AMD Ryzen 5 2400G: обзор процессора Zen с графикой Vega. Часть 1 – THG.RU

Обзор процессора AMD Ryzen 5 2400G | Введение

Необычайно популярный процессор Intel Core i5 8400 доступен с большой скидкой!

Геймеры с ограниченными средствами прекрасно знают, что существует не так много вариантов приобретения доступных платформ с приемлемой производительностью, особенно в условиях, когда видеокарты среднего класса буквально сметаются с полок магазинов, чтобы оказаться в ригах майнеров криптовалют. В AMD задались целью дать этой категории пользователей решение “всё в одном” на основе новой версии того, что ранее было известно как APU — “ускоренное вычислительное устройство”. И хотя сегодня они избегают употреблять это название, новые чипы Raven Ridge, совсем как предшествующие им APU, объединяют в себе центральный процессор, графический процессор, контроллер памяти и ускорители финсированных функций. Флагманский Ryzen 5 2400G, который мы тестируем сегодня, оснащён четырьмя ядрами Zen с поддержкой многопоточности SMT и 11 вычислительными блоками Radeon Vega, обеспечивающие производительность до 1,76 Тфлопс. По данным AMD, это достаточно быстро, чтобы запускать игры класса AAA в разрешении 1080p на низких настройках качества.

Семейство Raven Ridge выходит после появившихся в прошлом году Summit Ridge, в которых мы познакомились с архитектурой AMD Zen, реализованной в процессорах без встроенной графики. Кристалл Zeppelin, состоящий из 4,8 миллиарда транзисторов, позволил AMD разместить на нём 8 ядер, большой объём кэш-памяти и множество линий PCI Express в интерфейсе для Socket AM4. Но для его использования непременно требовалась дискретная видеокарта. Разумеется, он не подходил тем, кто ориентируется на встроенную графику, и до последнего момента, таким потребителям приходилось выбирать между современными процессорами Intel Core и устаревшими APU Bristol Ridge с ядрами Excavator и графикой на базе GCN 3.0.

Очевидно, что архитектуре AMD Zen был необходим компаньон, и графическая архитектура Vega стала логичным выбором для модернизации модельного ряда. И хотя энтузиасты испытывают смешанные чувства к видеокартам Radeon RX Vega 64 и 56, мы скоро увидим, что эта архитектура особенно хорошо работает в качестве интегрированной графики. В качестве доказательства вспомним, что даже Intel решила использовать её в своих чипах Kaby Lake-G.

Сейчас просто идеальный момент для появления на рынке Raven Ridge. Мы переживаем самый суровый дефицит видеокарт, поскольку майнеры криптовалют массово скупают дискретные ускорители для постройки систем для майнинга Эфира и других альтернативных криптовалют. В результате компьютерным геймерам приходится рассматривать менее дорогое оборудование, чтобы пережить время, пока дискретное видео не станет снова доступным. И те, кто выберет Raven Ridge, определённо получат массу удовольствия, поскольку, по результатам наших тестов, эти процессоры одинаково хорошо подходят как оверклокерам, так и энтузиастам.

Обзор процессора AMD Ryzen 5 2400G | Взбираясь на “Воронью гряду”

По крайней мере, на старте, Raven Ridge доступен в двух модификациях. Упомянутый выше флагманский Ryzen 5 2400G оснащён четырьмя ядрами с технологией одновременной многопоточности SMT и 11 вычислительными блоками Vega, состоящими в сумме из 704 потоковых процессоров. Рекомендованная цена этого процессора составляет порядка $170.

Существует также младший Ryzen 3 2200G с четырьмя физическими ядрами без SMT и восемью блоками Vega c 512 потоковыми процессорами за $100. В AMD позиционируют эту модель как процессор для массового киберспорта, заинтересованного в играх на разрешении 720p.

Обе модели Raven Ridge подтверждают обещание AMD о поддержке платформы AM4 до 2020 года: их можно устанавливать в стандартные разъёмы Socket AM4 на материнских платах, оснащённых видеовыходами. Разумеется, уже выпущенным платам для распознавания этих чипов потребуется обновление прошивки, но в новых моделях появится логотип Ryzen Desktop 2000 Ready, свидетельствующей о полной совместимости.

Обзор процессора AMD Ryzen 5 2400G | Технические характеристики

В AMD продолжают следовать своему ключевому преимуществу, оснащая все модели процессоров разблокированным множителем. А теперь вы можете разгонять ещё и встроенную графику. Модернизированный контроллер памяти официально поддерживает двухканальные наборы DDR4-2933 (в предыдущих поколениях – до DDR4-2666) и также располагает улучшенными возможностями разгона. Это важное улучшение для достижения максимальной производительности на “системе на чипе”, сильно зависящей от пропускной способности.

Интересно, что эти новые процессоры заменят выпускающиеся сегодня Ryzen 5 1400 и Ryzen 3 1200. Самые заметные отличия между ними сводятся к четырёхъядерной конструкции модуля CCX (Core Complex) и техпроцессу AMD 14nm+. В уходящих моделях устанавливались два модуля CCX, не оставляющие на кристалле места для размещения интегрированной графики.

Переход к использованию одного модуля CCX устраняет необходимость в организации связи между удалёнными группами ядер, так что задержки доступа к памяти и кэш-памяти стали меньше по сравнению с другими чипами семейства Ryzen. Ранее на каждом CCX устанавливалось по 8 Мбайт кэш-памяти. Объём L3 на новом CCX у Raven Ridge сокращён до 4 Мбайт. К счастью, для игр имеет большее значение величина задержки, а не объём кэш-памяти. Впрочем, мы подробнее изучим результаты такого сокращения в процессе тестирования.

В AMD также утверждают, что техпроцесс 14nm+ стал более эффективным, чем раньше, и позволяет добиваться более высоких рабочих частот. Вполне очевидно, что у обеих новых Ryzen базовые частоты стали на 400 МГц выше, чем у Ryzen 5 1400 и Ryzen 3 1200. Более того, в старых чипах использовалась функция Precision Boost, работающая с двумя ядрами, но в новых моделях реализован более изощрённый многоядерный алгоритм Precision Boost 2, позволяющий поднимать частоты на величину до 500 МГц.

В чипах Raven Ridge всё так же реализован контроллер PCI Express 3.0. Вы получаете четыре выделенных линии на чипсет и ещё четыре линии для подключения накопителей на базе PCI Express. Для установки дискретной графики дополнительно доступны восемь диний, что, к сожалению, шаг назад по сравнению с Summit Ridge, в которых процессор обеспечивает 16 дополнительных линий. Но, конечно, вряд ли кто-то собирает многокарточные конфигурации на платформе начального уровня.

Интересная ситуация сложилась с ценами. У Ryzen 5 2400G столько же ядер и потоков, и та же цена, что у Ryzen 5 1400, но теперь в его состав входит интегрированная графика. То же самое касается и Ryzen 3 2200G и Ryzen 3 1200, хотя в этом случае за Raven Ridge вы даже заплатите на $10 меньше. Тем самым, Ryzen 3 2200G будет конкурировать с некоторыми процессорами Intel Pentium. Обе модели Raven Ridge комплектуются штатной системой охлаждения на 65 Вт.

У Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G тот же самый рейтинг TDP 65 Вт, что и у Ryzen 5 1400 и Ryzen 3 1200. Это значит, что замена двух CCX на один с дополнительным набором вычислительных блоков привела к снижению энергопотребления. В AMD отмечают, что ко всем материнским платам на AM4, даже в форм-факторе ITX, предъявляется базовое требование выдерживать чипы с TDP 95 Вт. Тем самым у нас остаётся ещё большой запас для разгона. В апреле мы также ожидаем появления системных плат серии 400, одновременно с чипами Zen+. Эти платы будут дешевле нынешних, и мы ожидаем, что они будут иметь меньшее энергопотребление, улучшенную пропускную способность шин USB, улучшенное распределение мощности и оптимизированное расположение памяти. Все существующие модели Ryzen будут совместимы с новыми платами.

Как мы уже упоминали, в AMD не желают называть процессоры Raven Bridge старой аббревиатурой APU, возможно, чтобы избежать предубеждённого отношения из-за посредственной производительности предшествующих поколений. И, к чести AMD, Raven Ridge действительно совсем иной зверь. Теперь они называют флагман этой серии “AMD Ryzen 5 2400G с графикой Radeon Vega”. Впрочеме, неважно, как его будете называть вы, 2400G это просто мощный чип за $170.

Обзор процессора AMD Ryzen 5 2400G | Кристалл Raven Ridge: Zen, познакомьтесь с Vega

Мы не будем подробно останавливаться на многократно описанных особенностях микроархитектуры Zen и отсылаем интересующихся к предыдущим обзорам (например, к этому). Но чтобы лучше понимать работу Raven Ridge, нужно освежить в памяти информацию о кристалле Zeppelin, который и прославил семейство Ryzen.

Итак, микроархитектура Zen построена на базе четырёхъядерных модулей CCX. Каждый модуль оснащён 8 Мбайтами кэш-памяти L3, разделённой на четыре части. Два CCX (один из них мы обвели зелёным) составляют восьмиядерный кристалл Zeppelin. До последнего времени все процессоры Ryzen имели одинаковую конструкцию, вне зависимости от количества активных ядер.

Модули CCX связаны друг с другом и с контроллерами памяти по шине AMD Infinity Fabric, представляющей собой оптимизированную версию HyperTransport. Фактически, перед нами два четырёхъядерных процессора, объединённых на одном кристалле шиной, которая также передаёт трафик от северного моста и устройств PCI Express.

В Raven Ridge второй модуль CCX заменён графическим процессором, и теперь кристалл разделяется между одним CCX, графикой Vega и “обвязкой”, включающей в себя контроллер Infinity, шину Infinity Fabric, а также интерфейсы ввода-вывода и системы. И если на кристалле Zeppelin площадью 213 кв. мм расположены 4,8 миллиарда транзисторов, то на Raven Ridge (см. фото ниже) площадью 209,8 кв. мм размещены уже 4,94 миллиарда транзисторов.

В отличие от предыдущих чипов семейства Ryzen, здесь все четыре вычислительных ядра расположены в одном CCX (оранжевый блок слева на верхнем фото). Это значит, что приложению, работающему на нескольких ядрах, не нужно использовать шину Infinity Fabric для коммуникации между ядрами и кэш-памятью. Из предыдущих тестов нам известно что работа через Infinity Fabric с “удалёнными” ядрами и кэш-памятью может негативно сказаться на производительности в приложениях, чувствительных к задержкам — таких, как игры. Единственный CCX в Raven Ridge должен действовать лучше в подобных ситуациях.

Мы обвели четырёхъядерные CCX зелёными прямоугольниками. Как и на приведённом выше изображении кристалла Zeppelin, в центре CCX Raven Ridge расположены вертикальные ряды кэш-памяти L3. У CCX Zeppelin четыре ряда таких блоков, которые образуют 8 Мбайт, у Raven Ridge CCX лишь два ряда, в сумме составляющие 4 Мбайта. Это значит, что установленный в Raven Ridge объём кэша третьего уровня — это вовсе не произвольное ограничение в силу маркетинговых соображений, а сознательный конструктивный выбор.

В оранжевом блоке в верхнем левом углу Raven Ridge находятся цепи внутренних соединений и блоки управления — там же они расположены и у Zeppelin. Однако контроллеры памяти DDR4 и цепи ввода-вывода по краям кристалла переехали в другие места. Заметна проведённая работа по разводке нового кристалла, и хотя сами ядра выглядят идентичными, конструкция CCX совершенно новая.

Для соединения ядер ЦП и вычислительных блоков (CU) Vega в процессорах Raven Ridge применяется шина Infinity Fabric (синий блок справа). Однако по сути это просто протокол. То есть, она может проходить через разные физические соединения — интерпозеры, дорожки печатной платы или внутренние линии PCI Express. Можно догадаться, что этот протокол работает через внутреннюю шину PCI Express и что графический процессор использует часть доступных соединений, тем самым урезая число внешний линий до восьми. Мы вполне допускаем, что снижение числа внешних линий PCI Express с 16 до 8 был также сознательным конструктивным решением, как и в случае с объёмом L3.

Как мы продемонстрировали в тесте AMD Ryzen Threadripper 1950X, повышение частоты системной памяти также повышает пропускную способность Infinity Fabric, ускоряя передачу данных между ядрами ЦП и вычислительными блоками. В результате графика Vega получит значительные преимущества от увеличения пропускной способности памяти, так что вам наверняка захочется повысить насколько возможно частоту DDR4, чтобы добиться наилучшей производительности.

К сожалению, мы пока не имеем возможности замерить улучшение времени задержек Infinity Fabric имеющимися средствами, хотя и работаем над решением проблемы. Между тем, мы провели несколько тестов новой иерархии кэш-памяти. Несмотря на уменьшенный объём L3 в Ryzen 5 2400G, изменённая конструкция позволяет надеяться на некоторое ускорение.

Задержки памяти — Последовательный доступ, нс (меньше — лучше)

Задержки памяти — Полный произвольный доступ, нс (меньше — лучше)

Задержки памяти — Внутристраничный произвольный доступ, нс (меньше — лучше)

Пропускная способность кэш-памяти, многопоточный режим, Мбайт/с (больше — лучше)

Задержки памяти — Последовательный доступ, нс (меньше — лучше)

Задержки памяти — Внутристраничный произвольный доступ, нс (меньше — лучше)

Задержки памяти — Полный произвольный доступ, нс (меньше — лучше)

Пропускная способность кэш-памяти, однопоточный режим, Гбайт/с (больше — лучше)

Пропускная способность кэш-памяти Ryzen 5 2400G в однопоточном режиме остаётся сравнимой с Ryzen предыдущего поколения. Однако в многопоточном режиме она существенно снижается из-за меньшего числа отвечающих областей.

Новая одномодульная конструкция Raven Ridge и прочие изменения привели к наименьшим задержкам в кэш-памяти уровней L2 и L3, зафиксированным нами в процессорах Ryzen. Это верный признак того, что можно ожидать улучшений в приложениях, чувствительных к задержкам. Тенденция сохраняется при всех трёх типах доступа к данным. Чтобы показать задержки основной памяти мы также приводим растянутые версии графиков. 2400G превосходит соперников в тестах на последовательный и произвольный доступ к основной памяти.

Обзор процессора AMD Ryzen 5 2400G | 14nm+ и Precision Boost 2

По информации AMD, техпроцесс 14nm+ обеспечивает большую плотность и большую энергоэффективность, чем используемый ранее техпроцесс 14nm. Однако в компании не предоставляют особых аргументов в пользу таких утверждений. Проясним, что это не тот 12-нанометровый LP-техпроцесс GlobalFoundries, на который AMD перейдёт в апреле с презентацией процессоров Zen+. Эта новая технология должна дать ещё больший прирост производительности, чем текущая 14nm+ LPP FinFET.

Нам известно, что техпроцесс 14nm+ позволяет добиваться повышенных частот при неизменном напряжении, что в AMD использовали для увеличения базовых и турбо-частот. Была также улучшена технология Precision Boost 2, которую можно сравнить с многоядерной технологией Turbo Boost от Intel.

Precision Boost 2 представляет собой DVFS-решение (Dynamic Voltage Frequency Scaling — динамическое масштабирование напряжения и частоты), предназначенное для повышение производительности в многопоточных нагрузках. В обычных процессорах Ryzen реализовано повышение частоты либо только для двух, либо сразу для всех ядер. Однако алгоритмы Precision Boost 2 способны работать с любым количеством активных потоков — от одного до восьми, что позволит укрепить и без того сильное архитектурное преимущество многопоточного Ryzen 5 2400G. Частота и напряжение каждого ядра может теперь регулироваться независимо. (В прошлом в процессорах Ryzen эти настройки регулировались только для всего модуля CCX в целом).

Эта технология должна помочь в условиях, когда сравнительно лёгкие потоки сохраняют активность прочих ядер. Эти лёгкие потоки не используют заданное ядро полностью, но поскольку оно тем не менее над чем-то работает, оно может заставить процессор перейти из двуядерного турборежима на более медленную частоту для всех ядер.

Таким поведением славятся игровые движки, которые частенько запускают несколько вспомогательных потоков (например, звук) на разных ядрах.

В AMD не оглашают список сочетаний турбочастот и напряжений, поскольку этот алгоритм приспосабливается к конкретным условиям и будет давать разные частоты в зависимости от температуры, напряжения и нагрузки. И это не удивляет — Intel также прекратила публиковать коэффициенты Turbo Boost по тем же причинам.

Precision Boost 2 сложнейшим образом связан с функциональностью пакета AMD SenseMI. К примеру, функция Pure Power задействует массив из 1000 датчиков для отслеживания критических параметров, что позволяет изменять настройки в реальном времени. Вся эта информация передаётся по шине Infinity Fabric. Интерфейс управления и передачи данных обслуживает шесть разных клиентов в этой “системе на чипе”, среди которых мультимедийный движок, интерфейс дисплея, контроллеры памяти DDR4, хаб ввода-вывода и системных интерфейсов, вычислительные ядра ЦП и ГП.

В AMD разделили Infinity Fabric по уровням управления и передачи данных для оптимизации производительности и минимизации интервалов (1 мс) для телеметрических данных в реальном времени.

Обзор процессора AMD Ryzen 5 2400G | Улучшения энергоэффективности

Как и в любом продукте, рассчитанном на мобильные приложения, питание играет первостепенную роль. “Системы на чипе” Raven Ridge способны отключать различные блоки для снижения энергопотребления. В чипе также используются внутренние и внешние (на материнской плате) стабилизаторы напряжения, которые поддерживают связь друг с другом, но действуют независимо. Это позволяет процессору отключать стабилизатор тогда, когда он не нужен, и переводит процессор в режим пониженного питания.

В процессорах Intel Kaby Lake и AMD Bristol Ridge реализованы две шины питания, одна из которых выделена для ЦП, а другая — для интегрированного видео. В Raven Ridge используется единая шина для обеих областей, что позволяет распределять питание. “Система на чипе” выделяет больше мощности тем областям, которые находятся под более тяжёлой нагрузкой, с целью повышения их производительности.

Для отключения отдельных областей чипа требуется быстрое время выхода из этого режима. Другими словами, если вы погружаете ядро в режим сна, вы хотите, чтобы в случае необходимости оно быстро “проснулось”. В AMD реализовали такую схему быстрого выхода, чтобы отключение питания не влияло на опыт взаимодействия пользователя с системой.

Обзор процессора AMD Ryzen 5 2400G | Возможности “системы на чипе” и Vega

Подключение “системы на чипе” к чипсету

Как мы уже говорили, Raven Ridge выделяет восемь линий PCI Express 3.0 для подключения внешней дискретной графики, а также четыре линии общего назначения. Впрочем, это ничего не меняет. Современные видеокарты (даже высшего класса) не используют в полной мере пропускную способность PCI Express. Кроме того, у этих процессоров есть мощное встроенное видео.

У процессора Ryzen 5 2400G также есть встроенные контроллеры USB и SATA, которые дополняют интерфейсы, предлагаемые в чипсетах X370, B350 или A320.

Дисплей

Raven Ridge поддерживает технологию FreeSync на совместимых мониторах и материнских платах. Он также поддерживает HDCP 1.4/2.2 для стриминга контента 4K+HDR. В третьем квартале AMD планируют выпустить графический драйвер PlayReady 3.0 DRM, который потребуется для стриминга 4K-контента из Netflix. Поддерживается также беспроводное подключением мониторов через Miracast.

Новые процессоры могут похвастаться широким диапазонов функций кодирования и декодирования видео с аппаратным ускорением, работающих на базе Vega Video Core Next. Самый близкий конкурент — Intel UHD Graphics 630, у которого более широкий спектр форматов кодирования с аппаратным ускорением, включая MPEG-2, VP8 и VP9 8-бит. Зато AMD поддерживает декодирование VP9 10-бит, чего нет у Intel.

Графикa Vega

Мы уже подробно описывали графический движок Vega в обзоре AMD Radeon Vega RX 64 8 GB, так что желающим освежить в памяти подробности мы рекомендуем обратиться к нему.

В Ryzen 5 2400G используется графический движок на базе Vega с 11 вычислительным блоками (CU), а в бюджетном Ryzen 3 2200G — с 8 CU. 2400G оснащён 44 текстурными блоками (по четыре на каждый CU), 704 потоковыми процессорами и 16 ROP. Это впечатляющий список ресурсов для графике, размещённой на одном кристалле с четырёхъядерном ЦП. Но, конечно, это совсем немного по сравнению с 4096 потоковыми процессорами Radeon RX Vega 64.

В AMD используют тот же самый кристалл Raven Ridge как для десктопных, так и для мобильных процессоров. В частности, Ryzen 5 2400G очень похож на Ryzen Mobile 7 2700U, только у 2400G на один CU больше. У него также более низкая рабочая частота графики 1250 МГц по сравнению с 1300 МГц у 2700U.

Как у Ryzen 3 2200G, так и у Ryzen Mobile 5 2500U по восемь вычислительных блоков, и у них одна и та же пиковая рабочая частота 1100 МГц.

Разумеется, неизбежны сравнения с семейством Intel Kaby Lake-G. Эти чипы от Intel оснащаются двумя типами графики Radeon Vega RX: в моделях с TDP 100 Вт устанавливается движок с индексом GH, а в моделях с TDP 65 Вт — движок GL.

В варианте GH мы получаем 24 CU и 1536 потоковых процессоров, базовую частоту 1063 МГц с разгоном до 1190 МГц и 4 Гбайт памяти HBM2 (стек 4-hi), подключённой к нему напрямую по технологии Intel EMIB. Пиковая производительность достигает 3,7 Тфлопс, у 2400G она составляет 1,76 Тфлопс.

Младшая версия GL оснащена 20 CU, она работает на частотах 931/1011 МГц и располагает теми же самыми 4 Гбайтами памяти HBM2. Пиковая производительность — 2,6 Тфлопс, у 2200G — 1,126 Тфлопс.

Не считая большего количества CU, Intel Kaby Lake-G получают преимущества за счёт памяти HBM2 с её высокой пропускной способностью. Raven Ridge работает с гораздо более медленной системной памятью DDR4. И хотя разгон должен повысить штатную производительность графики AMD, Intel будет в любом случае лидировать по фреймрейту.

В качестве отступления, напомним, что на CES 2018 AMD анонсировала чипы Radeon Vega Mobile, в которых используется память HBM2 и которые имеют ту же самую монтажную толщину 1,7 мм, что и процессоры Intel Kaby Lake-G. А поскольку чипы Intel ориентированы на форм-фактор Intel NUC, есть шанс, что AMD выпустит что-то подобное и для настольных ПК. Это даст вычислительным блокам намного больше пропускной способности, если в AMD решат встраивать такое решение в процессоры класса High-End. Здесь также возникает вопрос, сделают ли в Intel доступной для AMD технологию EMIB.

Вторую часть обзора процессора AMD Ryzen 5 2400G читайте на сайте THG.ru в ближайшее время.