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提醒大家多数测试成绩并不能适用于多数超频情况游戏等应用的效能差别,所以请大家理性采纳相关内容。
AMD、Intel——x86处理器市场上这一对相爱相杀的好“基友”,不知不觉已经纠缠了将近半个世纪,上演着一幕又一幕精彩的大戏,牵动着整个行业和无数用户的神经。
凭借着无比雄厚的实力,Intel一直都是个巨无霸般的存在,在微处理器乃至整个半导体行业内都是呼风唤雨,随便吼一吼泰山都会抖三抖。
AMD则是个不屈不挠的斗士。虽然整体规模无法和对手相比,始终活在Intel的阴影之下,但从来不乏顽强的战斗力,时不时就会让Intel很难受。
这么多年,熬走了Cyrix,熬走了VIA,只剩下孤身一人,对抗着Intel。
AMD最辉煌的时刻,莫过于2000-2005年的K7、K8时代,凭借高性价比、高超频性笼络了无数忠实粉丝,速龙、毒龙、闪龙、皓龙的名号响彻大江南北。
而且那个时候,AMD在技术创新上的突破也是令人赞叹,64位指令集、集成内存控制器、原生双核心、HT超传输总线等等都走在了Intel前边,不少技术都让Intel不得不跟随其后。
三十年河东,三十年河西。Intel最终从奔腾4的泥潭中走了出来,全新的酷睿重新树立了自己龙头老大的地位,铺开一条康庄大道,一直走到今天。
AMD苦心打造、志在必得的“推土机”却是马力不足,未能延续辉煌,逐渐失守高端市场,这几年几乎是完全的战略性放弃。
不过还好,AMD很有战略眼光地收购了ATI,得到了强大的GPU图形技术,从而能够打造更完整的平台和生态,APU风行天下,在主流和低功耗领域广受欢迎。
这些年,Intel在江湖上成了“孤独求败”,也变得懒惰了,而且随着PC市场的成熟与稳定,移动浪潮的兴起,Intel越发变得意兴阑珊。
Tick-Tock战略坚持了几代之后开始放缓,新工艺推迟,新产品提升幅度缓慢,搞得怨声载道。连续几代处理器产品,每次的性能提升都只有个位数,而且还发生了两次简单提升频率、优化优化就号称全新一代产品的事情,简直有些匪夷所思。
这就是没有竞争的恶劣后果,也是AMD最大的使命所在。
AMD当然不甘心堕落,2012年的时候就重新请回了曾经在AMD工作多年、主导过Athlon 64/Opteron 64/HT总线/64位指令集设计的超级大神Jim Keller,全面负责领导AMD处理器架构设计,开发兼具高性能与低功耗的全新内核。
这,就是如雷贯耳的Zen。
Zen这个单词说起来很简单,就是中国佛教里的禅宗,有很强烈的哲学意味,也很流行,不少产品都喜欢将其作为命名元素,比如说创新的Zen系列播放器。
AMD以此作为代号,意在强调追求不同CPU设计原则之间的平衡,结果也得到了普遍认可,可以说已经深入玩家内心。
在最终产品命名上,AMD也保留了Zen元素,并且从NASA New Horizons(新地平线)冥王星探测任务中得到灵感,最终将新一代处理器命名为Ryzen,暗含着Risen(崛起)的意味,相当巧妙。
Ryzen的中文名为锐龙,沿袭了AMD龙系列命名方式,而“锐”这个字既和Ryzen起始发音接近,也有锐意进取的意思,很是贴切。
Zen架构的消息从2015年初就开始不断传出,而且上来就让人充满期待:全新的14nm制造工艺、真正全新的硬件架构设计、多核心且首次支持同步多线程、理论性能相比推土机的终极版本挖掘机提升多达40%对标高端i7、重新大战服务器市场……
这一幕是不是很熟悉?没错,当年推土机发布之前也是如此,各方面都令人期待,结果却是期望越大失望越大,所以这一次大家都变得十分谨慎,更何况还有个习惯性不靠谱的猪队友GlobalFoundries,工艺能不能跟上令人忧虑。
不过,AMD终于没有让我们失望。Zen各种消息不断曝光,规格凶猛的同时性能也很彪悍,AMD更是多次公开展示,直接拿Intel顶级发烧平台作对比,彰显十足信心。
最终,Zen架构以Ryzen的名义来到了我们面前,性能甚至超出预期。IPC(每时钟周期指令数)这个最基础、核心的指标上,Ryzen相比于挖掘机竟然猛增了多达52%,大大超出本就看似不可思议的预定目标。
更令人喜出望外的是,AMD没有“趁火打劫”,性能对决Intel高端平台的同时,价格却要便宜得多,尤其是旗舰甚至比对手便宜一半还多!
有性能,更有性价比,那个让大家钟爱的AMD终于强势回来了,未忘初心。
不得不说,Intel这次确实轻敌了,似乎完全没想到AMD真的能够兑现承诺,部分产品已经开始闪电降价,产品线也开始调整。这头快要睡着的雄狮,终于被扎醒了,AMD做到了!
【Zen架构探究:性能暴涨52%的秘密】
架构设计,是一款处理器各方面实际表现的根基,直接决定着产品的层次与成败。AMD推土机折戟沉沙,就是因为架构设计不完全合理,不适应当前应用需求。Intel酷睿表现优异,就是因为架构上十分优秀。
AMD Zen,则是另一个优秀的代表作,处处都体现着无数设计师、工程师无上的智慧,堪称技术与艺术的完美结合。
关于AMD Zen架构的设计和特点,之前我们已经陆陆续续介绍过很多次,这里再来一次汇总。
当然了,微处理器架构设计是十分高深的学问,一般人能理解表层毛皮就不错了,这里我们也不会太过深入和专业,就是浮光掠影地大致了解一下,知道它的一些主要特点就行了。
产品设计要遵循一定的原则,一切都以实现特定目标为前提。AMD Zen在设计过程中,重点关注四个方面:
1、性能:增强指令级并行(ILP),改进单线程性能。
2、吞吐力:增强缓存和预取器引擎的数据率,并通过同步多线程(SMT)高性能地处理流水线。
3、效率:低功耗设计理念,智能管理活跃和空闲功耗,释放硅晶片潜力,消除影响能耗的不利元素。
4、伸缩性:模块化的四核心基础结构(CCX),连接新的Infinity Fabric互连总线,从而可以高效地伸缩,集成其他AMD IP模块并与之高效通信。
性能方面,Zen微架构相比AMD此前的桌面设计有着质的飞跃,尤其是指令调度器窗口增大了75%,发射宽度和资源增大了50%,可以让Zen向执行单元调度、发送更多工作。
更进一步地,新的微操作缓存(micro-op cache)可以让Zen在使用频繁访问微操作的时候绕过二级和三级缓存。
Zen还有基于神经网络的分支预测单元,可以更智能地为下一步工作准备合理的指令、路径。
最后,Zen架构还可以使用同步多线程,提高对计算流水线的使用率。
所有这些结合起来,就为Zen出色的单线程能力奠定了基础。
高性能的引擎需要及时、充足的燃料才能发挥最大效率,Zen架构的吞吐能力就做到了这一点,最主要的变化就是重构了缓存层次,每个核心都有自己的64KB一级指令和数据缓存、512KB二级缓存,然后每四个核心共享8MB三级缓存。
这套缓存还有精巧的学习预取器配合,可以高效率地将应用数据送入缓存,以便立即执行。
综合起来,Zen每个核心的缓存带宽是挖掘机的将近5倍。
Zen架构采用了GlobalFoundries新的高能效14nm FinFET制造工艺,而且是专为高密度优化的版本,可以缩小CPU内核面积、降低运行电压。
Zen还集成了AMD最新的低功耗设计理念,比如刚才提到的微操作缓存就能减少对功耗很敏感的偏远缓存,大量的时钟栅极则能将动态功耗降到最低,还有个堆栈引擎,可以降低分派器的累积功耗。
尤为值得一提的是,Zen汲取了AMD APU团队优秀的功耗管理技术,从而让Zen在低功耗移动领域和高端发烧级桌面领域都能应付自如。
Zen架构产品的基础模块叫做CPU Complex(CCX),原生四核心八线程,内置64KB×4=256KB一级指令和数据缓存、512KB×4=2MB二级缓存、8MB三级缓存。
Ryzen 7系列产品就是两个CCX组成的,总计8个核心、16个线程、512KB一级缓存、4MB二级缓存、16MB三级缓存。当然还可以继续向上累加。
CCX中的每个核心都可以单独开关,所以还能变出双核心四线程、六核心十二线程甚至是三核心六线程等不同配置的产品,从而满足桌面、笔记本、服务器、高性能计算等不同领域的需求。
不同的CCX模块之间通过高速的Infinity Fabric总线互通。这是一种弹性的、一致性的界面/总线,可以在CPU内核中高效集成不同IP模块,方便不同CCX、系统缓存和IO/内存、PCI-E控制器之间快速交换数据。
它还给了Zen架构强大的指令与控制能力,建立了敏感的反馈循环机制,可以实时估算、调整核心电压、频率、功耗、频率等等,这也是下一章节要说的SenseMI技术的基础。
如果你对Zen架构的更多细节设计和功耗管理感兴趣,可以参考以下介绍,具体我们就不再展开了。
Zen内核设计
关键性能和功耗改进
核心功能单元布局
神经网络预测
二级缓存
三级缓存
Shadow Tag Macro
CCX模块
SMT同步多线程
Zen物理设计
时钟分布
标准单元库
单个核心兼顾高性能与低功耗
精准功耗控制
每个核心线性调整
核心变量数据
LDO
精准加速
能效比挖掘机提高了最多3.7倍
【Zen五大智能神技:性能功耗两相宜】
除了架构、平台、效率和处理技术等多方面的大幅改进,AMD Ryzen处理器还具备一项独门秘籍,那就是集感知、自适应和学习技术于一体的SenseMI技术。
正是借助这项技术,Ryzen可以兼顾高性能与低功耗,从而获得极佳的能效表现,满足游戏玩家和发烧友的需求。
SenseMI技术其实是个套装,包括五个方面,并且各个功能并非独立,而是可以互相协作,形成一个有机的整体,最大化实现Ryzen的执行效率。
1、精确功耗控制(Pure Power)
通过机器智能、传感器和优化的电路设计,实现处理器低温、安静运行。
它能即时、持续监测处理器温度、频率及电压,实时自适应控制,使功耗更低,并且为SenseMI其他功能提供指导。
2、精准智能超频(Precision Boost)
实时调优处理器性能,动态调整频率,无需中止操作或等待操作队列为空,而且调整精度相当高,最小步幅只有25MHz。
它可以满足游戏或应用程序不同的频率需求,并与精确功耗控制 (Pure Power)回路协作以优化性能。
3、扩展频率范围(Extended Frequency Range - XFR)
为采用高级系统和处理器散热方案的发烧友进一步自动提升性能,允许频率超出精准智能超频 (Precision Boost) 的常规限制,而且频率可随不同散热解决方案(风冷/水冷/液氮)而升降。
值得一提的是,XFR技术的实现是完全自动的,无需用户干预。
4、神经网络预测(Neural Net Prediction)
Ryzen内置真正的人工智能神经网络,能更高效地处理工作负载。
它可以建立受软件代码执行情况驱动的决策模型,预测未来决策,预加载指令,在CPU内选择最佳路径。
5、智能预取(Smart Prefetch)
学习算法可以预测和预加载所需数据,实现快速、响应式计算。通过应用程序代码预测未来数据的存取位置。
先进的学习算法模型可以学习应用程序数据的存取模式,并将关键数据提前读取到本地高速缓存,便于直接使用。
这五项技术,后两个是硬件架构设计层面的,前三个则是处理器执行方面的,三者紧密结合,在不同环境和负载中实时调整运行状态,兼顾高性能和低功耗。
这里以Ryzen 7 1800X为例来简单说明。该处理器基准评论3.6GHz,可动态加速到4.0GHz。
实际运行中,如果碰到高负载应用,精准智能超频(Precision Boost)就开始发挥主要作用,动态地提高频率,在3.6-4.0GHz之间跳动,其中全部八个核心运行的时候,可以加速到3.7GHz,再高就得关闭部分核心了。
如果负载压力很大,XFR就会介入,可以将其中两个核心进一步提速到4.1GHz,但因为此时功耗和发热量也会明显加大,所以持续时间不会太长。
这两种调整机制中,精确功耗控制(Pure Power)都会在后台予以辅助,根据功耗、温度情况切换调整。
当处理器比较轻闲的时候,精确功耗控制就会让频率降下来,低负载只会跑在3.2GHz,待机的话则继续降低。
Ryzen全系列都支持上述技术,不过注意XFR有所区别。型号末尾带X的完整支持,不带X的则只有一半的加速空间。
并且,XFR技术必须搭配X370高端主板才能实现,B350、A320都不行,所以如果需求比较高的,还是尽量买一块X370板子。
【Ryzen 7首发冲击Intel高地:性价比无敌】
AMD Zen家族桌面首发产品代号Summit Ridge,第一批面世的是高端Ryzen 7系列,包括三款型号,均为8核心16线程。
Ryzen 7 1800X为旗舰型号,默认频率即达3.6GHz,动态加速最高4.0GHz,而借助XFR技术还可以进一步跑到4.1GHz,热设计功耗95W。
它的竞争对手是Intel发烧级平台次旗舰、同样8核心16线程的Core i7-6900X(3.2-3.7GHz),官方称单线程性能持平、多线程领先9%,而且别忘了后者的热设计功耗为140W。
国行定价3999元人民币(北美499美元),还不到对手8199元(北美1050美元)的一半。
Ryzen 7 1700X是次旗舰,降低了200MHz的频率,即基础3.4GHz、动态加速3.8GHz,其他完全相同。
它的对手是6核心12线程的Core i7-6800K(3.4-3.6GHz/140W),号称多线程性能领先多达39%,甚至仍然可以超出Core i7-6900K 4%。
国行定价3099元(北美399美元),低于对手的3399元(北美425美元)。
Ryzen 7 1700则是热设计功耗65W的节能版本,号称世界功耗最低8核,频率范围3.0-3.7GHz,其对手为Intel主流旗舰Core i7-7700K(4.2-4.5GHz/91W),号称多核心性能完胜46%。
国行定价2499元(北美329美元),仍然低于对手2799元(北美350美元)。
Ryzen 7系列采用了新的零售包装和设计,黑色为底、橙色装饰,正面可见锐龙AMD Ryzen的标识,角落里有代表级别的“7”。
Ryzen系列有三种不同的Wraith系列原装散热器;低端的就是此前发布的Wraith Stealth,最大噪音仅28分贝;中端是新的Wraith Spire,带有RGB LED信仰灯,噪音32分贝。
最高端的是Wraith MAX,加装了热管,鳍片也更大更多,适合高端玩家,噪音38分贝,但它不会零售,而是仅由系统集成商、OEM厂商提供。
Ryzen 7系列于2月23日起在国内开放预订,京东、天猫联合首发,场面相当火爆,尤其是次旗舰Ryzen 7 1700X最受欢迎,毕竟它只比旗舰慢了200MHz,却便宜了足足900元。
从Ryzen系列的命名规则看,AMD后续还会推出面向高性能市场的Ryzen 5 1600/1500/1400系列和针对主流市场的Ryzen 3系列,而且计划衍生出不同末尾后缀代表的多种版本,比如G集成显卡、T低功耗、S低功耗集成显卡、H笔记本高性能、U笔记本标准、M笔记本低功耗。
【300系芯片组:要啥有啥、生态丰富】
Ryzen系列处理器诞生的同时,配套平台也全面升级,可提供足够的支持,而且这一次,AMD获得了空前丰富的生态支持,主板、散热器、整机都第一时间蜂拥而至。
芯片组升级为全新的300系列,彻底淘汰老旧的FX 900系列,各种主流新技术一应俱全:DDR4内存(双通道/频率可超过3200MHz)、PCI-E 3.0总线、USB 3.1 Gen.2 10Gps接口、NVMe协议、M.2接口、SATA Express接口,全都有了。
Ryzen的封装接口(300系列主板的插座)改成了新的Socket AM4,而且整个桌面上仅此一种接口,此前发布的第七代桌面APU Bristol Ridge也是它,结束了此前AM、FM系列彼此隔离的局面。
这意味着,AMD用户在桌面上不需要纠结接口问题,无论选择Ryzen CPU还是新APU都随意,需要的话还可以随时切换、升级。未来的新版速龙,以及下代CPU、APU,也都是继续使用AM4。
300系列芯片组共有五款不同型号,包括旗舰级的X370、主流级的B350、入门级的A320,以及SFF迷你平台专用的高端X300、低端A300,目前首批主板都是基于X370、B350。
不得不说AMD取名字够狠:Intel芯片组现在是200系列,AMD直接抢占了300系列,Intel肯定得改变命名方式了,不然按照现在的体系继续下去,主流芯片组也得叫350!
X370芯片组作为旗舰型号,规格是最强大的,支持超频,可提供最多16条PCI-E 3.0总线,其中搭配Ryzen时可以是单路x16、双路x8/x8,从而支持CrossFire、SLI双显卡,而搭配APU、速龙时是单个x8(估计也没人会这么配)。
另外还有八条通用型PCI-E 2.0总线,可用来连接各种外围设备,以及六个SATA 6Gbps(RAID 0/1/10)、两个SATA Express、两个NVMe x4设备。
但因为它们彼此存在不同配置和带宽共享关系,所以安装设备的时候需要注意。
- Ryzen平台上还可以配置为十个SATA 6Gbps和一个x4 NVMe。
- 如果没有NVMe,还可以释放两条PCI-E 3.0。
- SATA Express接口还可以当做两个SATA 6Gbps,或者两条PCI-E 3.0来独立使用,考虑到SATA Express几乎不存在,相信一般的主板也不会提供这种接口,正好六个SATA、PCI-E。
USB接口方面,X370支持最多两个USB 3.1 Gen.2、十个USB 3.1 Gen.1(就是USB 3.0)、六个USB 2.0。
B350仍然支持Ryzen超频,16条PCI-E 3.0虽然不支持拆分,但其实可以用CrossFire,而不能使用SLI,因为前者已经可以借助xDMA技术直接走PCI-E 3.0通道来并联,SLI还必须搭配外部桥接器。
B350还削减了四个USB 3.0、两个SATA 6Gbps、两条PCI-E 2.0。
A320则不支持超频,仅支持一个USB 3.1 Gen.2、四条PCI-E 2.0。
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