Gelungener Feinschliff

AMD Ryzen 7 2700X und Ryzen 5 2600X im Test - Die Zen+-Architektur

Für die neue Prozessorgeneration greift AMD auf die inzwischen ein Jahr alte Zen-Architektur zurück, die allerdings in bestimmten Bereichen überarbeitet wurde. Folglich spricht das Unternehmen von Zen+. Hinzu kommt ein leicht verkleinerter Fertigungsprozess, was in Summe dazu führt, dass die zweite Ryzen-Generation weder ein echtes Tick, noch ein echtes Tock ist.

12 statt 14 nm, DDR4-2933 statt DDR4-2666

Fest stand bereits seit dem Start von Raven Ridge, dass AMD auf schnelleren Arbeitsspeicher setzen würde. Wie auch die APUs unterstützen die neuen Ryzen-Prozessoren DDR4-2933, die Vorgänger waren auf DDDR4-2666 beschränkt. Für die Praxis ist das nur bedingt relevant, da sich natürlich auch schnellerer Speicher nutzen lässt, was mit gewissen Vorteilen verbunden sein kann - dazu später mehr. Es muss aber beachtet werden, dass bestimmte Kombination nicht oder nur eingeschränkt möglich sind. Entscheidend ist dabei aber wie gewohnt nicht nur der eingestellte RAM-Takt, sondern auch der Aufbau der Speicherriegel (Single oder Dual Rank) sowie die Anzahl der Riegel. Keine Überraschung: An der Dual-Channel-Anbindung wird festgehalten.

Zu den Unterschieden zwischen Zen (Summit Ridge)/Zen 1.5 (Raven Ridge) und Zen+ (Pinnacle Ridge) verrät AMD kaum Details. Die Rede ist lediglich von „gezielten Verbesserungen", deren Ziel man allerdings nennt: Die Reduzierung von Latenzen. So soll die L1-Cache-Latenz um etwa 13 % verringert worden sein, beim L2-Cache ist von 34 % die Rede, beim L3-Cache von 16 %. Zudem konnte die DRAM-Reaktionszeit um 11 % verringert werden. Eine weitere Maßnahme zielt auf die Instructions per Cycle (IPC). Hier soll Zen+ etwa 3 % besser abschneiden.

Die Umstellung der Fertigung von 14 auf 12LP nm sorgt für eine höhere Transistorperformance. AMD spricht diesbezüglich von 10 bis 15 %. Deshalb sei es möglich geworden, die Spitzentaktraten um 300 MHz anzuheben und gleichzeitig die Spannung der CPU-Kerne um 50 mV zu reduzieren. Daraus soll sich bei gleichem Takt im Vergleich zu Summit Ridge ein um 10 bis 15 % geringerer Energiebedarf ergeben. Die beworbene Strukturverkleinerung selbst hat kaum Auswirkungen - angesichts des Sprungs von 14 auf 12 nm wenig verwunderlich. Spürbare Änderungen dürfte es erst im nächsten Jahr mit Zen 2 geben.

Aber auch etwas anderes verspricht AMD, zumindest in Hinblick auf Ryzen 7 2700X und Ryzen 5 2600X: Werden alle Kerne, bzw. alle Threads gleichzeitig genutzt, werden bei allen Taktraten oberhalb von 4 GHz gehalten. Bei den Vorgängern war dies nur auf einem Kern möglich. Im Test konnte die deutlich feinere Taktung problemlos beobachtet werden, auch die 4-GHz-Marke, die zumindest leicht gerissen wurde. Allein das sorgt bereits dafür, dass die Rechenleistung höher als bei den Vorgängern ausfällt.

Allerdings erkauft man sich dies beim Ryzen 7 2700X mit einer höheren TDP. Die liegt nun bei 105 W, der Ryzen 7 1800X war noch auf 95 W beschränkt. Beim Ryzen 5 2600X bleibt es hingegen bei 95 W, Ryzen 7 2700 und Ryzen 5 2600 bleiben mit 65 W ebenfalls stabil.

Wie schon bei der ersten Generation ist der Heatspreader auch bei den neuen Prozessoren verlötet. AMD setzt dabei erneut auf ein Lot, bestehend aus einer Indiumlegierung. Dies, so das Unternehmen, würde zwar die Kosten um einen nicht genannten Betrag steigern, wäre letztlich aber die beste Methode, um die Abwärme abzuleiten. Gegenüber anderen Lösungen soll die Die-Temperatur so um etwa 10 °C geringer ausfallen.

Zen+ bedient sich beim bekannten Grundgerüst

Die vermutlich sehr geschickt gewählte Bezeichnung Zen 5 sowie die Aussage, dass man bereits an dieser Version der Prozessorarchitektur arbeite, führte vor wenigen Tage zwangsläufig zu der Frage, wie AMD nummeriert. Eine klare Antwort darauf gibt es nicht - unter anderem, da das Unternehmen in zur Verfügung gestellten Dokumentationen selbst hin und her springt. So basiert die ersten Ryzen-Generation ganz klar auf Zen 1, bei Raven Ridge sprach man stellenweise von Zen 1.5, bei der nun erhältlichen zweiten Ryzen-Generation von Zen+. Denkbar ist, dass man intern schon jetzt von Zen 2 spricht und sich schlicht an den Modellnummern orientiert. Ein Ryzen x 3xxx würde dann auf Zen 3 basieren.

Gänzlich von dieser Diskussion losgelöst ist die Tatsache, dass die zweite Ryzen-Generation abgesehen vom genannten Feinschliff auf der im vergangenen Jahr eingeführten Zen-Architektur basiert. Das zeigt schon die Zahl der Transistoren, die mit 4,8 Milliarden gleich geblieben ist.

Die unterscheidet sich deutlich von ihrem Vorgänger Bulldozer und bedeutete eine 180°-Wende zurück zum klassischen Prozessoraufbau. Jeder CPU-Kern verfügt über vier Integer-Einheiten zu je 168 Registern, die wiederum 192 Instruktionen „in Flight" bearbeiten können. Über zwei Load/Store-Einheiten erfolgt die Weitergabe der Daten an den Cache. Hinzu kommen zwei Fließkomma-Einheiten mit je 128 Floating Point Multiply Accumulators. Der dazugehörige Instruction-Cache fasst 64 KB, der Data-Cache immerhin noch 32 KB. Auf ersteren kann vierfach zugegriffen werden, auf letzteren achtfach. Darüber steht der L2-Cache mit 512 KB bereit, darüber wiederum der L3-Cache.

Der steht aber nicht in voller Größe allen CPU-Kernen zur Verfügung, was am CPU Complex (CCX) genannten Aufbau liegt. Im Falle des Ryzen 7 2700X und Ryzen 7 2700 umfasst jeder der beiden CCX vier CPU-Kerne sowie 8 MB L3-Cache, der auch nur von diesen vier Kernen genutzt werden kann. Beim Ryzen 5 2600X und Ryzen 5 2600 gehören zu jedem der beiden CCX lediglich drei CPU-Kerne, allerdings ebenfalls 8 MB L3-Cache. Die 8 MB sind dabei in vier „Scheiben" zu je 2 MB unterteilt, jede Scheibe ist dabei einem CPU-Kern zugeordnet. An letzterem orientiert sich der Teil-L3-Cache hinsichtlich der Taktung sowie der generellen Last. Letzteres sorgt dafür, dass nicht nur ein nicht oder nur schwach genutzter Kern mit geringer Spannung gefahren wird und somit für einen geringeren Energiebedarf sorgt, sondern auch der entsprechende Teil des Caches.

Hinzu kommt SMT, was doppelt so viele parallel ausführbare Threads wie CPU-Kerne bedeutet. Allerdings müssen die beiden Threads innerhalb des Kerns nicht zwangsläufig gleichberechtigt abgearbeitet werden, hier greifen Priorisierungen.

Infinity Fabric

Die Kommunikation zwischen den beiden CCX sowie mit dem Arbeitsspeicher und diversen Controllern übernimmt aufgrund der generellen Beibehaltung der Zen-Architektur erneut der Infinity Fabric getaufte Interconnect. Veränderungen an diesem hat AMD nicht vorgenommen, bzw. dokumentiert solche nicht. Es bleibt aber auf jeden Fall bei einem zweiteiligen Aufbau. Der Control Fabric steuert die diversen Engine Hubs und ist somit verantwortlich für Power Management, Security, Reset & Initialization und Test-Prozedere.

Der zweite Part wird vom Data Fabric übernommen, der in erster Linie für geringe Latenzen sowie einen generell schnellen Datenaustausch innerhalb der Architektur zuständig ist und auch die Kommunikation mit dem Arbeitsspeicher übernimmt.

Das Prinzip CCX in Verbindung mit dem Infinity Fabric soll eine beinahe lineare Steigerung der Multi-Thread-Leistung ermöglichen.