AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!

| 賴立賢 | 13-11-2020 19:16 | |
AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!全新 Zen 3 微架構的 AMD Ryzen 5000 系列處理器正式上市!採用新一代 Zen3 微架構,以及增強版 7nm+ 製程,令 IPC 效能提升多達 19%。今次,ezone.hk 詳細測試頂級 Ryzen 9 5950X 與 Rzyen 5900X 之效能,並與 Intel 最強的 Core i9 10900K 及 AMD 上代 Zen 2 架構型號進行比較。

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  • Zen 3 微架構驗證
  • 新一代效能王者

Techno 01:IPC 效能快 19%

開發代號 Vermeer 的 AMD Ryzen 5000 系列,使用新一代 Zen 3 微架構,由台積電 (TSMC) 以 7nm(N7)製程生產。Zen 3 架構的前端 L1 BTB (Branch Target Buffer) ,由 Zen 2 的 512 增至 1,024 entries,大幅提升分支預測頻寬,並且在預測錯誤時有更快回復速度。Zen 3 架構使用獨立的 INT 整數及 FP 浮點運算單元,INT  執行單元有專屬 branch 與 st-data pickers,每個週期 (Cycle) 內處理的 Issues,由 Zen 2 架構的 7 個增至 10,而 FP 單元的 μOps Dispatch 寬度也由 4-wide 提升至 6-wide,即每個週期可處理 6 個浮點 μOps 指令,並加設 2 組 Instruction Scheduler 調度單元,令可同時處理的 Schedule Queue 總數,由上代 100 個增至 128 個。

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Load / Store 部分則升級存取頻寬,每週期可進行 3 loads 或 2 stores 操作,並增強記憶體 Dependence Detection 與 TLB 6 table walkers 等。Zen 3 架構擁有更高 IPC (Instruction Per Cycle) 效能,比 Zen 2 架構提升最多達 19%。

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AMD Zen 3 與 Zen 2 架構比較。

Techno 02:重整 CCX 設計

在 Zen 2 微架構,每個 CCX (CPU Complex) 模組內建處理核心數目為 4 個,各設有獨立 16MB L3 Cache,以 16 核心 Ryzen 9 3950X 為例,便要用到 4 個 CCX 模組,各處理核心只可直接存取同一 CCX 內的 16MB L3 Cache。進入 Zen 3 世代,AMD 將每個 CCX 模組的內建處理核心數目倍增至 8 個,另設 32MB L3 Cache,並引入 Ring Bus 系統架構,每個核心除設獨立 512K L2 Cache 外,更可共同使用 32MB L3 Cache,有效擺脫 Core to Core 及 Core to Cache 的存取率效,對 3D 遊戲及記憶體敏感的應用程式有正面影響。AMD 指出,Zen 3 是第一代 Zen 架構登場後,首次大規模重新設計,提供第一代 Zen 架構的 2.4X Performance Per Watt 表現,跟 Intel Core i9 10900K 比較,更多達 2.8X。AMD 更表示,5nm 製程的 Zen 4 架構正在設計中,並於 2022 年登場。

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在 Zen 3 架構下,每個 CCX (CPU Complex) 模組內建 8 個處理核心,並共享 32MB L3 Cache。

Techno 03:提升 Boost 時脈

首批發布 AMD Ryzen 5000 處理器包括四款型號,當中以 Ryzen 9 5950X 定位最高,擁有 16 核心 32 綫程、8MB L2、64MB L3 Cache 規格,由兩組 CCX 組成,最高 Boost 加速時脈由 Ryzen 9 3950X 的 4.7GHz 提升至 4.9GHz,但基礎時脈則由 3.5GHz 降至 3.4GHz,TDP 功耗維持在 105W。AMD 官方資料顯示,Ryzen 9 5950X 的內容創作效能,較 Ryzen 9 3950X 提升 27%、遊戲效能更多達 29%:對比 Intel Core i9 10900K,Ryzen 9 5950X 的創作效能高出最多 59%、遊戲效能亦有最多 11% 優勢。Ryzen 9 5900X 則是 12 核心 24 綫程,配搭 6MB L2、64MB L3 Cache,基礎時脈 3.7GHz,最高 Boost 加速時脈達 4.8GHz,TDP 105W。至於 Ryzen 7 5800X 及 Ryzen 5 5600X,分別是 8 核心、16 綫程與 6 核心、12 綫程設計。值得留意是,TDP 功耗高於 95W 的型號,不附送原裝散熱器,玩家需另行購買,而 65W 或以下的型號,則附送 Wraith Stealth 散熱器。

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首批發售的 AMD Ryzen 5000 系列處理器,包括四款型號。

兼容大部分 AM4 主機板

AMD Ryzen 5000 系列使用 AM4 封裝,最高 TDP 功耗同為 105W,故對應現有使用 AMD 500 系晶片 (X570、B550、A520) 及部分 AMD 400 系晶片 (X470、B450) 的 Socket AM4 主機板。主機板只要更新至內建 AMD AM4 AGESA V2 PI 1.1.0.0 Micro Code 或以上的 BIOS,即支援 Ryzen 5000 系列處理器。現時,大部分廠商已為 AMD 500 系主機板提供最新對應的 BIOS,而 AMD 400 系則於明年初開始更新 。 

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首批發售的 AMD Ryzen 5000 系列處理器,包括四款型號。

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!

16 核 32 綫程:AMD Ryzen 9 5950X

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!
AMD Ryzen 9 5950X。

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!
AMD Ryzen 9 5950X 使用 AM4 封裝,針腳與 Ryzen 3000 系列完全相同。

AMD Ryzen 9 5950X 處理器屬於 16 核 32 綫程,擁有 1,024KB L1 Cache、8MB L2 Cache 及 64MB L3 Cache,基本 (Base) 時脈是 3.5GHz、最高 Precision Boost 時脈為 4.7GHz,XFR (Extended Frequency Range) 時脈更可達 5.05GHz,最高 TDP 則是 105W,針對發燒級玩家,官方定價 US$799 (HK$6,232),比上代 Ryzen 9 3950 加價 US$50 (HK$390)。
AMD Ryzen 9 5950X 沿用 Chiplet 設計,分為兩組 CCD 與一組 cIOD 晶片,Zen 3 的每組 CCD 採用 TSMC 7nm (N7) 製程,內建 41.5 億個電晶體,晶片尺寸約為 80.7mm²。cIOD 晶片則與 Zen 2 完全相同,採用成熟的 12nm 製程,內建 20.9 億個電晶體,晶片尺寸為 125mm²。今次 e-zone DIY 測試的 Ryzen 9 5950X,屬於 0 Stepping 與 B0 Revision,產品編號「100-000000059」,生產日期為 2020 年 38 週,是現時 AM4 平台中最頂級型號。

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AMD Ryzen 9 5950X 的 XFR 時脈高達 5.05GHz。

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!
AMD Ryzen 9 5950X 各核設 2x 8-way 32KB L1 Cache 及 8-way 512KB L2 Cache。

12 核 24 綫程:AMD Ryzen 9 5900X

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AMD Ryzen 9 5900X

AMD Ryzen 9 5900X 同樣內建兩組 CCD 與一組 cIOD 晶片,但當中 4 顆核心被屏閉,屬於 12 核 24 綫程規格,內建 768KB L1 Cache、6MB L2 Cache 及 64MB L3 Cache,基本 (Base) 時脈 3.7GHz、最高 Precision Boost 時脈 4.8GHz,XFR (Extended Frequency Range) 時脈達 4.95GHz ,最高 TDP 亦是 105W,主要對手為 Core i9 10900K,官方定價 US$549 (HK$4,282),比上代 Ryzen 9 3900XT 加價 US$50 (HK$390)。測試的 Ryzen 9 5900X 屬於 0 Stepping 與 B0 Revision,產品編號「100-000000061」,生產日期為 2020 年 35 週。

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AMD Ryzen 9 5900X 的 XFR 時脈達到 4.95GHz。

5900X‧5950X 實力評定

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!

為測試 AMD Ryzen 9 5900X、Ryzen 9 5950X 的效能,e-zone DIY 找來上代 Zen 2 架構的 Ryzen 9 39000X 及十核心 20 線程的 Intel Core i9-10900K 進行效能比拼。由於所有 AMD Ryzen 9 未有內建顯示核心,故所有測試均加裝一張 COLORFUL-iGame GeForce RTX 3080 Vulcan OC 10G-V 獨立顯示卡。值得一提,AMD 平台測試使用的 ASUS ROG Crosshair VIII Formula (X570) 主機板,配合最新版 2311 BIOS,已能完全兼容 Ryzen 9 5900X 及 5950X。

<測試平台>
●處理器:AMD Ryzen 9 5900X、Ryzen 9 5950X、Ryzen 9 3900X、Intel Core i9 10900K●主機板:ASUS ROG Crosshair VIII Formula (X570)、ASUS ROG MAXIMUS XII HERO (WI-FI)(Z490)●記憶體:G.Skill Trident Z Royal DDR4 3,600 8GB x2●顯示卡:COLORFUL-iGame GeForce RTX 3080 Vulcan OC 10G-V●SSD:Intel SSD 660P 512GB●作業系統:《Windows 10 Pro 64-bit》●驅動程式:AMD《Chipset Drivers 2.10.13.408》、NVIDIA《GeForce Driver 457.30》


Test 01:新‧舊 Ryzen 9 效能對比

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!

* 註:數值愈細愈好。                    

分析:效能創新高

AMD Zen 2 架構的 Ryzen 9 3900X 效能跟 Intel Core i9 10900K 相當接近,Ryzen 9 3900X 擁有多核優勢,Core i9 10900K 則在 IPC 效能領先。進入 Zen 3 架構世代,AMD Ryzen 9 5000 系列的 IPC 效能大幅提升,例如 Intel 平台一直領先的《Super PI 1.5 mod》4M 單線程測試,Ryzen 9 5900X 由 3900X 的 50.394s 大幅縮短至 34.877s,更超越了 Intel;在多線程優化的《Cinebench R20》測試,亦由 7,070 急升至 8,207。值得一提是,Ryzen 9 5900X 的全核 (All Core) 加速時脈達到 4.5GHz,較 Ryzen 9 3900X 高 400MHz,而 Ryzen 9 5950X 則為 4.3GHz。

在遊戲測試,特別將解像度降低至 1,080p,以更有效測試處理器效能。Ryzen 9 5900X 表現同樣驚人,《World War Z》由 214fps 大幅升至 263fps,《SuperPosition》則由 190.83fps 大增至 234.5fps,完全領先 Core i9 10900K。旗艦型號 Ryzen 9 5950X,因為多出 4 個核心及更高 XFR 時脈,表現當然更勝 Ryzen 9 5900X。

Test 02:Zen 3‧Zen 2 同時脈對決

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!

* 註:數值愈細愈好。
 
分析:IPC 效能增長明顯




把 AMD Ryzen 9 5900X 及 Ryzen 9 3900X 的時脈設為 3.7GHz,以及停用 Boost 加速功能,測試 Zen 3 與 Zen 2 微架構,在同核心數目、時脈之效能差異。測試結果顯示,在相同時脈下,Zen 3 架構的 IPC 效能有明顯提升,以 《Super PI 1.5 mod》4M 為例,由 61.598s 縮短至 44.656s,《Sandra 2020》CPU 整點運算則由 533.32GIPS 提升至 565.22GIPS。不過,在欠缺 Boost 時脈優勢下,效能增幅略為減少。

Test 03:功耗‧溫度測試

AMD Ryzen 9 5900X‧5950X 實測!Zen 3 微架構驗證!

* 註:使用 Brennenstuhl EM230-GB 電錶,量度整個測試平台的總功耗;數值愈細愈好。            
註:AMD 平台使用 AMD Wraith Prism 風冷散熱器;Intel 平台使用 ASUS ROG RYUJIN 360 水冷散熱器。

分析:功耗略升

AMD Ryzen 9 5900X 及 Ryzen 9 5950X 的 TDP 功耗同為 105W,跟上代 Ryzen 9 3900X 相同,但實測顯示,由於全核加速時脈提升,故功耗亦明顯增加。以同核心數目的 Ryzen 9 5900X 及 Ryzen 9 3900X 為例,平台總功耗由 182.5W 增至 215.5W,採用 AMD Wraith Prism 風冷散熱器的負載溫度為 66℃。對比之下,Intel 平台配合 ASUS ROG RYUJIN 360 頂級水冷才能維持 57℃,配一般風冷更會過熱而降速,AMD 平台的熱控表現十分出色。

評語:新一代效能王者

AMD 在推出首代 Zen 架構後,效能全面急升,去年登場的 Zen 2 架構已能跟 Intel 打成平手,加上熱控表現出色,成功吸引不少玩家「轉台」。最新登場的 Zen 3 微架構,AMD 將 IPC 效能提升多達 19%,加上 Ryzen 9 5900X 在提升全核加速時脈下更見優勢,終於成功超越對手,最頂級的 Ryzen 9 5950X 之效能更非常驚人,絕對是新一代效能王者。

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Source:ezone.hk

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