AMD Ryzen con grafica Vega

Da oggi – 12 febbraio – possiamo condividere con voi tutti i dettagli della nuova generazione di Apu (accelerated processing unit) AMD Ryzen Vega – nome in codice Raven Ridge – equipaggiate con una Cpu Ryzen e una Gpu Radeon Vega. In redazione abbiamo avuto modo di provare entrambe i processori rilasciati al momento dall’azienda di Sunnyvale, ovvero il Ryzen 5 2400G e il Ryzen 3 2200G.

AMD rinnova così la propria linea di unità dotate di grafica integrata e indirizzate alla costruzione di computer desktop di fascia intermedia con prestazioni idonee sia alla produttività personale sia al gioco anche se con titoli non troppo impegnativi dal punto di vista computazionale.
Le piattaforme realizzate con questi processori consentono di ottenere costi competitivi, prestazioni complessive di buon livello e ingombri ridottissimi utilizzando piattaforme mini ITX. I due processori Ryzen 5 2400G e Ryzen 3 2200G si inseriscono nel listino prodotti Ryzen allargando l’offerta con soluzioni dotate di grafica integrata per competere con quanto offerto da Intel. I processori Intel Core di classe desktop, infatti, sono tutti dotati di un comparto grafico Intel HD Graphics integrato. L’offerta AMD è ora composta dai processori Ryzen Threadripper per il segmento HEDT di fascia più alta e da quelli Ryzen di classe 7, 5 e 3 per segmento desktop di largo consumo. Proprio in questo segmento si inseriscono le nuove unità Ryzen Vega che affiancano le Cpu pure con soluzioni dotate di grafica integrata.

L’offerta di processori desktop di AMD copre gran parte dei settori di mercato: nel segmento desktop i processori Ryzen standard disponibili nelle versioni 7, 5 e 3 sono ora affiancati dai modelli Ryzen 5 2400G e Ryzen 3 2200G dotati di grafica integrata di classe Radeon Vega. Il segmento di fascia alta è invece presidiato dalle soluzioni Ryzen Threadripper.

Il kit fornito da AMD

Per il lancio di questi processori, AMD ha fornito alla stampa un kit composto dai processori, una scheda madre e un set di moduli di memoria. Nel nostro caso, oltre ai due processori Ryzen 5 2400G e Ryzen 3 2200G abbiamo ricevuto una scheda madre MSI B350I Pro AC (formato mini ITX) e due moduli di memoria G.Skill (F4-3200C14D-16GFX) per un totale di 16 Gbyte e in grado di operare alla frequenza di 3.200 MHz.
Abbiamo così completato la configurazione di prova aggiungendo un disco Samsung 960 Pro in standard M.2 NVMe e un alimentatore. Come indicato da AMD, per le prove abbiamo utilizzato la versione 1709 – Readstone 3 – del sistema operativo Microsoft Windows 10 Pro, l’unica in grado di sfruttare in modo completo le funzionalità dei processori Ryzen con grafica Radeon Vega.

Architettura Zen

Zen è la microarchitettura introdotta da AMD nel corso del 2017 che ha permesso all’azienda di rilanciare la propria immagine come produttore di processori ad alte prestazioni. Si tratta di un’architettura progettata dalle fondamenta e con la quale AMD è riuscita a incrementare – rispetto alle precedenti soluzioni derivate dall’architettura Bulldozer – le prestazioni del singolo core facendo leva su tutte le soluzioni tecniche e tecnologiche disponibili oggi. I processori che utilizzano l’architettura Zen sono realizzati sfruttando il processo produttivo FinFET a 14 nanometri e, rispetto alle soluzioni passate sviluppate da Amd, offrono una maggiore efficienza energetica e un valore IPC (Instruction per Clock) significativamente superiore. Con Zen è stato abbandonato l’approccio CMT (Clustered Multi-Thread) utilizzato con l’architettura Bulldozer in favore della tecnologia SMT (Simultaneous Multi-Threading); questa permette a ogni core di eseguire due thread in simultanea come avviene, in modo simile, con la tecnologia Hyper-Threading di Intel. Come abbiamo sottolineato più volte all’interno dei nostri articoli dedicati ai processori Ryzen, uno dei punti in cui si nota il cambio di rotta dei progettisti Amd è la scelta di abbandonare il design del core con due unità per gli interi affiancate da una in virgola mobile di tipo condiviso, per tornare ad un approccio con una unità per gli interi e una in virgola mobile affiancate.

La microarchitettura Zen ha dato un nuovo equilibrio interno alle unità di calcolo e alle cache con lo scopo di ottimizzare le prestazioni e i consumi e di fornire prestazioni per singolo core superiori a quanto offerto dalla precedente microarchitettura Bulldozer.

Ciascun core è equipaggiato con una cache di primo livello (L1) – 64 Kbyte per le istruzioni e 32 Kbyte per i dati – e da una cache di secondo livello (L2) ampia 512 Kbyte. A differenza del passato, la cache di primo livello (L1) utilizzata nella microarchitettura Zen è di tipo write-back – come la cache di secondo livello (L2) – e non più di tipo write-through. Il meccanismo write-back prevede l’aggiornamento dei dati solo all’interno della cache e la scrittura in memoria solo quando necessario; tutto ciò permette di ottenere una latenza di accesso minore e una maggiore disponibilità di banda passante. La cache di terzo livello (L3) è, invece, del tipo victim cache: le informazioni in essa contenute sono quelle rimosse dalla cache di secondo livello (L2). In questo modo in caso di un mancato riscontro dei dati cercati dal core all’interno della cache di secondo livello viene eseguito un controllo all’interno della cache di terzo livello; se le informazioni cercate si trovano all’interno di quest’ultima il contenuto della zona della cache L3 viene scambiato con quello della cache L2. Qualora le informazioni non siano presenti nella cache L3 queste vengono recuperare e caricate nella cache L2, mentre il contenuto della zona della cache L2 viene spostato nella cache L3.

Cpu Ryzen

L’architettura Ryzen è un’architettura multi core che al suo interno è strutturata a partire da un modulo base denominato Core Complexes o CCX. Questo consta di quattro core assemblati tra loro in un unico gruppo e supportati da una cache di terzo livello (L3) da 4 o 8 Mbyte.

La base di tutti i processori basati sulla microarchitettura Zen consiste nel modulo CCX: questo raggruppa al suo interno quattro core Zen, l’infrastruttura delle cache di primo, secondo e terzo livello, così come la tecnologia di comunicazione Infinity Fabric.

Due moduli CCX possono quindi essere accoppiati in un singolo blocco all’interno del quale tutte le componenti sono connesse tra loro per mezzo della tecnologia Inifinty Fabric. Si tratta di un sistema di comunicazione basato su un insieme di bus, protocolli e controller con lo scopo di ampliare le potenzialità della precedente tecnologia Hypertransport.
Nel caso delle Apu Ryzen con grafica Radeon Vega è presente una singola unità CCX affiancata da 4 Mbyte di cache L3, mentre la tecnologia Infinity Fabric funge da ossatura di supporto per connettere tra di loro il modulo CCX e il core grafico Radeon Vega.

Questo schema mostra come è organizzato internamente un processore Ryzen Vega: il modulo CCX con core Zen e il modulo Gpu di classe Vega comunicano tra loro attraverso il bus Infinity Fabric. A questo sono collegati gli altri sottosistemi di comunicazione con la piattaforma che ospita il processore.

Gpu Radeon Vega

Il comparto grafico delle nuove Apu è derivato in modo diretto dall’architettura Radeon Vega impiegata per la produzione delle Gpu che equipaggiano gli acceleratori grafici discreti di classe Radeon RX Vega. Per questioni di bilancio energetico, di spazio e di prestazioni le Gpu Vega 11 e Vega 8, integrate rispettivamente nei processori Ryzen 5 2400G e Ryzen 3 2200G, sono una versione ridotta di quelle presenti sulle schede grafiche Radeon RX Vega 64 e RX Vega 56.

Lo schema della Gpu Vega 11 presente nel processore AMD Ryzen 5 2400G. La Gpu presente nel processore Ryzen 3 2200G è identica a livello di organizzazione, mentre le NCU scendono da 11 a 8.

A livello macroscopico le Gpu Radeon Vega integrate nei nuovi processori Ryzen riprendono quanto presente nelle Gpu Vega di classe superiore. In questo caso le due Gpu utilizzano rispettivamente 11 e 8 Compute Unit (CU) organizzate all’interno di un singolo compute engine (CE) o shader engine secondo la nomenclatura impiegata per descrivere le precedenti architetture. Il singolo compute engine è collegato a un motore geometrico, a un motore di rasterizzazione e alle unità Rop. A monte dell’architettura sono presenti un command processor, quattro unità Ace (Asynchronous Compute Engine) e due scheduler hardware.

Con Vega debuttano le NCU (next generation compute unit) in grado di eseguire 512 ops a 8 bit per clock, 256 ops a 16 bit per clock oppure 128 ops a 32 bit per clock. Ciascuna compute unit comprende al suo interno uno scheduler programmabile e condiviso che gestisce 4 unità vettoriali Simd (single instruction multiple data) – per un totale di 64 stream processor – e un’unità di calcolo scalare; ogni unità Simd dispone di un registro vettoriale dedicato da 64 Kbyte, mentre l’unità di calcolo scalare dispone di un registro da 4 Kbyte. All’interno di ogni modulo NCU sono presenti 64 Kbyte di memoria per lo scambio dati (Local Data Share) e una cache di primo livello (L1) da 16 Kbyte. La struttura del modulo NCU comprende inoltre 4 unità di texture, ognuna delle quali è affiancata da 4 unità per il fetch delle texture. Come abbiamo anticipato, i moduli NCU sono organizzati in blocchi logici denominati Compute Engine, ciascuno dei quali è collegato a un motore geometrico dedicato, a un’unità di rasterizzazione e 4 unità Rop in grado di lavorare 4 pixel per ogni ciclo di clock.

Ciascuna NCU o CU raggruppa al proprio interno 64 unità di calcolo vettoriali, un’unità di calcolo scalare, i registri temporanei per dati e istruzioni, cache locali e condivise e quattro unità di texture.

Le Gpu Vega integrate all’interno dei processori Ryzen si appoggiano alla memoria di sistema e non adottano quindi la tecnologia HBM2 utilizzata invece per le Gpu di classe Vega impiegate per la produzione degli acceleratori grafici discreti.

Ryzen 5 2400G e Ryzen 3 2200G

I due processori Ryzen 5 2400G e Ryzen 3 2200G condividono la medesima architettura di base composta da un singolo modulo CCX e da un modulo Gpu di classe Radeon Vega. A livello di Cpu entrambe le unità dispongono quindi di quattro core, ma solo nel caso del modello Ryzen 5 è stata abilitata la tecnologia SMT che permette di ottenere così il supporto all’esecuzione di 8 thread. La potenza di calcolo sul fronte della Cpu è quindi molto differente tra le due unità: nel caso del processore Ryzen 5 2400G troviamo 4 core fisici e supporto a 8 thread con una frequenza operativa standard di 3,6 GHz e turbo di 3,9 GHZ; nel caso del processore Ryzen 3 2200G il numero di core fisici e di thread eseguibili in simultanea è pari a 4, mentre le frequenze operative standard e turbo sono rispettivamente di 3,5 GHz e 3,7 GHz. A livello di Gpu, invece, la differenza è minore perché passando dal modello Ryzen 5 a quello Ryzen 3 il numero delle CU passa da un totale di 11 a un totale di 8. Anche qui è presente una differenza in termini di frequenza operativa: l’unità Vega 11 può raggiungere i 1.250 MHz, mentre quella Vega 8 si ferma a una frequenza massima di 1.100 MHz.

Insieme al numero delle unità CU cambia anche il numero delle unità di texture: poiché ciascuna CU integra quattro motori di texture si passa dalle 44 unità presenti sul Ryzen 5 2400G alle 32 presenti sul Ryzen 3 2200G. Non troviamo invece nessuna differenza a livello di unità Rop, in quanto entrambe le unità dispongono di un totale di 16 motori per la finalizzazione dei pixel.

Entrambi i processori supportano ufficialmente memoria DDR4 a 2.933 MHz su due canali, ma nelle nostre prove abbiamo sperimentato senza problemi la configurazione a 3.200 MHz con un discreto incremento di prestazioni e nessun tipo di intoppo sul fronte della stabilità.

Le prestazioni

Per la prova dei due processori abbiamo eseguito un’installazione pulita di Microsoft Windows 10 Pro (1709) e l’aggiornamento attraverso il sistema Windows Update. Abbiamo quindi installato i driver AMD forniti con il kit in modo da poter sfruttare al massimo delle potenzialità sia la componente Cpu Ryzen sia quella Gpu Vega.
Di seguito trovate un’anteprima dei risultati ottenuti nelle prime tornate di test sui nostri banchi di prova.

Stiamo ancora lavorando alla prova dei due processori e della piattaforma AMD Ryzen con grafica Vega nel suo complesso (l’aggiornamento di driver e bios è ancora in corso da parte di AMD e dei produttori delle schede madri) e nelle prossime ore aggiorneremo questa anteprima con i risultati definitivi e il nostro commento sulle prestazioni.

Stay tuned!

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