Luego de ver el gran incremento en rendimiento que AMD a logrado alcanzar con Ryzen en su modelo Ryzen 7 1800X, en esta oportunidad veremos lo que nos ofrece el hermano menor, el AMD Ryzen 7 1700X, un ejemplar de similares características que la versión Ryzen 7 1800X, pero con una frecuencia base inferior. Veamos si la diferencia de frecuencia es realmente un factor importante entre estos dos procesadores, esto considerando que entre ellos hay alrededor de $100 dólares de diferencia.
Desde el punto de vista de la arquitectura Zen es un diseño desde cero, nada de un rediseño basado en otra arquitectura, y todo esto ha sido bajo la dirección de Jim Keller, el mismo que jugo un rol fundamental en la creación de los famosos procesadores Athlon 64, los más famosos y competitivos que ha tenido AMD en su historia. Es por ello que Zen, como microarquitectura, es la mayor apuesta a largo plazo de AMD, y hasta ahora uno de los esfuerzos de ingeniería mas grandes que han tenido hasta la fecha.
Imagen del Die de Ryzen, los 2 grandes bloques corresponden a los 8 núcleos Zen (4 por bloque), cada uno con sus 512KB de memoria cache L2, en medio de estos se encuentra el gran caché L3 de 8MB por bloque. Se nota que es un diseño nuevo.
El núcleo Zen está compuesto por una unidad de punto flotante y un motor de número entero, esta es una gran diferencia con respecto al diseño de Bulldozer, el cual contaba con 2 motores de números enteros y una unidad de punto flotante por núcleo. Cada clúster entero en cada núcleo Zen posee 6 pipelines, 4 ALUs y 2 AGU (Address Generation Units).
Estas AGUs pueden realizar dos cargas de 16 bytes y un almacenamiento de 16 bytes por ciclo a través de una cache de datos L1 de escritura asociativa de 32KB de 8 vías. Según AMD el pasar de una cache write-through a una caché write-back ha reducido notablemente los congelamientos en varios tipos de rutas de código, además estas operaciones en la caché de carga/almacenamiento muestran una latencia menor comparada con el núcleo Excavator.
Las jerarquías de caché de Bulldozer, eran muy lentas y ademas amantes del consumo, esos 2 factores fueron fundamentales y piezas clave en su bajo y pobre rendimiento single thread además de una pésima eficiencia energética. Esto provocó que se diseñara un nuevo subsistema de cache a fin de minimizar la potencia y el tamaño del área, junto con hacerlo tan rápida como lo permitiese el silicio.
De esta forma, agrupando las caches L2 y L3 de una forma inteligente, se minimizaron los tiempos de acceso para cualquier núcleo en cualquier momento. Esta arquitectura write-through de la cache también se ha omitido en favor de una cache write-back mas eficiente en términos de consumo y área. Es por ello que en Zen vemos una cache L3 mas abundante comparado con los núcleos de la familia Bulldozer. Cada núcleo Zen tiene acceso al doble de capacidad de cache L3 comparada con los chips de núcleo Orochi (8 núcleos), estos que conocimos en los FX-8150 y FX-8350, y sus derivados.
Microarquitectura “Zen”: 4 Áreas de Enfoque
A la hora de diseñar Zen, la gente de AMD se decidió enfocar en 4 puntos importantes, estas son: Rendimiento en el núcleo, Rendimiento en la cache, Eficiencia y Escalabilidad.
Rendimiento en el Núcleo
En el lado del rendimiento, “Zen” representa un salto cuántico en capacidad de ejecución por núcleo comparado a los diseños previos de arquitectura. Notablemente, la arquitectura “Zen” posee un programador de instrucciones 1.75 veces mas grande que la generación anterior, este cambio permite al núcleo Zen programar y enviar mas trabajo a las unidades de ejecución. Además, un nuevo cache llamado micro-op le permite bypasear las cache L2 y L3 cuando esta utilizando micro operaciones frecuentemente accesadas.
Otra de las ganancias que posee esta nueva arquitectura es un predictor de rama basado en una “red-neuronal”, esto le permite ser mas inteligente a la otra de preparar las instrucciones y rutas óptimas para el trabajo futuro. Junto a todo esto, también puede utilizar “si quiere” la habilidad o capacidad SMT, de manera tal, que pueda incrementar la utilización del pipelines de computo, llenando pequeñas “burbujas” creadas por las aplicaciones dentro del pipelines con operaciones relevantes, todo esto para mejorar el rendimiento en su ejecución.
Rendimiento en el Cache
Un motor de alto rendimiento requiere combustible, y es sobre eso en lo que se basaron para rediseñar completamente la jerarquía de la memoria cache, tal como mencionamos unos párrafos mas arriba, con 64KB de cache L1 dedicada para instrucciones y datos, 512KB de cache L2 dedicada por núcleo y 8MB de cache L3 compartida entre 4 núcleos.
Esta memoria cache está aumentada con un sofisticado prefetcher que recolecta de forma especulativa los datos de las aplicaciones dentro de la cache, para que estén disponibles para su ejecución inmediata. Junto con ello, estos cambios establecen un nivel mas bajo de cache cerca del núcleo logrando hasta 5veces mas ancho de banda entre núcleo y cache.
Eficiencia
Mas que solamente adoptar el proceso de fabricación mas eficiente de 14nm FinFET, Zen utiliza la versión 14nm FinFET de densidad optimizada desde Global Foundries. Esto permite un tamaño de die mas pequeño y un voltaje de operación menor para toda la curva de potencia/rendimiento, además incorpora las últimas metodologías de diseño de bajo consumo tales como, el mencionado anteriormente micro-op cache para reducir el fetching, junto con ello un agresivo consumo de potencia dinámico entre frecuencia de reloj y cambio de estado a zero, lo cual utiliza regiones del núcleo de forma mínima. Finalmente se tiene un stack engine para generación de direcciones de baja potencia hacia el dispatcher.
En esto radica la habilidad de los núcleos Zen para poder pasar de un estado de bajo consumo hacia uno de alta demanda de forma mas eficiente, sin perder rendimiento por culpa de agregar latencia al cambio de estado.
Escalabilidad
La escalabilidad consiste en lo que llaman el CPU Complex (CCX), esto corresponde a lo que anteriormente mencionamos, un modulo nativo compuesto por 4 núcleos y 8 threads (4C8T). Cada CCX posee 64KB de cache L1 para instrucciones y 64KB de cache L1 para dato, 512KB de cache L2 dedicado por núcleo y 8MB de cache L3 compartido entre todos los núcleos. Cada núcleo dentro del módulo CCX puede opcionalmente poseer capacidades SMT para ciertas tareas multi-hilo.
En los procesadores basados en Zen, pueden haber mas de un modulo CCX presentes, en el caso de Ryzen existen 2 módulos CCX lo cual otorga los 8 núcleos y 16 threads en total, cada núcleo dentro del CCX puede ser deshabilitado y entre módulos CCX se comunican a través de lo que se conoce como el Infinity Fabric de alta velocidad.
Este diseño modular permite escalar la cantidad tanto en núcleos, threads y cache según sea necesario de acuerdo al mercado que se quiera apuntar. Además junto con este nuevo “HyperTransport” llamado Infinity Fabric, la comunicación entre módulos y posteriormente entre CPUs va a ser mas fluída y permitirá un mejor rendimiento eliminando cuellos de botella que actualmente se suceden con la forma tradicional de interconexión.
Tecnología AMD SenseMI
SenseMI es un grupo de “sentidos” o multiples sensores que apoyados por algoritmos de aprendizaje complejo y funciones de comando/control del enlace Infinity Fabric, le otorgan inteligencia de máquina al CPU. Esta inteligencia es utilizada para realizar un ajuste fino del rendimiento y el consumo de cada uno de los núcleos de forma independiente, manejando los fetch de cache especulativo, además de realizar predicción de rama basada en Inteligencia Artificial.
Estos sensores se encuentran distribuidos en una red inteligente interconectada que miden con una precisión de 1mV, 1mA, 1mW y 1ºC a raiz de 1000/sec, todo tipo de información vital de telemetría alimentando directamente al Infinity Fabric control loop, de esta forma se realizan ajustes en el CPU en tiempo real, basado en como estan las condiciones ahora y como estarán después.
Pure Power
La red distribuida de sensores que controlan Precision Boost pueden realizar una doble tarea para mantener y contener el consumo de potencia del procesador para cualquier tipo de carga de trabajo que tenga.
La data de telemetría capturada por el loop de optimización Pure Power, permite a cada procesador Ryzen autoinspeccionarse y conocer sus características propias para una correcta administración de consumo y potencia.
Precision Boost
Utilizando datos de corriente/temperatura/carga desde el Infinity Fabric, Precision Boost modula las frecuencias de reloj de los procesadores Ryzen en intervalos de 25MHz. Este control granluado de la velocidad del reloj le brinda a los procesadores Ryzen una libertad de operación tal, que pueden configurarse a casi la frecuencia que uno realmente desea.
Extended Frequency Range (XFR)
Sin duda es de lo que mas se ha hablado con respecto a los procesadores Ryzen, es este pequeño “overclock” que realizan por defecto algunos de los procesadores, específicamente estamos hablando de aquellos procesadores que terminan en “X”, como por ejemplo este Ryzen 7 1800X.
En el caso que tengamos una muy buena refrigeración en nuestro procesador, XFR levanta la frecuencia máxima del Precision Boost mas allá del límite normal. Esto se basa en un proceso de extrapolación del límite de separación termal de los transistores del procesador, con esto se gana cierto espacio extra para poder subir la frecuencia. Esto es automático, el usuario no tiene nada que hacer.
Algo que hay que hacer notar, es que XFR no solamente está presente en los procesadores de la serie “X” de Ryzen, sino que opera en todos, solamente que en dichos procesadores se podrá lograr un mejor margen de ganancia en frecuencia comparado a los “no X”.
Obviamente al realizar overclock de forma manual, XFR y todas las opciones SenseMI se deshabilitan.
Neural Net Prediction
Dentro de cada procesador Ryzen se encuentra un módulo de Inteligencia Artificial real realizando procesos de red neuronal en tiempo real, aprendiendo el comportamiento de las aplicaciones y especulando su próximo movimiento.
Esta inteligencia artificial predictiva lee data e instrucciones vitales del CPU, y luego de procesarlas predispone al CPU a cualquier carga de trabajo que le llegue.
Smart Prefetch
Los complicados algoritmos de aprendizaje entienden el comportamiento y los patrones internos de las aplicaciones y anticipan el tipo de data que será necesitada para una ejecución rápida en el futuro. Esta funcionalidad predictivamente pre-carga esta data en el gran cache del CPU, de esta forma permite un computo mas rápido.
Soporte Memorias DDR4
Otra de las novedades que incluye esta nueva microarquitectura de AMD, es el soporte de memorias DDR4, y como se puede apreciar en la fotografía de arriba (perdonen la poca claridad), Ryzen soporta memorias DDR4 de hasta 2667MHz de frecuencia.
Lo que hay que hacer mención, es que Ryzen aún no posee un buen soporte de frecuencia en las memorias, ya que hemos sabido de casos en los cuales hay mucha inestabilidad y esto se podrá ver reflejado en los resultados de las pruebas en donde las memorias o su ancho de banda sea el importante. Es un punto que AMD debe mejorar y pronto.
Nuevos Coolers: Wraith 2.0!
Junto con lanzar nuevos procesadores, AMD también presenta nuevos coolers, estos son la nueva versión del afamado Wraith Cooler que vimos con el FX-8350, ahora se tienen 3 variantes siendo la Wraith Max la de mejor desempeño y orientado a la serie 7. Tanto Spire como Stealth utilizan un anclaje de tipo “tornillo”, al mas puro estilo de Intel con sus antiguos coolers de la era Pentium/Core. Además de que los últimos poseen un LED RGB en su borde, porque obvio AHORA TODO ES RGB!
Wraith Stealth está diseñado para procesadores de 65W de TDP, Wraith Spire para 95W y Wraith Max para 125W de TDP. El nivel de ruido de cada uno es de 28dBa, 32dBa y 38dBa respectivamente.
Especificaciones.
| Ryzen 7 1700 | Ryzen 7 1700X | Ryzen 7 1800X | |
|---|---|---|---|
| Arquitectura | Zen | Zen | Zen |
| Fabricación | 14nm | 14nm | 14nm |
| Transistores | 4.8 Billones | 4.8 Billones | 4.8 Billones |
| Frecuencia base | 3.0 GHz | 3.4 GHz | 3.6 GHz |
| Frecuencia Turbo | 3.7 GHz | 3.8 GHz | 4.0 GHz |
| Núcleos | 8 | 8 | 8 |
| Threads | 16 | 16 | 16 |
| Caché L2 | 4MB | 4MB | 4MB |
| Caché L3 | 16MB | 16MB | 16MB |
| XFR | Si* | Si | Si ~100MHz |
| Desbloqueado | Si | Si | Si |
| TDP | 65 W | 95 W | 95 W |
| Cooler Incluído | Wraith Spire | No | No |
Plataforma de Pruebas.
| Plataforma de Pruebas | |
|---|---|
| Procesador | - AMD Ryzen 7 1700X |
| Placa Madre | - MSI X370 XPOWER GAMING TITANIUM |
| Memorias | - Corsair Vengeance LPX Black 3000MHz 2x8GB |
| Refrigeración | - Noctua NH-U12S SE-AM4 |
| Tarjeta de video | - NVIDIA GTX 1070 8GB |
| Fuente de Poder | - Seasonic X-1250 |
| Almacenamiento | - Corsair MP500 240GB |
| Monitor | - LG 32LD465 |
- Sistema operativo Windows 10 Pro x64.
- Las pruebas fueron realizadas en un ambiente con temperatura de 28ºC aproximadamente.
- La plataforma fue utilizada sin gabinete.
- Los drivers utilizados para las tarjetas gráficas NVIDIA fueron : ForceWare 378.66 WHQL
- Las resoluciones de las pruebas sintéticas son las predeterminadas por cada uno de los benchmarks.
- Las resoluciones de las pruebas reales son de 1920×1080 con todos los gráficos al máximo disponibles en cada juego.
Pruebas 2D.
Pruebas 3D.
Temperaturas.
Uno de los mayores problemas que ha tenido AMD durante la historia ha sido su temperatura. En Ryzen este tema no es diferente, aunque esto está dado por otro factor, un sensor offset que poseen los modelos Ryzen 1700X y 1800X entrega parametros +20°C en lo que en realidad es, esto debido a una «politica consistente de ventiladores».
Si vemos estos resultados sin esta «errónea» lectura que entrega el procesador Ryzen, parece estar dentro de los parámetros normales, si recordamos que los resultados de AMD Ryzen están aumentados por 20°C con respecto a la realidad, estos resultados parecen ser excelentes, considerando que estamos frente a un procesador robusto con prestaciones que Intel no ha podido mejorar en tema de temperatura, parece ser una ventaja de AMD en todo sentido, tanto por precio, rendimiento y temperatura.
Overclocking.
Para Ryzen el overclocking fuera de las opciones que te da el sistema XFR, es bastante limitado, esto debido a la temperatura que muestra lo que anteriormente conversamos. En un modelos Ryzen 7 1800X un aumento de frecuencia por overclocking con suerte puede llegar a los 4.100 MHz como valor estable con refrigeración líquida. Para esta versión Ryzen 1700X como frecuencia estable nos encontramos con 4000 MHz (Redondeando), frecuencia estable para las pruebas a realizar.
En overclocking el AMD Ryzen 7 1700X puede superar sin problema a su compañero Ryzen 7 1800X, esto nos deja con una muestra de que esos 100 dólares de diferencia pueden ser alcanzados gracias al overclocking sin ningún problema. La ventaja de esto es que cuando AMD resuelva la lectura real de temperatura del procesador este probablemente pueda alcanzar un rendimiento superior gracias al overclock, ya que alcanzar temperaturas que ronden los 100°C para cualquier sistema, este puede dar una respuesta inestable para tal lectura, aunque en la realidad esto no sea así, siguiendo con esto 80°C (restando los + 20°C que poseen estos procesadores) como máxima carga bajo overclocking es una medida bastante aterrizada como para hacer uso 24/7.
Conclusión.
AMD Ryzen nos sigue impresionando con su impresionante rendimiento, esta vez en una versión de gran similitud al previamente visto Ryzen 7 1800X, este hermano menor aún pese a contar con una frecuencia menor, es capaz de superar sin mayor esfuerzo el rendimiento de un procesador de similares características de Intel.
Hasta ahora el problema que tiene AMD con Ryzen es el rendimiento mono núcleo, logramos ver en algunas pruebas donde AMD aún no logra potenciar del todo el rendimiento unitario por hilo, aunque esta el factor de Windows 10 de por medio. Como la gran mayoría de los usuarios ya estan al día con lo que es Windows (considerando que para Windows 7 y 8 esto no ocurre) , deberemos esperar los parches o actualizaciones correspondientes para ver a AMD Ryzen en todo su esplendor bajo Windows 10.
En precio rendimiento, las versiones de AMD Ryzen premia más la cantidad de núcleos que la frecuencia base, considerando que un Ryzen 7 1700X ha demostrado tener un rendimiento muy similar al de su hermano mayor con una diferencia de precio que ronda los $ 399.99 dólares en Amazon, mientras que el Ryzen 7 1800X se encuentra alrededor de los $ 499.99 dólares, una diferencia de $ 100 dólares que si lo llevamos a rendimiento no muestra la gran diferencia.
En temas de temperatura nos encontramos con similares valores a los que nos presento el otro integrante de Ryzen, como se ha dicho acerca de los modelos «X» por el soporte del XFR, AMD modifico lectura de temperatura en un valor + 20°C del valor real del CPU, esto para entregar una diferencia el modo overclock automatico que trae el procesador, esperemos AMD pueda modificar positivamente esta lectura de temperatura, ya que nos deja la sensación de que estamos frente a un procesador con temperaturas muy por sobre lo recomendado.
Esta jugada de AMD nos sigue sorprendiendo ahora no solo con el tope de línea sino que también con más integrantes de esta familia, ahora a ver como se comportan los siguientes modelos que AMD esta por mostrar al mundo, aunque en caso particular creemos que tendrá un rendimiento superior en el segmento de destino, con respecto a lo que hemos visto hasta el momento por parte del lado azul.
