Zen3

Я планировал написать эту статью еще весной 2020-го, но постоянно откладывал её в дальний ящик. Хотелось бы сказать, что причиной тому экологическая ситуация в стране и мире, но на самом деле желание накопить больше практического и тестового материала и, что поделать, безграничная прокрастинация. Теперь же, когда отдел маркетинга пишет мне чаще, чем кредиторы, и, по всей видимости, скоро начнет приходить домой справляться о самочувствии, я решил, что откладывать больше некуда. Тем более, что опыта накопилось достаточно, а AMD выпустил процессоры на новой архитектуре Zen 3.

Изначально в статье хотелось столкнуть лбами двух производителей AMD и Intel. Но все сроки были упущены. Поэтому вместо того, чтобы явно сравнивать красных и синих, протестируем два поколения Ryzen на Zen 2 и Zen 3. Справедливости ради и об Интел не забудем. Тем более, что исторически мы всегда предлагали серверы именно на их процессорах как серверных, так и десктопных. И статьи с тестами выпускали исключительно про них же. Монополия Intel в линейке представленных у нас конфигураций закончилась примерно год назад в декабре 2019-го мы стали предлагать серверы на базе AMD Ryzen 7 3700X и AMD Ryzen 9 3900X, затем в октябре 2020-го к ним добавился AMD Ryzen 9 3950X, а в декабре 2020-го и AMD Ryzen 9 5900X.

В общем, я решил, что процессоры обоих производителей на тестовом стенде может и не совсем вовремя, но точно неплохо.

Из истории моего знакомства с AMD

Прежде, чем мы перейдем к тестам и графикам, я бы хотел немного отойти от основной темы. Если вы не сторонники ностальжи, можете смело пропустить эту часть. Кроме авторских воспоминаний об ушедшей молодости и моём опыте работы с компьютерами, в том числе и на процессорах AMD, тут ничего не будет.

Для меня знакомство с продукцией AMD началось в далёком 2006 году, когда я будучи студентом первого курса устроился подмастерьем в сервисный центр и стал ремонтировать компухтеры. Тогда в моём личном пользовании находился домашний компьютер на процессоре Intel Pentium 4 531 на 3 ГГц, аж с Hyper-Threading. На фирменной материнской плате Intel, с SATA1, жёстким диском SATA на 80 Гб от Seagate и видеокартой ATI Radeon X300. На тот момент не самый топовый, но всё равно страшно крутой среди однокурсников компьютер, позволявший спокойно играть по сетке в CS 1.6.

Работая в сервисе, я впервые увидел компьютеры и ноутбуки на процессорах AMD (Athlon, Duron и Turion) по моему субъективному мнению, в городе их было примерно 50/50 с машинами на Intel. К тому же периодически встречались x86-совместимые процессоры VIA и Cyrix. Приблизительно в это же время появилась легенда о том, что АМД греются и даже сгорают от перегрева, что было в общем-то недалеко от правды. К слову, сей факт позволил компании Intel успешно пройти под радарами потребителя со всем ворохом технических и маркетинговых косяков, которые наблюдались при переходе от Pentium 4 к Core 2 Duo.

Пользуясь служебным положением, я достаточно быстро собрал личный компьютер на процессоре Intel Core 2 Duo E7200 на сокете LGA775 и материнской плате Asus так как десятками видел материнки Gigabyte на 478 сокете с прогаром в южном мосту. Меня всё устраивало, кроме того, что у процессора не было поддержки аппаратной виртуализации и появившийся тогда VirtualBox работал очень неспешно. Я перешёл на AMD Athlon II X2 и благодаря прямой и обратной совместимости сокетов имел шикарную возможность спокойно обновляться в течение пары лет. Intel этим похвастаться не мог.

Позже я пересел на AMD Phenom II X6, и это было что-то невероятное! Gentoo Linux, которая тогда была моей основной ОС, компилировалась меньше суток! Такой результат не удавалось получить никому из моих коллег на Intel Core 2 Quad. До опредёленного момента я считал, что это апофеоз компьютерной мысли. Пока поставщик не предложил новые AMD FX-8100 на микроархитектуре Bulldozer. Восемь ядер, не каких-то там жалких шесть! И я обновился Скорость пересборки мира упала, а я узнал, что процессор может перегреваться на боксовом охлаждении. Позже я обновился ещё пару раз FX-8150, FX-8300 и остановился на AMD FX-8350 на микроархитектуре Piledriver, причём с обновлением материнской платы (сокет AM3+). Но это всё равно было уже не то. Поэтому в моей памяти линейка Phenom II X6 так и осталась лучшей у AMD на многие годы.

Время шло, юношеские прыщи сошли на нет, Gentoo Linux подвинула Fedora Linux, и необходимость в повседневном компиляте отпала. Я смирился с прошлым, обзавёлся семьей, и, как следствие, лишился возможности постоянного апгрейда личной техники. За выходом новых линеек AMD наблюдал уже без особого энтузиазма, а потом и вовсе переехал на продукцию компании Apple, закончил карьеру сервисника и админа локалхоста и потерял связь с десктопами. История стала легендой, легенда фарсом. А потом уже и анекдотов насочиняли.

И вот в 2018 году АМД выпускает новое поколение процессоров на архитектуре Zen. Я аж весь оживился: что-то новое после стольких лет стагнации. Уже тогда я работал тут, где работаю, и как писал выше, имел дело только с процессорами Intel. Правда, надеясь, что однажды мы станем предлагать конфигурации на базе AMD.

И вот моя призрачная надежда внезапно становится реальностью. Не без моего участия, естественно.

Вспоминая историю с FX-8100, начать было решено с Райзенов третьей тысячи, тесты которых показали, на мой взгляд, просто шикарные результаты. А теперь вышла новая линейка процессоров на архитектуре Zen 3, которую тоже не обошла участь быть протестированной.

Так вот, уважаемый читатель, отбрось субъективизм и скепсис. Потому что, несмотря на всю свою неподдельную любовь к процессорной продукции компании AMD, которая после многолетнего технического простоя начинает почти с нуля отвоёвывать рынок, я за объективный подход за меня всё скажут результаты тестов.

Пара слов о техпроцессе и нанометрах

Многие, и мы в том числе, неоднократно сетовали на то, что Интел давно застрял на своих 14 нм. Доказательством тому были частые разговорчики типа: А у АМД уже давно 7 нм. А скоро будет ещё меньше.... Я решил немного разобраться в вопросе, поэтому вот моя краткая ремарка о техпроцессе и влиянии заявленных нанометров на производительность процессора.
Важной характеристикой для сравнения техпроцессов всё же остается число транзисторов на квадратном миллиметре. То есть сколько в кристалле процессора простейших логических элементов. Дело в том, что техпроцесс говорит не о размере самого транзистора, а о размере одной из его частей а именно затвора (насколько я себе это представляю). Остальные же составляющие элементы транзистора строго к величине техпроцесса не привязаны.

Ранее, на мой взгляд, до появления такой технология как FinFET, в которой стали использоваться трёхмерные, а не планарные транзисторы, ещё имело смысл сравнивать техпроцессы производителей, отталкиваясь от размеров транзистора. Но после производители пошли в разные стороны, разрабатывая собственные технологические решения. И нанометры из реального показателя превратились в абстрактный. При этом привычка сравнивать техпроцессы никуда не делась, хотя всё свелось к сравнению мягкого с тёплым. Теперь ориентироваться на размер заявленного техпроцесса даже не столько бессмысленно, сколько не очень показательно. И стоит сравнивать совсем другие параметры.

Например, в этой статье автор даёт интересную таблицу по сравнению техпроцессов:


Источник www.hardwareluxx.ru

• Fin Pitch: расстояние между ребрами (эмиттер и коллектор) транзистора
• Min Metal Pitch: минимальное расстояние между двумя слоями металла
• Fin Height: высота ребер от подложки Si в слое оксида
• Fin Width: толщина ребер

Между транзисторами на подложке тоже есть расстояние. И, надо заметить, что оно различается у таких производителей, как Samsung, TSMC, Intel и GF, при одной и той же заявленной величине техпроцесса.

В итоге получается, что понятие техпроцесса в один прекрасный момент стало сугубо маркетинговым и не говорит, как в былые времена, о техническом преимуществе процессоров, у которых он меньше. Таким образом, техпроцесс TSMC 7nm FinFET, на котором изготавливаются два последних поколения процессоров AMD, нельзя с твёрдой уверенностью назвать лучшим относительно фирменного техпроцесса Intel 14 нм. Если хотите углубиться в тему, то вот вам одна интересная статья и познавательный видеоролик по этому поводу. А мы наконец-то переходим к тестированию.

Тестирование

В комментариях к предыдущей статье нас резонно упрекнули в использовании разных версий бенчмарков, что отражается на результатах тестов. Что тут сказать. Часто бывает так, что патроны только подвезли, а они уже кончились. В том смысле, что далеко не всегда есть возможность провести повторное тестирование для конкретных процессоров на актуальных версиях бенчмарков. Но в этот раз мне-таки удалось заполучить в руки полный боекомплект, поэтому далее сможете посмотреть не только результаты тестирования Geekbench четвертой версии, но и пятой.

И раз уж мы заговорили о том, что влияет на результаты тестирования, вспомнился мне один пример из жизни. Как-то одного метеоролога спросили в интервью Скажите, что влияет на прогноз погоды?, он ответил проще сказать, что не влияет. Так вот на результаты тестов не влияет фаза луны, но это не точно.

А если серьёзно, факторов, которые могут повлиять на итоговый результат тестирования, более чем достаточно. И это не только операционная система или дистрибутив Linux. Результат будет зависеть и от версии ядра ОС, версий системного софта, планок памяти, даже если они имеют одинаковые характеристики, чипсета, фаз питания процессора и их охлаждения, версии BIOS, версии бенчмарков, особенно пакета phoronix, обновление тестов которого происходят чаще, чем презентации Apple в 2020 году. Даже накопитель влияет, например, на прохождение теста phoronix Apache. В общем, масса условий, которые трудно повторить по прошествии времени. Поэтому по мере сил при тестировании стараемся создать максимально одинаковые условия для тех процессоров, результаты которых попадут в одну статью.

Особо хочу отметить следующий момент. Он относится в меньшей степени к процессорам Intel, много лет делающей рефреши одной и той же архитектуры, и в большей степени к процессорам AMD: после релиза процессоров первые результаты тестов хуже, чем результаты тех же тестов спустя год. Предполагаю, что это связано с добавлением поддержки соответствующих процессоров и оптимизаций в ядро, софт и бенчмарки. Именно поэтому сюда не попали результаты первых тестов процессоров AMD: они были хороши, но новые ещё лучше.
В этот раз мы всё перепроверили заново, чтобы читатель смог получить самые актуальные результаты тестов.

Итак, что же сегодня попало в наши цепкие лапы?

Во-первых, это два процессора AMD на архитектуре Zen 2 Ryzen 9 3900X и Ryzen 9 3950X. Честнее было бы сравнивать их с девятой тысячей процессоров Интел Core i9-9900K. Почти одногодки всё-таки. Но мы решили, что в сравнении примет участие другой представитель от Интела, а точнее Core i9-10900K, относительно топовый процессор для сокета 1151. С одной стороны, у нас уже есть сравнительные тесты i9-9900K и i9-10900K, с другой оба этих процессора построены на одной архитектуре. Так что все честно.

Также мы решили протестировать свежие AMD пятой тысячи платформы на их базе пополнили нашу линейку серверов совсем недавно, поэтому без традиционных тестов не обойтись. Проверять будем три процессора на архитектуре Zen 3: Ryzen 7 5800X, Ryzen 9 5900X, Ryzen 9 5950X.

Замечу, что мы сравниваем не просто процессоры одного производителя в виде рефрешей, как делали ранее. В этот раз у нас есть возможность, во-первых, сравнить процессоры двух разных производителей, а во-вторых, процессоры одного производителя на двух разных архитектурах.

В случае сравнения Intel и AMD разное ВСЁ: производитель, ядерная архитектура, техпроцесс, процессорный кэш, как по объёмам, так и по архитектуре исполнения, количественное и качественное решение исполнения ядер, частота процессоров, количество вычислительных блоков. Единственное, что объединяет данные процессоры это архитектура x86/x86_64. И то технически это не совсем верно. В случае сравнения процессоров AMD разных поколений: это две разные ядерные архитектуры. Ну и, пожалуй, мы сейчас объединим их своими тестами.

Стоит сказать пару слов о третьей и пятой тысяче процессоров AMD. Как утверждает компания, в линейке Zen 3 ей удалось совершить ещё больший скачок в производительности, чем при выпуске предыдущих поколений Ryzen. Благодаря этому новинки, по мнению производителя, должны стать самыми быстрыми решениями на рынке не только в вычислительных задачах, но и в играх. В AMD заявляют, что серьёзно переработали архитектуру кристалла, что позволило без повышения базовых частот на том же техпроцессе поднять общую производительность до 19% относительно Zen 2. Ну, будем посмотреть.

Итак, в тестировании участвуют шесть процессоров:

• Intel Core i9-10900K,
• AMD Ryzen 9 3900X,
• AMD Ryzen 9 3950X,
• AMD Ryzen 7 5800X,
• AMD Ryzen 9 5900X,
• AMD Ryzen 9 5950X.

В тестировании использовались только одноюнитовые серверы (1U). Все процессоры охлаждаются жидкостным охлаждением (далее водяное охлаждение, СВО, вода, водянка).

Процессоры AMD охлаждаются водой в классическом исполнение для 1U платформ. Процессор Intel охлаждается продвинутым жидкостным охлаждением кастомизированное решение собственного производства, о конфигурации которого мы по-прежнему не распространяемся. Иначе i9-10900K перегреваются. Ну хоть не горят.

Все тестовые экземпляры подведены под единый общий знаменатель: 1U, вода, одинаковая оперативная память на частоте 2933, один и тот же накопитель данных. Память с частотой 2933 это максимум для i9-10900K, при этом представленные Рязани поддерживают память и на 3200. А как известно, производительность AMD процессоров, в том числе в тестах, сильно зависит от частоты памяти. С нашей стороны это делается для того, чтобы, так сказать, сравнять шансы.

Процессоры AMD тестируются на одной и той же материнской плате с новым чипсетом.

И ещё один момент, на который хотелось бы обратить внимание.

Сравнение между собой процессоров AMD 9 3900X, AMD 9 3950X и AMD 9 5900X, AMD 9 5950X логично и понятно: последние правопреемники предыдущих. Но вот AMD 7 5800X выбивается из этого ряда. Дело в том, что в нашей тарифной линейке также присутствует AMD 7 3700X, который я с удовольствием бы сравнил с новым AMD 7 5800X. И это было бы также понятно. Увы, протестировать его в момент подготовки статьи возможности не было. Но раз есть результаты 5800Х, то почему бы ими не поделиться.


Тактико-технические характеристики платформ

Процессоры Intel i9-10900k

• Материнская плата: ASRockRack W480D4U
• Оперативная память: 32 Гб DDR4-2933 MT/s Kingston 2 штуки
• NVMe SSD-накопитель: 1 Тб Intel 665P

Процессоры AMD

• Материнская плата: ASRockRack X570D4U (bios beta)
• Оперативная память: 32 Гб DDR4-2933 MT/s Kingston 2 штуки
• NVMe SSD-накопитель: 1 Тб Intel 665P

Программная часть: ОС CentOS Linux 8 x86_64 (8.3.2011).
Ядро: 4.18.0-240.1.1.el8_3.x86_64
Внесённые оптимизации относительно штатной установки: добавлены опции запуска ядра elevator=noop selinux=0

Тестирование производится со всеми патчами от атак Spectre, Meltdown и Foreshadow, бэкпортироваными в данное ядро.

Список тестов, которые проводились:

1) Sysbench
2) Geekbench 4
3) Geekbench 5
4) Phoronix Test Suite

Результаты тестирования

5950Х лучше 3950Х на 160%.
5900Х лучше 3900Х на 166%.


5950Х лучше 3950Х 23,3%.
5900Х лучше 3900Х 20,7%.


5950Х лучше 3950Х 7,3%.
5900Х лучше 3900Х 8,7%.


5950Х лучше 3950Х 27,2%.
5900Х лучше 3900Х 25,8%.


5950Х лучше 3950Х 8,5%.
5900Х лучше 3900Х 10,8%.


5950Х проигрывает 3950Х 1,1%.
5900Х лучше 3900Х 0,2% (почти равны).


5950Х лучше 3950Х 1,4%.
5900Х лучше 3900Х 3,6%.


5950Х лучше 3950Х 8,1%.
5900Х лучше 3900Х 10,8%.


5950Х лучше 3950Х 3,0%.
5900Х лучше 3900Х 7,6%.


5950Х лучше 3950Х 16,1%.
5900Х лучше 3900Х 16,5%.


5950Х лучше 3950Х 17,3%.
5900Х лучше 3900Х 20,3%.


5950Х лучше 3950Х 2,3%.
5900Х лучше 3900Х 10,0%.


5950Х лучше 3950Х 21,7%.
5900Х лучше 3900Х 19,8%.



В целом, результаты получились предсказуемые последнее поколение пятитысячных AMD уверенно обходит своих предшественников и оставляет далеко позади относительно свежие интеловские Core i9-10900K. При этом стоит отметить, что Ryzen 9 3950X из третьей тысячи показал себя весьма достойно по результатам тестов Geekbench он занимает второе место после новинок, а в многопоточном тесте John the Ripper, который измеряет количество операций в секунду, обошел даже Ryzen 9 5950X.

Довольно интересно показал себя и Ryzen 7 5800X, ставший лидером не только по результатам тестов Geekbench как в однопоточном, так и в многопоточном режиме, но и в других тестах - на кодирование аудиоданных (encode mp3) и на количество запросов в секунду (Apache). К серверам с этим процессором я бы порекомендовал присмотреться более внимательно. Особенно, для обработки медиаконтента или в качестве веб-сервера.

Ну и раз мы пообещали сравнение с Intel, то пару слов скажу и о них. Судя по результатам тестов, у i9-10900K есть шанс побороться за первенство в однопоточных тестах Geekbench (вероятнее всего, благодаря паре дополнительных ГГц), но только с AMD третьей тысячи показатели пятой тысячи на порядок лучше. Причём даже третья тысяча делает i9-10900K в большинстве тестов.

Так как секретариат партии намекнул мне, что громкие ликования не в нашем стиле, просто спокойно выскажу свое мнение. На моя взгляд, Intel уже два года если и не является догоняющим, то как минимум идёт наравне с AMD в десктопном и игровом сегменте. Как только Intel выпускает новое поколение процессоров, AMD сразу бьёт эту карту. По всей видимости, превосходству синих над красными приходит конец. Красные же, на мой взгляд, как Феникс сгорели, когда выпустили серию FX, и переродились из пепла с выпуском Ryzen.

Как видите, моя неподдельная любовь к AMD вызвана не только романтическими чувствами, но и банальным холодным расчётом. Если вы следите за новостями, то, по данным от PassMark Software, в начале 2021 года компания AMD заняла 50,8% рынка процессоров для настольных ПК в мире. Доля Intel, соответственно, упала до 49,2%. Это значит, что конкуренция гигантов-производителей выходит на иной уровень, который будет держать в тонусе обе компании. Поэтому предполагаю, что 2021 год окажется не менее динамичным, чем ушедший 2020-й в плане прорывных новостей на рынке процессоров. Тем более, что обеим компаниям есть что улучшать Intel-таки предстоит разобраться с техпроцессом 10 нм, а AMD, как минимум, решить проблемы с поставками, чтоб не получилось так, как в декабре, когда не все получили то, что заказали.

В тестировании использовались серверы на базе процессоров AMD Ryzen и Intel Core с 1dedic.ru. Выделенные серверы с этими процессорами можно собрать в конфигураторе и заказать со скидкой 7% на выбранный период оплаты 1, 3, 6 или 12 месяцев по промокоду HABR1DEDIC21. Скидка не распространяется на дополнительные услуги, подключенные к серверу. Промокод действует до 28 февраля 2021 года.