Новые AMD Ryzen на архитектуре Zen 3: сравниваем с предыдущим поколением, а также с Intel Core i9

Я планировал написать эту статью еще весной 2020-го, но постоянно откладывал её в дальний ящик. Хотелось бы сказать, что причиной тому «экологическая» ситуация в стране и мире, но на самом деле — желание накопить больше практического и тестового материала и, что поделать, безграничная прокрастинация. Теперь же, когда отдел маркетинга пишет мне чаще, чем кредиторы, и, по всей видимости, скоро начнет приходить домой справляться о самочувствии, я решил, что откладывать больше некуда. Тем более, что опыта накопилось достаточно, а AMD выпустил процессоры на новой архитектуре Zen 3.

Изначально в статье хотелось «столкнуть лбами» двух производителей — AMD и Intel. Но все сроки были упущены. Поэтому вместо того, чтобы явно сравнивать «красных» и «синих», протестируем два поколения Ryzen — на Zen 2 и Zen 3. Справедливости ради и об Интел не забудем. Тем более, что исторически мы всегда предлагали серверы именно на их процессорах — как серверных, так и десктопных. И статьи с тестами выпускали исключительно про них же. Монополия Intel в линейке представленных у нас конфигураций закончилась примерно год назад — в декабре 2019-го мы стали предлагать серверы на базе AMD Ryzen 7 3700X и AMD Ryzen 9 3900X, затем в октябре 2020-го к ним добавился AMD Ryzen 9 3950X, а в декабре 2020-го и AMD Ryzen 9 5900X.

В общем, я решил, что процессоры обоих производителей на тестовом стенде может и не совсем вовремя, но точно неплохо.

Из истории моего знакомства с AMD

Прежде, чем мы перейдем к тестам и графикам, я бы хотел немного отойти от основной темы. Если вы не сторонники ностальжи, можете смело пропустить эту часть. Кроме авторских воспоминаний об ушедшей молодости и моём опыте работы с компьютерами, в том числе и на процессорах AMD, тут ничего не будет.

Для меня знакомство с продукцией AMD началось в далёком 2006 году, когда я будучи студентом первого курса устроился подмастерьем в сервисный центр и стал «ремонтировать компухтеры». Тогда в моём «личном пользовании» находился домашний компьютер на процессоре Intel Pentium 4 531 на 3 ГГц, аж с Hyper-Threading. На фирменной материнской плате Intel, с SATA1, жёстким диском SATA на 80 Гб от Seagate и видеокартой ATI Radeon X300. На тот момент не самый топовый, но всё равно страшно крутой среди однокурсников компьютер, позволявший спокойно играть по сетке в CS 1.6.

Работая в сервисе, я впервые увидел компьютеры и ноутбуки на процессорах AMD (Athlon, Duron и Turion)— по моему субъективному мнению, в городе их было примерно 50/50 с машинами на Intel. К тому же периодически встречались x86-совместимые процессоры VIA и Cyrix. Приблизительно в это же время появилась легенда о том, что АМД греются и даже сгорают от перегрева, что было в общем-то недалеко от правды. К слову, сей факт позволил компании Intel успешно пройти «под радарами» потребителя со всем ворохом технических и маркетинговых косяков, которые наблюдались при переходе от Pentium 4 к Core 2 Duo.

Пользуясь служебным положением, я достаточно быстро собрал личный компьютер на процессоре Intel Core 2 Duo E7200 на сокете LGA775 и материнской плате Asus — так как десятками видел «материнки» Gigabyte на 478 сокете с прогаром в южном мосту. Меня всё устраивало, кроме того, что у процессора не было поддержки аппаратной виртуализации и появившийся тогда VirtualBox работал очень неспешно. Я перешёл на AMD Athlon II X2 и благодаря прямой и обратной совместимости сокетов имел шикарную возможность спокойно обновляться в течение пары лет. Intel этим похвастаться не мог.

Позже я пересел на AMD Phenom II X6, и это было что-то невероятное! Gentoo Linux, которая тогда была моей основной ОС, компилировалась меньше суток! Такой результат не удавалось получить никому из моих коллег на Intel Core 2 Quad. До опредёленного момента я считал, что это апофеоз компьютерной мысли. Пока поставщик не предложил новые AMD FX-8100 на микроархитектуре Bulldozer. Восемь ядер, не каких-то там жалких шесть! И я обновился… Скорость «пересборки мира» упала, а я узнал, что процессор может перегреваться на «боксовом» охлаждении. Позже я обновился ещё пару раз — FX-8150, FX-8300 — и остановился на AMD FX-8350 на микроархитектуре Piledriver, причём с обновлением материнской платы (сокет AM3+). Но это всё равно было уже не то. Поэтому в моей памяти линейка Phenom II X6 так и осталась лучшей у AMD на многие годы.

Время шло, юношеские прыщи сошли на нет, Gentoo Linux подвинула Fedora Linux, и необходимость в повседневном компиляте отпала. Я смирился с прошлым, обзавёлся семьей, и, как следствие, лишился возможности постоянного апгрейда личной техники. За выходом новых линеек AMD наблюдал уже без особого энтузиазма, а потом и вовсе переехал на продукцию компании Apple, закончил карьеру сервисника и админа локалхоста и потерял связь с десктопами. «История стала легендой, легенда — фарсом. А потом уже и анекдотов насочиняли».

И вот в 2018 году АМД выпускает новое поколение процессоров на архитектуре Zen. Я аж весь оживился: что-то новое после стольких лет стагнации. Уже тогда я работал тут, где работаю, и как писал выше, имел дело только с процессорами Intel. Правда, надеясь, что однажды мы станем предлагать конфигурации на базе AMD.

И вот моя призрачная надежда внезапно становится реальностью. Не без моего участия, естественно.

Вспоминая историю с FX-8100, начать было решено с Райзенов третьей тысячи, тесты которых показали, на мой взгляд, просто шикарные результаты. А теперь вышла новая линейка процессоров на архитектуре Zen 3, которую тоже не обошла участь быть протестированной.

Так вот, уважаемый читатель, отбрось субъективизм и скепсис. Потому что, несмотря на всю свою неподдельную любовь к процессорной продукции компании AMD, которая после многолетнего технического простоя начинает почти с нуля отвоёвывать рынок, я за объективный подход — за меня всё скажут результаты тестов.

Пара слов о техпроцессе и нанометрах

Многие, и мы в том числе, неоднократно сетовали на то, что Интел давно застрял на своих 14 нм. Доказательством тому были частые разговорчики типа: «А у АМД уже давно 7 нм. А скоро будет ещё меньше...». Я решил немного разобраться в вопросе, поэтому вот моя краткая ремарка о техпроцессе и влиянии заявленных нанометров на производительность процессора.
Важной характеристикой для сравнения техпроцессов всё же остается число транзисторов на квадратном миллиметре. То есть сколько в кристалле процессора простейших логических элементов. Дело в том, что техпроцесс говорит не о размере самого транзистора, а о размере одной из его частей — а именно затвора (насколько я себе это представляю). Остальные же составляющие элементы транзистора строго к величине техпроцесса не привязаны.

Ранее, на мой взгляд, до появления такой технология как FinFET, в которой стали использоваться трёхмерные, а не планарные транзисторы, ещё имело смысл сравнивать техпроцессы производителей, отталкиваясь от размеров транзистора. Но после производители пошли в разные стороны, разрабатывая собственные технологические решения. И «нанометры» из реального показателя превратились в абстрактный. При этом привычка сравнивать техпроцессы никуда не делась, хотя всё свелось к сравнению «мягкого с тёплым». Теперь ориентироваться на размер заявленного техпроцесса даже не столько бессмысленно, сколько не очень показательно. И стоит сравнивать совсем другие параметры.

Например, в этой статье автор даёт интересную таблицу по сравнению техпроцессов:


Источник www.hardwareluxx.ru

• Fin Pitch: расстояние между ребрами (эмиттер и коллектор) транзистора
• Min Metal Pitch: минимальное расстояние между двумя слоями металла
• Fin Height: высота ребер от подложки Si в слое оксида
• Fin Width: толщина ребер

Между транзисторами на подложке тоже есть расстояние. И, надо заметить, что оно различается у таких производителей, как Samsung, TSMC, Intel и GF, при одной и той же заявленной величине техпроцесса.

В итоге получается, что понятие техпроцесса в один прекрасный момент стало сугубо маркетинговым и не говорит, как в былые времена, о техническом преимуществе процессоров, у которых он меньше. Таким образом, техпроцесс TSMC 7nm FinFET, на котором изготавливаются два последних поколения процессоров AMD, нельзя с твёрдой уверенностью назвать лучшим относительно фирменного техпроцесса Intel 14 нм. Если хотите углубиться в тему, то вот вам одна интересная статья и познавательный видеоролик по этому поводу. А мы наконец-то переходим к тестированию.

Тестирование

В комментариях к предыдущей статье нас резонно упрекнули в использовании разных версий бенчмарков, что отражается на результатах тестов. Что тут сказать. Часто бывает так, что «патроны» только подвезли, а они уже кончились. В том смысле, что далеко не всегда есть возможность провести повторное тестирование для конкретных процессоров на актуальных версиях бенчмарков. Но в этот раз мне-таки удалось заполучить в руки полный боекомплект, поэтому далее сможете посмотреть не только результаты тестирования Geekbench четвертой версии, но и пятой.

И раз уж мы заговорили о том, что влияет на результаты тестирования, вспомнился мне один пример из жизни. Как-то одного метеоролога спросили в интервью «Скажите, что влияет на прогноз погоды?», он ответил — проще сказать, что не влияет. Так вот на результаты тестов не влияет фаза луны, но это не точно.

А если серьёзно, факторов, которые могут повлиять на итоговый результат тестирования, более чем достаточно. И это не только операционная система или дистрибутив Linux. Результат будет зависеть и от версии ядра ОС, версий системного софта, планок памяти, даже если они имеют одинаковые характеристики, чипсета, фаз питания процессора и их охлаждения, версии BIOS, версии бенчмарков, особенно пакета phoronix, обновление тестов которого происходят чаще, чем презентации Apple в 2020 году. Даже накопитель влияет, например, на прохождение теста phoronix Apache. В общем, масса условий, которые трудно повторить по прошествии времени. Поэтому по мере сил при тестировании стараемся создать максимально одинаковые условия для тех процессоров, результаты которых попадут в одну статью.

Особо хочу отметить следующий момент. Он относится в меньшей степени к процессорам Intel, много лет делающей рефреши одной и той же архитектуры, и в большей степени к процессорам AMD: после релиза процессоров первые результаты тестов хуже, чем результаты тех же тестов спустя год. Предполагаю, что это связано с добавлением поддержки соответствующих процессоров и оптимизаций в ядро, софт и бенчмарки. Именно поэтому сюда не попали результаты первых тестов процессоров AMD: они были хороши, но новые ещё лучше.
В этот раз мы всё перепроверили заново, чтобы читатель смог получить самые актуальные результаты тестов.

Итак, «что же сегодня попало в наши цепкие лапы?»

Во-первых, это два процессора AMD на архитектуре Zen 2 — Ryzen 9 3900X и Ryzen 9 3950X. Честнее было бы сравнивать их с девятой тысячей процессоров Интел — Core i9-9900K. Почти «одногодки» всё-таки. Но мы решили, что в сравнении примет участие другой представитель от Интела, а точнее Core i9-10900K, относительно топовый процессор для сокета 1151. С одной стороны, у нас уже есть сравнительные тесты i9-9900K и i9-10900K, с другой — оба этих процессора построены на одной архитектуре. Так что все честно.

Также мы решили протестировать свежие AMD пятой тысячи — платформы на их базе пополнили нашу линейку серверов совсем недавно, поэтому без традиционных тестов не обойтись. Проверять будем три процессора на архитектуре Zen 3: Ryzen 7 5800X, Ryzen 9 5900X, Ryzen 9 5950X.

Замечу, что мы сравниваем не просто процессоры одного производителя в виде рефрешей, как делали ранее. В этот раз у нас есть возможность, во-первых, сравнить процессоры двух разных производителей, а во-вторых, — процессоры одного производителя на двух разных архитектурах.

В случае сравнения Intel и AMD разное ВСЁ: производитель, ядерная архитектура, техпроцесс, процессорный кэш, как по объёмам, так и по архитектуре исполнения, количественное и качественное решение исполнения ядер, частота процессоров, количество вычислительных блоков. Единственное, что объединяет данные процессоры это архитектура x86/x86_64. И то технически это не совсем верно. В случае сравнения процессоров AMD разных поколений: это две разные ядерные архитектуры. Ну и, пожалуй, мы сейчас объединим их своими тестами.

Стоит сказать пару слов о третьей и пятой тысяче процессоров AMD. Как утверждает компания, в линейке Zen 3 ей удалось совершить ещё больший скачок в производительности, чем при выпуске предыдущих поколений Ryzen. Благодаря этому новинки, по мнению производителя, должны стать самыми быстрыми решениями на рынке не только в вычислительных задачах, но и в играх. В AMD заявляют, что серьёзно переработали архитектуру кристалла, что позволило без повышения базовых частот на том же техпроцессе поднять общую производительность до 19% относительно Zen 2. Ну, будем посмотреть.

Итак, в тестировании участвуют шесть процессоров:

• Intel Core i9-10900K,
• AMD Ryzen 9 3900X,
• AMD Ryzen 9 3950X,
• AMD Ryzen 7 5800X,
• AMD Ryzen 9 5900X,
• AMD Ryzen 9 5950X.

В тестировании использовались только одноюнитовые серверы (1U). Все процессоры охлаждаются жидкостным охлаждением (далее «водяное охлаждение», СВО, «вода», «водянка»).

Процессоры AMD охлаждаются «водой» в классическом исполнение для 1U платформ. Процессор Intel охлаждается продвинутым жидкостным охлаждением — кастомизированное решение собственного производства, о конфигурации которого мы по-прежнему не распространяемся. Иначе i9-10900K перегреваются. Ну хоть не горят.

Все тестовые экземпляры подведены под единый общий знаменатель: 1U, «вода», одинаковая оперативная память на частоте 2933, один и тот же накопитель данных. Память с частотой 2933 — это максимум для i9-10900K, при этом представленные «Рязани» поддерживают память и на 3200. А как известно, производительность AMD процессоров, в том числе в тестах, сильно зависит от частоты памяти. С нашей стороны это делается для того, чтобы, так сказать, сравнять шансы.

Процессоры AMD тестируются на одной и той же материнской плате с новым чипсетом.

И ещё один момент, на который хотелось бы обратить внимание.

Сравнение между собой процессоров AMD 9 3900X, AMD 9 3950X и AMD 9 5900X, AMD 9 5950X логично и понятно: последние правопреемники предыдущих. Но вот AMD 7 5800X выбивается из этого ряда. Дело в том, что в нашей тарифной линейке также присутствует AMD 7 3700X, который я с удовольствием бы сравнил с новым AMD 7 5800X. И это было бы также понятно. Увы, протестировать его в момент подготовки статьи возможности не было. Но раз есть результаты 5800Х, то почему бы ими не поделиться.


Тактико-технические характеристики платформ

Процессоры Intel i9-10900k

• Материнская плата: ASRockRack W480D4U
• Оперативная память: 32 Гб DDR4-2933 MT/s Kingston 2 штуки
• NVMe SSD-накопитель: 1 Тб Intel 665P

Процессоры AMD

• Материнская плата: ASRockRack X570D4U (bios beta)
• Оперативная память: 32 Гб DDR4-2933 MT/s Kingston 2 штуки
• NVMe SSD-накопитель: 1 Тб Intel 665P

Программная часть: ОС CentOS Linux 8 x86_64 (8.3.2011).
Ядро: 4.18.0-240.1.1.el8_3.x86_64
Внесённые оптимизации относительно штатной установки: добавлены опции запуска ядра elevator=noop selinux=0

Тестирование производится со всеми патчами от атак Spectre, Meltdown и Foreshadow, бэкпортироваными в данное ядро.

Список тестов, которые проводились:

1) Sysbench
2) Geekbench 4
3) Geekbench 5
4) Phoronix Test Suite

Результаты тестирования

5950Х лучше 3950Х — на 160%.
5900Х лучше 3900Х — на 166%.


5950Х лучше 3950Х — 23,3%.
5900Х лучше 3900Х — 20,7%.


5950Х лучше 3950Х —7,3%.
5900Х лучше 3900Х —8,7%.


5950Х лучше 3950Х —27,2%.
5900Х лучше 3900Х — 25,8%.


5950Х лучше 3950Х — 8,5%.
5900Х лучше 3900Х —10,8%.


5950Х проигрывает 3950Х — 1,1%.
5900Х лучше 3900Х — 0,2% (почти равны).


5950Х лучше 3950Х — 1,4%.
5900Х лучше 3900Х — 3,6%.


5950Х лучше 3950Х — 8,1%.
5900Х лучше 3900Х — 10,8%.


5950Х лучше 3950Х — 3,0%.
5900Х лучше 3900Х — 7,6%.


5950Х лучше 3950Х — 16,1%.
5900Х лучше 3900Х — 16,5%.


5950Х лучше 3950Х — 17,3%.
5900Х лучше 3900Х — 20,3%.


5950Х лучше 3950Х — 2,3%.
5900Х лучше 3900Х — 10,0%.


5950Х лучше 3950Х — 21,7%.
5900Х лучше 3900Х — 19,8%.



В целом, результаты получились предсказуемые — последнее поколение пятитысячных AMD уверенно обходит своих предшественников и оставляет далеко позади относительно свежие интеловские Core i9-10900K. При этом стоит отметить, что Ryzen 9 3950X из «третьей тысячи» показал себя весьма достойно — по результатам тестов Geekbench он занимает второе место после новинок, а в многопоточном тесте John the Ripper, который измеряет количество операций в секунду, обошел даже Ryzen 9 5950X.

Довольно интересно показал себя и Ryzen 7 5800X, ставший лидером не только по результатам тестов Geekbench как в однопоточном, так и в многопоточном режиме, но и в других тестах -— на кодирование аудиоданных (encode mp3) и на количество запросов в секунду (Apache). К серверам с этим процессором я бы порекомендовал присмотреться более внимательно. Особенно, для обработки медиаконтента или в качестве веб-сервера.

Ну и раз мы пообещали сравнение с Intel, то пару слов скажу и о них. Судя по результатам тестов, у i9-10900K есть шанс побороться за первенство в однопоточных тестах Geekbench (вероятнее всего, благодаря паре дополнительных ГГц), но только с AMD «третьей тысячи» — показатели «пятой тысячи» на порядок лучше. Причём даже «третья тысяча» делает i9-10900K в большинстве тестов.

Так как «секретариат партии» намекнул мне, что громкие ликования не в нашем стиле, просто спокойно выскажу свое мнение. На моя взгляд, Intel уже два года если и не является догоняющим, то как минимум идёт наравне с AMD в десктопном и игровом сегменте. Как только Intel выпускает новое поколение процессоров, AMD сразу «бьёт эту карту». По всей видимости, превосходству «синих» над «красными» приходит конец. «Красные» же, на мой взгляд, как Феникс — сгорели, когда выпустили серию FX, и переродились из пепла с выпуском Ryzen.

Как видите, моя неподдельная любовь к AMD вызвана не только романтическими чувствами, но и банальным холодным расчётом. Если вы следите за новостями, то, по данным от PassMark Software, в начале 2021 года компания AMD заняла 50,8% рынка процессоров для настольных ПК в мире. Доля Intel, соответственно, упала до 49,2%. Это значит, что конкуренция гигантов-производителей выходит на иной уровень, который будет держать в тонусе обе компании. Поэтому предполагаю, что 2021 год окажется не менее динамичным, чем ушедший 2020-й в плане прорывных новостей на рынке процессоров. Тем более, что обеим компаниям есть что улучшать — Intel-таки предстоит разобраться с техпроцессом 10 нм, а AMD, как минимум, решить проблемы с поставками, чтоб не получилось так, как в декабре, когда не все получили то, что заказали.

В тестировании использовались серверы на базе процессоров AMD Ryzen и Intel Core с 1dedic.ru. Выделенные серверы с этими процессорами можно собрать в конфигураторе и заказать со скидкой 7% на выбранный период оплаты — 1, 3, 6 или 12 месяцев по промокоду HABR1DEDIC21. Скидка не распространяется на дополнительные услуги, подключенные к серверу. Промокод действует до 28 февраля 2021 года.