正面硬钢英特尔,AMD第三代Ryzen处理器首发测试!

2017年Zen架构发布之后,AMD在处理器市场可谓是愈战愈勇。特别是在最近一年时间,AMD已经在全球多个市场获得了突破,销量甚至超过了英特尔。比如德国大型硬件销售商MINDFACTORY的统计数据显示,AMD已经连续10个月在销量上超过了英特尔,5月份AMD的份额甚至达到了66%,是英特尔的两倍。在日本市场上,AMD也创造了新的记录。在BCN Retail的统计数据中,6月份AMD处理器的销售份额达到了50.5%,实现了对英特尔的逆转。

这一趋势会继续保持吗?这个问题,要看双方在后续的产品规划上是否给力。在不久之前,AMD首先出招,推出了Zen 2架构,继续提升着产品的竞争力。那么,基于Zen 2架构的新一代7nm处理器究竟如何呢?

Zen 2架构的变革

从2017年的Zen架构,到2018年的Zen+,再到2019年的Zen 2架构,AMD在过去三年里保持了非常稳定的架构更新。

刚刚推出的Zen 2架构,制程工艺从Zen+的12nm升级到了最新的7nm工艺。工艺的提升,意味着更低的功耗、更高的频率,当然还有更低的成本。7nm工艺实现了晶体管密度翻番,与12nm工艺的第二代AMD锐龙处理器相比,第三代AMD锐龙处理器的CCX尺寸缩小了29%,从44mm²缩小到31mm²。

如果说制程工艺的提升更依赖台积电的技术升级,那么Zen 2架构在IPC方面的提升,以及新一代Infinity Fabric互连总线的应用,则充分体现了AMD在处理器设计方面的前瞻性和技术功底。

Zen 2架构的IPC(每时钟周期指令数)比Zen+提升了15%,这意味着在其他条件不变的情况下,仅仅是IPC的提升就可以让Zen 2架构处理器的单线程性能提升15%。而事实上,结合频率和制程的提升,Zen 2相比Zen+的单线程性能提升了21%。

其次是第二代Infinity Fabric互连总线的运用,其底层协议已经从PCIe 3.0升级到了PCIe 4.0,总线位宽从256-bit升级到了512-bit,新一代Infinity Fabric互连总线拥有更低的延迟以及翻倍的带宽。某种程度上,互连总线才是AMD能够实现Chiplet小核心多芯片设计的基础。

基于Zen 2架构的第三代锐龙处理器采用了1+1或者2+1的Chiplet多芯片组合。每个处理器内包括7nm工艺的1个或者2个CCD(CPU Complex Die),也就是CPU芯片。每个CCD内有两个CCX(CPU Complex),每个CCX内有四个物理核心,以及翻倍的16MB L3缓存。也就是说,单个CCD拥有32MB L3缓存。一个7nm的CCD的尺寸约为74mm²,包含39亿个晶体管。

除了CCD,在处理器内部还有1个单独的12nm工艺的I/O Die。尺寸约为125mm²,含有20.9亿个晶体管。其内部集成了I/O控制器和内存控制器。每个CCD通过高速数据总线与I/O Die通信,两个CCD之间没有直通。这种设计有助于保持不同核心之间的延迟一致,但是会延长不同Die上核心之间的数据传输时间。

为了尽量避免这方面的影响,Zen 2架构采用了新的TAGE分支预测器,强化了分支预测能力,将预测错误率降低了30%。同时,其微指令操作缓存提高了一倍,达到了4KB;每个CCD的L3缓存容量也提高了一倍,达到了32MB。AGU地址生成单元从两个增加到三个,改进了ALU和AGU调度程序的SMT公平性,这一系列改进都显著提高了数据访问效率。

总而言之,Zen 2架构相较Zen+架构的提升是全方位的,AMD对于Chiplet小核心多芯片设计的运用变得越来越纯熟。最典型的就是同样是16核心32线程处理器,相比之前巴掌大的线程撕裂者,第三代锐龙9 3950X已经是典型的消费级桌面处理器的模样了。

Zen 2架构的理论我们都知道了,那么真正的AMD第三代锐龙桌面处理器是怎样的呢?让我们一起来了解一下。

第三代锐龙桌面处理器的布局

目前公布的第三代AMD 锐龙桌面处理器共有六款,具体型号如下表所示。

其中顶级的锐龙9 3950X更像是上一代线程撕裂者的继承人,其官方价格也高达749美元。这样的价格只适合极少数狂热发烧友,真正的桌面消费主力其实是其它五款。

先说锐龙9 3900X,这是第三代锐龙处理器的高端型号,官方定价499美元,国内首发价格为3999元。从规格来看,12核心24线程对位的应该是英特尔酷睿i9 9920X;但是后者的价格高达万元以上,是前者的两倍半,对于玩家来说更像是概念产品,二者根本不具可比性。相对来说,价格相同的英特尔酷睿i9 9900K才是与AMD锐龙9 3900X定位相同的竞品,只不过二者的规格确实相差明显。

从规格来看,锐龙7 3700X的竞争对手是英特尔酷睿i7 9700K,不过锐龙7 3700X的价格明显更具优势。我们几乎可以确定,在公开销售后,AMD 锐龙7 3700X这款处理器将会凭借极高的性价比而成为主流玩家的首选。

当然,这种理论上的设想能否成为现实,还需要实际的测试数据来支撑。目前零镜网已经拿到了AMD锐龙9 3900X和锐龙7 3700X,并进行了针对性的测试,下面让我们一起来了解下两款处理器的实际表现。

测试的准备

在测试之前先说明一点,虽然第三代锐龙台式机处理器依然采用AM4插槽,并且可以在老平台上实现兼容,但是在接口规格方面和性能发挥方面,肯定会有所限制。为了保证性能的充分发挥,我们选择了基于X570芯片组的华擎X570 TAICHI以及技嘉X570 AORUS MASTER主板作为测试平台。

AMD计划把AM4插槽用到2020年,这种连续四年保持插槽统一的做法,极大地降低了玩家的负担。毕竟有些时候只要升级处理器就可以搞定的事情,为什么非要让玩家连主板一块儿更换呢?比如这次,如果不太在意PCIe 4.0的升级,那么X470主板也可以继续战斗。

存储方面,我们选择了HyperX Predator DDR4-4000 RGB 2×8GB套装,以及技嘉AORUS NVMe Gen4 SSD 2TB版本。高性能的内存和SSD,才能保证整套PC平台性能的充分发挥。

AMD 锐龙 3900X和锐龙 3700X两款处理器均搭载了Wraith Prism RGB原装散热器,无论是视觉效果还是散热能力,都可以满足平台标准频率下的性能发挥。

因为本次测试主要是为了展示第三代锐龙处理器和英特尔对比平台在非超频状态下的性能表现,也就是普通用户常规使用时的感受,因此我们没有使用高性能的水冷甚至液氮散热器对处理器进行性能压榨。如果读者们感兴趣,我们会在稍后进行水冷超频的性能测试。感兴趣的朋友还可以留言给我们来,对测试项目和测试首发进行点播。

锐龙9 3900X vs. 酷睿i9 9900K的核心碾压

我们通常使用CPU-Z查看处理器的基本信息,不过其自带的基准测试也能在一定程度上展示处理器的理论性能。我们分别测试了锐龙9 3900X、锐龙7 3700X、酷睿i9 9900K三款处理器的分数,成绩如:

从得分来看,锐龙9 3900X的多核性能一枝独秀,超出酷睿i9 9900K的成绩40%以上,而锐龙7 3700X的得分则与酷睿i9 9900K处于同一水平线上。单核性能方面,酷睿i9 9900K的频率优势得到了一定的展现,不过差距并不大;锐龙9 3900X和锐龙7 3700X的成绩相较上一代锐龙处理器有大幅度提升。

CineBench是我们最常用的测试CPU单核及多核性能的基准测试软件,其更侧重图形渲染性能。目前该软件已经更新到了R20版本,不过为了便于大家与原有平台对比,我们同时运行了R20和R15的测试。

从结果来看,锐龙9 3900X的CineBench R20多核性能得分超过了6900。请注意,这一成绩是我们在28℃室温、标配风冷散热器、标准ATX机箱正规装箱环境下测出的。考虑到AMD第三代锐龙处理器支持Precision Boost 2超频技术,其多核性能对于散热性能非常敏感。如果换装一体式水冷并保持在22℃室温下,锐龙9 3900X的得分将达到7100以上。

即便没有高性能液冷散热器和低温测试环境,但是在多核性能方面,拥有12核心24线程的锐龙9 3900X对8核16线程的酷睿i9 9900K完全是碾压。同样环境下,英特尔酷睿i9 9900K的得分不到4500,比AMD 锐龙9 3900X低了1/3左右。

需要强调的是单核性能,锐龙9 3900X常规环境下的成绩为520,与英特尔酷睿i9 9900K在同环境下的成绩一致。就成绩来看,锐龙9 3900X的单核性能已经赶上了英特尔高端产品。但是请注意,锐龙9 3900X的频率要比酷睿i9 9900K低400MHz左右,能有这样的成绩充分说明了Zen 2架构在IPC方面的优势。同样的差距在CineBench R15 CPU测试中也得到了充分的体现。

wPrime 2.1是一款通过算质数来测试处理器运算能力的软件,对多线程处理器能够较好的支持。当其计算线程与处理器线程一致的时候,能够获得最好的计算性能。测试结果充分证明了多核心处理器的优势,锐龙9 3900X的12核心24线程在wPrime中发挥出了巨大的威力,运算1024M位测试耗时低至57.951秒,而锐龙7 3700X和酷睿i9 9900K两款8核心16线程的处理器的耗时明显要更长一些。

PCMark 10是标准的平台测试项目,会受到存储、显卡、处理器等多方面的影响。我们尽量保持其平台统一,比如同样的内存频率以及显卡。同时,我们除了关注整体成绩外,还主要参考了与处理器性能相关性较高的生产力和数位内容创作等细项。从成绩来看,锐龙9 3900X在多数项目上都拥有明显的优势,充分展示了多核心的价值。锐龙 3700X的性能则稍逊于酷睿i9 9900K,但是差距不算大。

3DMark也是常用的平台基准测试,不过更偏向于游戏性能的测试,因此显卡会成为主要影响因素。我们在保持相同的AMD Radeon RX 5700 XT显卡的前提下,分别测试了三款处理器的CPU子项成绩。从得分来看,锐龙9 3900X和酷睿i9 9900K的成绩比较接近,前者稍微领先一些。

从各项测试结果来看,锐龙9 3900X的单核性能已经迎头赶上,与酷睿i9 9900K处于同一水平。锐龙7 3700X的单核性能因为频率以及内部只有一个CCD的缘故,受到了一些影响,因此单核性能要稍逊一些。但是即便如此,相比上一代的锐龙7 2700X,其单核性能也有接近20%的提升,与英特尔酷睿i7处理器旗鼓相当。

经过实际的测试,我们再按照价位来讨论处理器的竞争似乎已经没有必要。因为在同样价位下,第三代AMD锐龙桌面处理器在核心和线程数量方面拥有压倒性的优势。同样价位下,酷睿i9 9900K仅有8核心16线程,而锐龙9 3900X则拥有12核心24线程,其多核心性能优势非常明显。

零镜观点

Zen 2架构的推出,预示着AMD处理器的迭代正走在正确的道路上。首次运用于PC处理器上的7nm制程工艺,让AMD第一次在制造端相比英特尔获得了如此大的优势。加上AMD更擅长的Chiplet小核心多芯片技术,AMD在多核处理器的成本方面也开始占据优势地位。当然,还需要提到的是AMD在IPC方面的巨大进步,多达15%的提升带来的直接结果就是,AMD多核处理器在单核性能方面拥有了与英特尔正面竞争的实力。实际测试,也充分正面了这一点。

单核性能迎头赶上,多核心实现成本更低,这就使得第三代AMD 锐龙桌面处理器拥有了巨大的性价比优势。在国内市场,AMD 锐龙9 3700X首发价格就定在了2599元,还有预定20抵200,晒单返100元京东卡的活动,结算下来一颗AMD 锐龙9 3700X的到手价格只要2300元出头。而其竞争对手酷睿i7 9700K的价格还保持在3000元左右。

在这种情况下,玩家们会作何选择呢?过去我们还会纠结于游戏玩家如何选,工作电脑如何选,但是现在这个问题似乎已经不复存在了。

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