Amd ha cominciato a lavorare sull’architettura Zen nell’ormai lontano 2012, ma ha svelato i primi dettagli del progetto solo nel 2015. Dopo una lunga attesa debutta oggi la nuova linea di processori Amd Ryzen basati sull’architettura Zen. Si tratta dell’annuncio di maggior portata degli ultimi cinque anni per Amd perché questa architettura è stata progettata dalle fondamenta per offrire un significativo incremento di prestazioni rispetto a quella Bulldozer di precedente generazione.
Prima di dedicarci in modo analitico e dettagliato di Ryzen, vogliamo sottolineare come la notizia ha una rilevanza particolare per il mercato e per gli utenti finali in quanto segna come il ritorno deciso di Amd a competere con la rivale Intel sul fronte delle prestazioni e sulle piattaforme desktop di fascia alta.
La linea di processori Ryzen – il cui nome in codice è Summit Ridge – sarà articolata in più serie: Ryzen 7, Ryzen 5 e Ryzen 3. Oggi debuttano i tre modelli Ryzen 7 di fascia più alta, mentre per le altre serie sarà necessario attendere la seconda parte dell’anno.
La serie Ryzen 7 comprende tre processori: Ryzen 7 1800X, Ryzen 7 1700X e Ryzen 7 1700. Tutti e tre i modelli dispongono di 8 core fisici e sono in grado di gestire fino a 16 thread in simultanea, sono dotati del medesimo quantitativo di memoria cache e, soprattutto, sono caratterizzati da prestazioni e prezzi in grado di catalizzare l’attenzione di tutti. Amd, infatti, punta diretta al segmento HEDT (High End Desktop) dove i processori Intel della serie Extreme Edition regnano incontrastati da anni, definendo prestazioni di riferimento e dettando il prezzo da pagare per prestazioni di classe premium. Se ciò non bastasse la mossa di Amd potrebbe dare uno scossone anche al segmento dei processori desktop di classe quad core di Intel dove due mesi fa ha debuttato la nuova linea di modelli con architettura Kaby Lake. In questo caso, infatti, sebbene Intel offra processori con frequenze operative sensibilmente maggiori, Amd può contare sul fatto di mettere a disposizione dell’utente il doppio dei core fisici – otto contro quattro – e di offrire quindi una soluzione estremamente allettante per chi cerca una piattaforma in grado di eseguire più applicazioni in simultanea (pensate ai videogiocatori che desiderano fare streaming e che hanno bisogno di core disponibili per la codifica video nello stesso momento in cui giocano).
In questa slide potete vedere come Amd intende posizionare i processori Ryzen 7 rispetto all’offerta di Intel.
In redazione abbiamo ricevuto il primo kit Amd composto da un processore Ryzen 7 1800X e da una scheda madre Asus Crosshaird VI basata sul chipset Amd X370. In questo articolo vi presentiamo un’anteprima delle nostre prove, ricordandovi che sul prossimo numero di PC Professionale troverete la prova completa di tutti e tre i processori della serie Ryzen 7. I campioni di Ryzen 7 1700X e di Ryzen 7 1700 sono infatti in viaggio e dovrebbero arrivare nei prossimi giorni.
L’architettura di Ryzen
Come abbiamo detto Zen è un’architettura completamente nuova e che punta a rilanciare Amd nel settore dei processori ad alte prestazioni. L’obiettivo principale dei progettisti è stato quello di incrementare le prestazioni del singolo core facendo leva su tutte le soluzioni tecniche e tecnologiche disponibili oggi. L’architettura è realizzata sfruttando il processo produttivo FinFET a 14 nanometri e rispetto alle soluzioni passate sviluppate da Amd è in grado di offrire 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 a come avviene, in modo simile, con la tecnologia Hyper-Threading di Intel.
La struttura interna di un singolo core dell’architettura Zen di Ryzen.
Uno dei punti in cui si nota il cambio di rotta dei progettisti Amd è stata 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. Questo ha contribuito a risolvere il problema del deficit ti prestazioni dell’architettura Bulldozer con quelle applicazioni fortemente dipendenti dall’unità in virgola mobile.
A tutto ciò si aggiunge il nuovo sistema di gestione della cache di primo livello (L1): Zen utilizza un sistema di tipo write-back 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.
Le cache L1 e L2 hanno, sulla carta, prestazioni fino a due volte superiori a quelle delll’architettura Bulldozer, mentre la cache di terzo livello (L3) ha prestazioni fino a cinque volte più veloci. Tutti i processori della serie Ryzen 7 dispongono di un totale di 8 core fisici e sono in grado di eseguire fino a 16 thread in simultanea. Ogni core dispone di una cache di primo livello (L1) e di una cache di secondo livello (L2) ampia 512 KiB. Nell’architettura impiegata per i processori Ryzen 7, come si vede nell’immagine sottostante, i core sono assemblati in gruppi di quattro e ciascun gruppo è collegato a una cache di terzo livello (L3) da 8 MiB. Nel complesso l’architettura Ryzen 7 dispone quindi di 4 MiB di L2 e di 16 MiB di L3, per un totale di 20 MiB di cache L2+L3.
Un dettaglio del die relativo ai processori Ryzen 7.
I processori Ryzen sono Cpu pure e non integrano un comparto grafico come le unità Apu prodotte da Amd o come i processori Intel per sistemi desktop standard. Il controller di memoria è integrato nel silicio del processore – supporta due canali con tecnologia Ddr4 con velocità massima pari a 2.666 MHz – così come il controller Pci Express 3.0 che fornisce un massimo di 16 linee.
Come riconoscere i diversi modelli di Ryzen in base al loro nome.
Amd ha scelto un sistema di identificazione molto chiaro – almeno per il momento – per identificare le unità Ryzen. Il nome è composta dal brand principale (in questo caso Ryzen) seguito da un numero che identifica il segmento di appartenenza del processore: 7 per le unità di fascia alta, 5 per le unità di classe intermedia e 3 per quelle di classe mainstream. Si tratta di una nomenclatura che ricalca a grandi linee lo schema già adottato da Intel, ma non dovete mettere in relazione diretta i processori dei due produttori in base a questo numero. Ogni processore è poi identificato da un numero a quattro cifre: la prima identifica la generazione del processore, il secondo il livello di prestazioni all’interno della famiglia di appartenenza, mentre gli ultimi due serviranno per identificare eventuali revisioni successive dello stesso modello. Alla fine del nome è possibile trovare un suffisso (non è presente su tutti i modelli) che identifica alcune caratteristiche particolari del processore.
Prendendo come esempio l’unità Ryzen 7 1800X possiamo quindi dire che si tratta di un processore con architettura Ryzen, indirizzato al segmento più alto del mercato (Ryzen 7 1800X); appartiene alla prima generazione di questa architettura (Ryzen 7 1800X) e le prestazioni sono le più alte del segmento (Ryzen 7 1800X); infine dal suffisso sappiamo che questa unità è dotata della tecnologia XFR (Ryzen 7 1800X).
Ryzen SenseMI
Insieme alla nuova architettura debutta un sistema di gestione delle risorse totalmente rinnovato e denominato Amd SenseMI. Si tratta di un insieme di tecnologie che operano in sinergia e il cui funzionamento è regolato sulla base delle informazioni catturate dal sistema di sensori integrati all’interno dell’architettura. All’interno del silicio di Ryzen è presente una griglia di sensori in grado di rilevare con una precisione di 1 mA, 1mV, 1mW e 1 grado centigrado i parametri operativi con una frequenza di 1.000 volte al secondo. All’interno del silicio dei processori Ryzen, Amd mantiene monitorati più di 1.300 percorsi critici per l’architettura attraverso l’impiego di 48 sensori di monitoraggio ad elevata velocità , 20 diodi termici e 9 sistemi di rilevazione della velocità .
Le informazioni raccolte attraverso i sensori servono per fare calibrare in modo preciso le prestazioni e i parametri di alimentazione di ogni singolo core sia in modo puntuale sia in modo speculativo per ottimizzare prestazioni ed efficienza in funzione del carico di lavoro del processore.
Le cinque tecnologie racchiuse all’interno di SenseMI sono Pure Power, Precision Boost, Extended Frequenza Range, Neural Net Prediction e Smart Prefetch.
Pure Power
Attraverso i sensori utilizzati per pilotare la tecnologia Precision Boost, il sistema di controllo del processore è in grado di rilevare il consumo del processore in funzione dei diversi carichi di lavoro; grazie agli algoritmi di analisi della tecnologia Pure Power, ogni processore Ryzen è in grado di costruire un profilo individuale per la gestione energetica del silicio.
Precision Boost
Attraverso i dati di corrente, temperatura e carico di lavoro, la tecnologia Precision Boost è in grado di modulare la frequenza operativa del processore con una granularità molto fine, ovvero con passi di 25 MHz. In questo modo i core di Ryzen possono essere portati molto vicino alla frequenza ideale che permette di ottenere il massimo delle prestazioni e dell’efficienza.
Extended Frequency Range (XFR)
Questa tecnologia è presente sui processori indicati con il suffisso X e permette di innalzare la frequenza massima permessa dalla tecnologia Precision Boost in presenza di temperature di esercizio favorevoli. Ciò significa che gli utenti che utilizzano un sistema di raffreddamento particolarmente prestante e in grado di mantenere temperature di esercizio basse, saranno premiati con la possibilità di raggiungere frequenze maggiori con il proprio processore Ryzen. Questo è permesso attraverso le informazioni dei sensori di temperatura.
In questo schema è riassunto il sistema di gestione delle frequenze operative di Ryzen.
Neural Net Prediction
Un sofisticato sistema di analisi del carico di lavoro permette al processore di prevedere il comportamento dell’applicazione in esecuzione con l’obiettivo di ottimizzare il proprio funzionamento per prepararsi al task di lavoro successivo.
Smart Prefetch
In congiunzione con la tecnologia Neural Net Prediction, quella di Smart Prefetch analizza il carico di lavoro in esecuzione e cerca di anticipare il caricamento delle informazioni all’interno della cache di terzo livello in modo da rendere più veloce ed efficiente l’esecuzione di applicazioni anche complesse.
Ryzen 7 1800X
Il processore che vi presentiamo oggi Ryzen 7 1800X, modello di punta della nuova linea introdotta da Amd. Come abbiamo scritto nella sezione dedicata all’architettura, questo processore dispone di 8 core fisici e grazie alla tecnologia SMT è in grado di elaborare fino a 16 thread in simultanea. Come gli altri processori Ryzen 7 dispone di 4 Mbyte di cache di secondo livello (L2) e 16 Mbyte di cache di terzo livello (L3).
La frequenza operativa di base è pari a 3,6 GHz mentre la frequenza massima prevista dalla tecnologia Precision Boost è pari a 4 GHz. La frequenza di 4 GHz è raggiungibile con un carico di lavoro a singolo thread, mentre la frequenza di boost con tutti i core sotto carico è pari a 3,7 GHz. Trattandosi di un processore dotato di tecnologia XFR, il Ryzen 7 1800X può raggiungere la frequenza massima di 4,1 GHz in condizioni di raffreddamento ottimali.
Il processore Ryzen 7 1800X può essere già acquistato e al momento è possibile trovarlo online a un prezzo inferiore ai 600 euro. Questo prezzo da solo, ma a maggior ragione se combinato con quello di una piattaforma con socket AM4, è di molto inferiore a quanto è necessario spendere per acquistare una piattaforma Intel basata su processori di classe Extreme Edition con socket LGA2011-v3.
Le prestazioni
Al momento stiamo ultimando i test sulla piattaforma di riferimento basata su Ryzen 7 1800X installato su una scheda madre Asus Crosshair VI Hero. Pubblicheremo i risultati nelle prossime ore.
Una piccola anticipazione: nei primi test che abbiamo eseguito l’unità Ryzen 7 1800X ha fatto segnare risultati ottimi: nel test Cinebench R.15 le prestazioni del singolo core sono risultate di poco inferiori a quelle fatte segnare dal Core i7 7700K con architettura Kaby Lake che opera a una frequenza nettamente superiore. Nel test che impegna tutti i thread disponibili, Ryzen 7 1800X decolla rispetto a Kaby Lake per raggiungere il livello di prestazioni ottenibili solo con un processore Intel Core i7 della serie 6900 e quindi dotato dello stesso numero di core fisici. Tenendo conto di ciò il conto è presto fatto: prestazioni simili, prezzo quasi dimezzato. Come non essere tentati da un processore così?