат.

Чудес по энергопотреблению от Threadripper с 16 ядрами мы не ожидали. Энергопотребление оказалось предсказуемо высоким. Причем уровень 240 Вт даже превышает показатель Intel Core i9-7900X, который использует "всего" 10 ядер. Как обычно, мы не видим проблемы в высоком уровне энергопотребления, если он сопровождается соответствующим уровнем производительности, а в режиме бездействия энергопотребление существенно снижается. Но Threadripper в наших тестах показал уровень энергопотребления более 70 Вт и в режиме бездействия. Что уже можно назвать недостатком, поскольку конкурирующая high-end платформа потребляла всего 42 Вт. В случае AMD отрыв слишком большой, вряд ли обновление BIOS сможет сэкономить 30 Вт.

Ниже приведены тесты, которые относятся к созданию контента: Adobe Lightroom 6 преобразует фотографии RAW в JPEG с различными фильтрами. В Photoshop CC 2017 мы использовали скрипт редактирования фотографии. Во втором тесте мы объединяли в панораму несколько фотографий высокого разрешения. В случае Adobe Premiere Pro 2017 мы монтировали и обрабатывали видео 4K из четырех источников с коррекцией цветов и другими фильтрами.

Процессор Threadripper весьма неплохо показал себя в начале наших тестов: в Premiere Pro 2017 он заметно обошел конкурентов, в других тестах мы получили заметное улучшение по сравнению с Ryzen 7 1800X. Прирост связан с более быстрым интерфейсом памяти (например, в Lightroom), а в Photoshop CC 2017 положительно сказалось число ядер и немного увеличенная частота в режиме XFR.

После создания контента перейдем к кодированию: мы использовали StaxRip для конвертации HD-видео в H.264 и H.265. Мы также провели измерения времени конвертации часа несжатого аудио в формат FLAC.

Здесь мы видим явную победу Threadripper – пусть даже по тесту конвертации WAV процессоры AMD занимают среднюю позицию. Все же здесь важна тактовая частота, а дополнительные ядра не сказываются. Процессор Threadripper оказался самым быстрым среди моделей Ryzen, но CPU Intel здесь показывают более высокий уровень производительности.

Тест Cinebench можно назвать классикой жанра, но на этот раз мы провели бенчмарки отдельно помимо одного общего результата. Пакет Blender тоже ориентирован на 3D-рендеринг. Оба теста оптимизированы под многопоточность, поэтому вперед выходят процессоры с большим числом ядер.

Данные сценарии отлично подходят для Threadripper. В тесте Cinebench 15 Multithreaded мы не видели столь высоких результатов без разгона. Но, опять же, процессоры Intel лучше показывают себя в однопоточных сценариях. Более высокие частоты XFR обеспечивают Threadripper преимущество по сравнению с Ryzen 7 1800X.

В тестах сжатия данных и шифрования мы использовали приложения, знакомые многим пользователям: мы архивировали 2 Гбайт данных с помощью 7Zip и WinRAR. Для тестов сжатия Zlib мы использовали AIDA64. Мы также провели тесты шифрования AES, Hash, VP8, Julia и Mandel.

Пара замечаний: Winrar не использует все ядра, поэтому модели Threadripper, как и процессоры Core i9-7900X, показывают себя не очень хорошо, они не могут раскрыть имеющийся потенциал. Но тест 7-Zip хорошо масштабируется в зависимости от числа потоков.

Мы также провели тест Jetstream под Chrome, в котором оценивается производительность системы в браузере, в том числе JavaScript. Мы использовали Microsoft Office 2016 для экспорта 1000 страниц в PDF. Также мы провели некоторые тесты Microsoft Excel, в том числе включающие известный алгоритм Монте-Карло.