В BIOS процессоров AMD Ryzen 3000 Zen 2 замечены новые опции для разгона
В этом году AMD планирует выпустить процессоры Ryzen 3000 3 поколения, возможно рассказав о них больше в середине года на Computex 2019. Компания пообещала, что процессоры будут идти на сокете AM4 и будут полностью совместимы с вышедшими ранее материнскими платами с этим сокетом. После этих заявлений, производители плат, ASUS и MSI, выпустили обновления BIOS, в которых добавлена поддержка инженерных образцов чипов Zen 2.
На выставке CES 2019 AMD рассказала о технических характеристиках процессоров и показала прототип нового процессора Ryzen 3 поколения на сокете AM4. Компания подтвердила, что процессоры будут созданы по мультичиповой технологии, что означает, что процессор будет состоять из двух 7-нм чиплетов, которые будут работать на 14-нм I/O-хабе через Infinity Fabric.
Второй причиной является проводимая AMD политика уменьшения затрат на производство. Компания планирует увеличить количество ядер в процессорах до цифры выше восьми, а ставить 12-16 ядер на один 7-нм чиплет невыгодно. Для процессоров с 8 ядрами или меньше (которые, кстати говоря, очень хорошо продаются) можно использовать как раз один чиплет. Так AMD не будет использовать свои ценные 7-нм пластины зазря.
У пользователей процессоров Matisse появится улучшенный контроль над активными ядрами. Теперь можно будет отключить целый чиплет или уменьшить количество активных ядер. У 64-ядерных процессоров Threadripper можно будет отключать до 6 из 8 чиплетов.
Одна из страниц BIOS названа «SoC Miscellaneous Control» и на ней расположены довольно уже довольно стандартные для современных материнских плат настройки:
В целом, можно сказать, что AMD дала любителям разгона множество новых опций, позволяющих разогнать не только сам процессор, но и отдельные его части.
DDR4 и Ryzen. Нюансы настройки и разгона памяти на платформе AMD AM4
За последние несколько лет AMD выпустила два поколения высокопроизводительных процессоров Ryzen, основанных на совершенно новой архитектуре с огромным потенциалом. Недавно компания представила уже третье поколение. Но, тем не менее, Интернет полон страхов и недопониманий потенциала платформы «не от Intel». Некоторые пользователи до сих пор боятся приобретать систему AMD AM4 из-за ряда причин, проявившихся во время старта продаж первого поколения.
Мое имя Юрий Бублий (@1usmus), я являюсь разработчиком DRAM Calculator for Ryzen, автором многочисленных BIOS-модификаций и куратором десятка тем, посвященных этим процессорам и всему, что их окружает. После двух лет исследований и разработок я готов поделиться своими секретами по оптимизации памяти в системах Ryzen. Под оптимизацией я имею в виду разгон и настройку системной оперативной памяти. Да-да, то самое коварное слово «разгон».
«О Боже, там так много параметров и это может еще повлиять на гарантию!» — подумали вы. Нет, все гораздо проще. Сегодня я расскажу, на что стоит обратить внимание при покупке, как быстро и правильно настроить систему, минуя страхи и типичные ошибки, которые можно получить в процессе разгона.
Некоторые из вас могут спросить, какие реальные преимущества можно получить от разгона памяти и что в целом оно даст? Начну с того, что существует возможность увеличить средний fps в играх до 50% только благодаря оптимизации подсистемы памяти. Этот показатель не является просто числом, это сумма факторов, которые влияют на качество вашего геймплея. Сюда входят значения 1% low и 0,1% low, минимальный fps, средний и максимальный. То есть, если у вас есть желание получить максимум отдачи от системы, вам все-таки придется осилить эту статью.
Звучит заманчиво, не так ли?
Infinity Fabric
Для связи между отдельными блоками в процессорах AMD Ryzen используется внутреннее соединение Infinity Fabric, пришедшее на смену шине HyperTransport.
Под блоками подразумевается вычислительные комплексы ЦП (группы до 4 ядер ЦП именуемые CCX). Infinity Fabric имеет свой собственный тактовый домен, который синхронизируется с физической частотой памяти. Поколения Zen 1 и Zen+ работают в режиме UCLK=MEMCLK. Поколение Zen 2 получит дополнительный режим UCLK=1/2 MEMCLK, который существенно увеличит частотный потенциал DRAM во время разгона.
Конструктивно Infinity Fabric представляет собой 256-битную двунаправленную шину. С ее помощью в шестиядерных и восьмиядерных моделях процессоров Ryzen (архитектуры Zen 1 и Zen+) два четырехъядерных модуля (CCX) обмениваются данными с другими блоками, включая контроллер PCI Express и южный мост. В Zen 2 обмен данными происходит не только между CCX, а и между чиплетами CCD и мастер-чиплетом I/O посредством новой двунаправленной шины.
Infinity Fabric Zen/Zen+ функционирует на частоте, равной физической частоте системной ОЗУ. Например, если контроллер памяти работает c DDR4-2133 в режиме UCLK=MEMCLK, матрица коммутатора синхронизируется с частотой 1066 МГц (напомню, эффективная частота указана в обозначении памяти). Это означает, что более быстрая память позволяет увеличить пропускную способность внутреннего соединения Infinity Fabric.
Эта технология открывает большие перспективы при создании многоядерных процессоров, таких как Ryzen 3000, о которых мы вскоре с вами поговорим.
Типы памяти
За последние 10 лет компания Intel посеяла в головах пользователей главный тезис — оперативная память это декоративная заглушка, иногда она имеет подсветку и прикольно выглядит в корпусе, люди перестали задумываться о реальной значимости ОЗУ.
На данный момент на рынке оперативной памяти представлено огромное кол-во вариантов, которые могут нас заинтересовать, но могут оказаться совершенно бесполезными. Какую же выбрать?
Лидером в разгоне является оперативная память на чипах Samsung B-die (20 нм). Эти чипы демонстрируют рекордные показатели частоты/латентности «из коробки». Хочу отметить важный момент, что вам не обязательно покупать набор, на котором будет нарисовано красивые числа вроде 4200+ МГц, в большинстве случаев разгон такого комплекта будет сопоставим с набором DDR4-3000 с CL14. Безусловно, кремниевая лотерея присутствует и может оказаться, что «3000CL14» больше 3600 МГц не захотят брать стабильно. В качестве примера я покажу вам, что могут модули, которые попали в этот материал.
Первыми в списке идут G.Skill Sniper X 3400C16 (F4-3400C16-16GSXW). Это одноранговая (или single rank) память, базовые характеристики нельзя назвать феноменальными, в отличие от результата, который получен после разгона.
Так же на этих модулях удалось получить заветные 3733 МГц при CL14, но с довольно большим напряжением — 1,51 вольт. Я считаю, что данное напряжение не подходит для использования в режиме 24/7, так как есть шанс получить преждевременную «смерть» плашек.
Далее в списке приоритетных покупок идет память, основанная на чипах SK hynix CJR (18 нм). В моем распоряжении были G.Skill Sniper X 3600C19 (F4-3600C19-16GSXWB), данная память почти на 50% дешевле вышеупомянутых Samsung B-die.
Касаемо разгона — 3933 МГц при CL16, абсолютный рекорд по частоте и пропускной способности для 4-слотовой материнской платы (о ней мы поговорим позже).
И это для нее не предел, 4000 МГц при CL16 реальность.
В свежей версии калькулятора я подготовил пресеты включительно до 3867 МГц.
Так же в этом году рынок получил и новые Micron H/E-die (19 нм). К сожалению, на момент написания материала этих наборов у меня в руках еще не было. По предварительным тестам моих коллег, память аналогично хороша в разгоне и может составить конкуренцию для Hynix CJR.
А что же двухранговая память, она же dual rank? На данный момент результаты разгона данного типа оперативной памяти довольно печальные, контроллеру памяти тяжело справлять с четырьмя рангами. Даже не контроллеру, а «разводке» шин. Максимум, что пока доступно — 3466 МГц при CL14 для Samsung B-die и 3600 МГц при CL16 для Hynix CJR. Единственный плюс от четырех рангов — это внушительный объем оперативной памяти и технология чередования рангами, которая увеличит производительность системы в играх. Что как и на сколько — вы увидите в разделе тестов.
Материнские платы и топология
Существует очень много материснких плат на разных чипсетах, в различных форм-факторах и с разными скрытыми особенностями. Ключевой особенностью в разгоне памяти на системах Ryzen является DIMM-топология, количество слоев PCB и DIMM-слотов.
Рекордсменом в разгоне оперативной памяти являются двухслотовые материнские платы, например ASUS ROG Strix X470-I Gaming.
Отсутствие двух дополнительных слотов серьезно влияет на качество сигналов и переотражения на линии. Что касается предельной частоты разгона без использования воды или азота — около 3866–3933 МГц.
Далее идут платы с топологией Daisy Chain, их преимущество заключается в оптимизированной длине линий (шины) между процессором и слотами А2 и В2.
Типичными представителями являются ASUS ROG Crosshair VII Hero, ASUS Prime X470-Pro и MSI X470 Gaming M7 AC.
3800 МГц это максимум, который доступен этим представителям при использовании двух модулей single rank и без использования экстримальных способов охлаждения.
При использовании четырех модулей разгон несколько хуже, предел находится на частотах 3400–3466 МГц.
Замыкают список платы с Т-топологией, которые имеют посредственные результаты разгона при использовании двух модулей оперативной памяти, но прекрасные результаты, если установлено четыре модуля (до 3533 МГц включительно). Яркие примеры — это Asrock X470 Taichi и ASUS ROG Crosshair VI.
Влияние частоты DDR4 2133-4000 МГц на производительность процессоров AMD Ryzen 5 5600X и AMD Ryzen 9 5950X
Архитектура Zen 3 в процессорах AMD Ryzen 5000 сделала заметный рывок производительности благодаря увеличению показателя выполнения операций за такт на 19% и повышения рабочих тактовых частот.
Основным нововведением архитектуры Zen 3 стала перекомпоновка внутренних «модулей» со значительными микроархитектурными изменениями. Инженеры объединили два CCX-комплекса внутри каждого восьмиядерного кристалла в единый блок. Это позволило всем восьми ядрам в одном CCX-комплексе иметь полный доступ к кеш-памяти, что ускорило работу всей подсистемы памяти и снижает задержки при обмене данными. Благодаря такому шагу в шести- и восьмиядерных процессорах Zen 3 основная шина Infinity Fabric стала полностью разгружена от межъядерного траффика и стала отвечать лишь за взаимодействие с контроллерами интерфейсов DRAM DDR4 и PCI Express 4.0. Однако она не потеряла полностью своего предназначения со старшими двенадцати- и шестнадцатиядерными процессорами, где связь между двумя CCD-чиплетами сохранена.
Второй важной особенностью является принцип работы шины Infinity Fabric. Она имеет собственный тактовый домен, синхронизируемым с физической частотой памяти. Благодаря оптимизациям и некоторой разгрузке межъядерного обмена данными стабильной работы можно добиться в режиме DDR4-3600 в синхронном режиме и более в асинхронном режиме.
Однако в общий алгоритм работы вмешивается еще один участник – непосредственно контроллер памяти DRAM DDR4. Поскольку он независим от процессорных ядер, то также имеет свою рабочую частоту. В совокупности мы получаем, что работа подсистемы памяти процессоров семейства Ryzen 5000 имеет три независимых параметра – частоту оперативной памяти, частоту шины Infinity Fabric и частоту контроллера памяти. Инженеры AMD постарались согласовать все три генератора в соотношении 1:1:1 в режиме до DDR4-3600 включительно, после чего работа каждого компонента изменяются согласно таблице.
| Частота памяти (MCLK) | Частота Infinity Fabric (FCLK) | Частота контроллера памяти (UCLK) | |
| До DDR4-3600 | до 1800 МГц | FCLK = MCLK | UCLK = MCLK |
| DDR4-3600 | MCLK = 1800 МГц | FCLK = MCLK | UCLK = MCLK |
| После DDR4-3600 | выше 1800 МГц | FCLK = 1800 МГц | UCLK = ½ MCLK |
Поэтому в разгоне важно следить за частотой оперативной памяти выше 3600 МГц, вручную активируя частоту шину Infinity Fabric равную половине показателя DDR4 и не забывать выставлять режим UCLK=MemCLK.
Для нашего тестирования мы будем использовать младший процессор AMD Ryzen 5 5600X с единственным CCD-чиплетом и самую старшую модель Ryzen 9 5950X, имеющую два полноценных CCD-чиплета, что позволит наглядно и в полной мере изучить влияние частоты оперативной памяти на показатели быстродействия процессоров с обменом данных, обработки информации и игровую производительность.
В качестве основной платформы выступит материнская плата MSI MEG B550 Unify-X, установившая несколько рекордов разгона оперативной памяти.
MSI MEG B550 Unify-X построена на шестислойном текстолите черного цвета с увеличенной толщиной медных слоев. В дизайне применим строгий внешний вид с минимальным количеством пластика и отличным охлаждением цепей питания. Последняя насчитывает 16 фаз (14+2) с мосфетами Infineon TDA21490 (по 90А), управляемые полноценным шестнадцатиканальным контроллером Infineon XDPE132G5C.
Важнейшей особенностью материнской платы MSI MEG B550 Unify-X является переработанная оптимизированная разводка линий и только два слота DIMM DDR4 для достижения наилучшей производительности и уменьшения задержек.
Производителем предусмотрены индикаторы POST-кодов, кнопки включения и перезагрузки, кнопки прошивки BIOS и сброса настроек на задней панели, а также простой доступ к важным перемычкам на плате. В наборе с MSI MEG B550 Unify-X имеется специальный пак DIY Stands Set с подставками для превращения платформы в открытый стенд с возможностью обдува снизу и легкой доступностью к компонентам.
Завещающим основной «треугольник» комплектующих становится набор оперативной памяти Team T-Force Xtreem 8Pack 4500MHz 16Gb.
Модули построены на чипах Samsung B-Die и расчетной формулой таймингов CL18-20-20-44 при напряжении 1.45 В.
В качестве графической составляющей выступает видеокарта MSI Radeon RX 6700 XT Gaming X.
Тестовый стенд
Методика тестирования
BIOS материнской платы MSI MEG B550 Unify-X обновлен до последней стабильной версии A30 (7D13vA3).
Для мониторинга показателей системы использовалась утилита HWINFO64.
Процессоры AMD Ryzen 5000 работают на стоковых частотах.
Оперативная память Team Xtreem 8Pack оснащена XMP-профилем с высокой тактовой частотой:
Пределом стабильной работы для процессоров в синхронном режиме стала частота оперативной памяти 4000 МГц, контроллера памяти и шины Infinity Fabric – 2000 МГц. Тайминги понижены до «16-16-16 32-Т1», уменьшены вторичные тайминги. Остальные параметры выставлены в режиме «Auto», включая напряжения SoC, VDDP, VDDG.
Частота оперативной памяти 4000 МГц и тайминги будет отправной точкой для нашего тестирования. Другие частоты будут достигаться уменьшением множителя с указанными параметрами, включая шину Infinity Fabric и контроллер памяти, кроме частоты 2133 МГц с автоматическими настройками по умолчании.
Режим MCLK:FCLK:UCLK = 1:1:1
Для максимальной стабильной частоты DDR4-4000 и демонстрации производительности добавлен асинхронный режим MCLK:FCLK:UCLK = 1:1:2.
Результаты тестирования
В первую очередь взглянем на AIDA64 бенчмарк кэша и памяти на системе с различной частотой памяти DDR4.
Наблюдаем взрывной рост производительности до частоты DDR4-3600, заявленной компанией AMD как наиболее оптимальной для высокоэффективного быстродействия процессоров AMD Ryzen 5000 в независимости от компоновки CCX-комплексов и чипсетов. Дальнейшее повышение частоты ведет к менее значительному росту.
Латентность оперативной памяти.
Задержки памяти также заметно снижаются, но до порога DDR4-3200. Отметим, что асинхронный режим в значительной степени пока лишь продемонстрировал падение в данном тесте.
Тест быстродействия обработки данных WinRAR.
В обработке потока данных тест быстродействия WinRAR демонстрирует прирост производительности на 34% для младшего процессора AMD Ryzen 5 5600X с одним CCX при разгоне от 2133 МГц до 4000 МГц в синхронном режиме и на внушительные +52% для двух комплексного CCX старшего процессора Ryzen 9 5950X.
Игровую производительность оценивали в «Ведьмак 3: Дикая Охота» с минимальными настройками графики в разрешении 720p для уменьшения влияния графической составляющей.
Игра The Witcher 3: Wild Hunt блестяще реагирует на многоядерность системы, и мы снова наблюдаем как частота памяти и шины Infinity Fabric влияет на взаимосвязь в старшем процессоре Ryzen 9 5950X. При стоковой частоте DDR4-2133 она даже ниже младшей модели, но по мере оверклокинга наблюдается ошеломительный прирост до отметки DDR4-3600 МГц.
Графические пакеты бенчмарки 3DMark Fire Strike и Time Spy, показатели Physics Score и CPU Score соответственно.
Тест 3DMark Fire Strike практически не замечает разгона оперативной памяти.
Однако пакет Time Spy значительно лучше демонстрирует связь частоты и влияния связи шины Infinity Fabric между CCX-комплектами: напомним, что Ryzen 5 5600X имеет один блок CCX с шестью ядрами, а Ryzen 9 5950X – два блока CCX, соединенные шиной IF. Прирост составляет 13,5% и потрясающие 42,4%% соответственно. Для моделей Ryzen 7 5800X и Ryzen 9 5900X ситуация будет аналогичная (один и два CCX).
Результаты бенчмарков Cinebench R20 и Cinebench R23 от компании Maxon.
Текущие тесты, наоборот, продемонстрировали небольшой спад производительности при многоядерном прогоне. Перегрев был исключен. Возможно, с ростом частот значительнее возрастает нагрузка на контроллер памяти, который сказывался на системе процессора по удержанию заданного лимита (CPU функционировали в стоке), поэтому, как и на решениях Intel чем сильнее разгон оперативной памяти, тем сильнее нагрузка на соответствующие блоки и тем выше нагрев и потребление.
Заключение
Влияние частоты оперативной памяти на процессоры AMD Ryzen 5000 неоспоримо и как мантра повторяется уже чуть ли не по телевидению. Однако нам хотелось подробнее изучить данный вопрос с обновлением прошивок BIOS, последней версией AGESA и драйверами, влияющие на оптимизации и быстродействия конечных продуктов, и конечно же на взаимосвязь младшего и старшего процессоров с различной компоновкой.
AMD Ryzen 5 5600X остается бодрым шестиядерным процессором c одним CCD-чиплетом и IOD-чиплетом, где основная связь возлагается на шину Infinity Fabric. Как мы убедились последняя зависит от частоты оперативной памяти, как и контроллер памяти, поэтому отправной точкой для Ryzen 5 5600X и, следовательно, для Ryzen 7 5800X является частота в режиме DDR4-3200, а более благоприятная отметка достигается при DDR4-3600. Дальнейший рост наблюдается, однако, каждый шаг достигается все более высокими жертвами и меньшей выручкой. В общем итоге средний прирост составляет +28,5%! Если вы приобрели подобную систему и неуверенно разбираетесь в «железе», то нашей рекомендацией будет текущая проверка на какой частоте памяти DDR4 работает ваша система: нередко пользователи и сборщики забывают активировать хотя бы профиль XMP и работают на пониженной частоте 2133-2400 МГц, когда нашим минимумом является 3200 МГц!
Для топового процессора AMD Ryzen 9 5950X справедливы все вышесказанные утверждения. Но не стоит забывать, что у него и версии Ryzen 5 5900X один блок CCX стоит особняком и там связь держится на той же шине IF, которая чувствительна к любому «чиху». Поэтому даже после частоты DDR4-3600 мы наблюдаем менее линейный, но прирост быстродействия: здесь стоит побороться хотя бы за частоту памяти 3800 МГц, а отметка ниже DDR4-3200 карается наказанием самого себя потерей драгоценных FPS в играх и лишних минутах при обработке больших потоков данных! Средний прирост производительности от 2133 МГц к 4000 МГц составляет аж +48%!