A questão a que este artigo é dedicado é mais teórica do que aplicada. No entanto, frequentemente aparece em várias disputas de rede e, portanto, definitivamente precisa de uma análise especial. Estamos falando de IPC (instruções por ciclo) – uma característica de desempenho específico que descreve a velocidade de uma determinada microarquitetura isolada da frequência do clock.
AMD e Intel, trazendo as últimas gerações de processadores para desktop ao mercado, deram ênfase especial ao fato de terem conseguido melhorar significativamente a eficiência das microarquitetura utilizadas e aumentar o desempenho específico dos núcleos usados em termos de gigahertz. Portanto, para a família de processadores Ryzen 5000 baseados na arquitetura Zen 3, a AMD anunciou um aumento de 19% no IPC em comparação com a geração anterior. Esta é uma estimativa um pouco otimista, mas em nossos próprios testes pudemos confirmar que há de fato um aumento significativo. De acordo com nossos dados apenas, o desempenho específico do Zen 3 em comparação com o Zen 2 aumentou 11% em aplicativos que usam muitos recursos e 16% em jogos.
Acompanha o ritmo da AMD e Intel. Os processadores da 11ª geração recentemente lançados baseados no design Rocket Lake são quase iguais aos do Zen 3, com ganhos de IPC de 19%. Não verificamos diretamente essa afirmação com nossos próprios testes, mas como Rocket Lake é baseado na microarquitetura Cypress Cove, que é uma porta de 14nm da microarquitetura móvel Sunny Cove, o valor declarado está longe da verdade. Os processadores Ice Lake, que usam núcleos Sunny Cove, são de fato visivelmente mais rápidos do que seus predecessores na microarquitetura Skylake, apesar de velocidades de clock bastante próximas.
Assim, tanto o Zen 3 quanto o Rocket Lake trouxeram consigo avanços significativos não só nas características numéricas dos processadores visíveis nas especificações, mas também no aumento do desempenho específico. No entanto, essas mudanças levantam questões adicionais. Se as ofertas da AMD e da Intel são visivelmente melhores do que suas predecessoras, como elas se comparam agora? É muito fácil comparar as frequências, o número de núcleos ou o tamanho da memória cache de diferentes processadores, mas e quanto à eficiência das microarquitetura? Para descobrir isso, são necessários testes especiais, e decidimos conduzir exatamente esse estudo. Responderemos à pergunta com eles: qual dos fabricantes de processadores x86 – AMD ou Intel – tem a microarquitetura mais eficiente agora?
⇡#Como é o confronto entre Ryzen 5000 e Rocket Lake à primeira vista
Em análises dos novos processadores Rocket Lake, Core i7-11700K e Core i9-11900K, chegamos à conclusão de que os representantes mais antigos desta série podem competir em desempenho apenas com os processadores Ryzen 5000 de gama média – por exemplo, com o Ryzen 7 5800X. Isso ocorre porque a AMD conseguiu contornar a Intel no grau de integração de suas soluções. CPUs de desktop modernas baseadas na microarquitetura Zen 3 podem conter até 16 núcleos de processamento, enquanto o máximo para Rocket Lake é de oito núcleos.
A vantagem da AMD no número de núcleos se deve a dois fatores: a introdução de um processo técnico mais moderno e a transição para um design de chip. Os processadores da família Ryzen 5000 para desktops podem conter dois cristais semicondutores de 7 nm com oito núcleos dentro de uma vez, o que dá um total de até 16 núcleos nas modificações mais antigas. Cada um desses cristais possui uma área de apenas 81 mm2, ou seja, eles são significativamente menores do que a área do cristal Rocket Lake de oito núcleos, que é de 276 mm2. Essa enorme lacuna de tamanho se deve ao fato de que a Intel continua a usar a antiga tecnologia de 14 nm para o lançamento de processadores para desktop, que foi introduzida em uso em 2014. É o aspecto da produção que impede que mais de oito núcleos sejam adicionados ao Lago Rocket.
Mas ao comparar o tamanho dos cristais, você precisa ter em mente algumas nuances. Primeiro, a arquitetura dos processadores Intel pressupõe a presença de um núcleo gráfico integrado, que não é fornecido nos processadores AMD em consideração. Em segundo lugar, a Intel também inclui controladores de memória e PCIe no chip do processador, enquanto o layout do chipset dos processadores Ryzen assume o uso de controladores externos localizados em um chip separado de 12 nm. E esta é uma das fraquezas do design do Ryzen moderno: um controlador de memória externo opera com latências mais altas em comparação com um controlador de memória localizado próximo aos núcleos de processamento no mesmo dado. Como resultado, os representantes da série Rocket Lake superam Ryzen em termos de eficiência de memória, o que não pode ser menos significativo.
No entanto, sabendo da importância da velocidade de acesso aos dados, a AMD tomou medidas para compensar a maior latência de seu controlador de memória. Essas medidas são um cache L3 muito grande (o chamado GameCache), que pode ser colocado no Ryzen graças à mesma tecnologia de processo moderna de 7 nm. Como resultado, o Ryzen 5000 pode se orgulhar de um cache de terceiro nível com um volume total de 32 ou até 64 MB, enquanto o cache do antigo Rocket Lake tem um tamanho de não mais que 16 MB.
Mas ao melhorar outra característica importante dos processadores – a velocidade do clock – a tecnologia de 7 nm não ajudou muito a AMD. Os processadores da série Ryzen 5000 são limitados a 4,9 GHz. Mesmo o mais antigo Ryzen 9 5950X de 16 núcleos não pode pular acima dessa barra quando carregado em um único núcleo. Os oponentes de Rocket Lake com uma carga em um núcleo podem receber frequências de 5,2-5,3 GHz, e o valor de 5,1 GHz está disponível para o modelo mais antigo Core i9-11900K, mesmo com uma carga em todos os núcleos. Em outras palavras, em alguns casos, a tecnologia de 14 nm da Intel não parece desatualizada e irrelevante.
No entanto, não se pode negar que a tecnologia de processo “espesso” cria problemas significativos com consumo de calor e energia. Os Rocket Lakes mais antigos são avaliados pelo fabricante para o pacote térmico de 125 W, mas esta é uma estimativa muito otimista. Como nossos testes mostraram, na realidade, os processadores Intel modernos podem exigir o dobro desse valor durante a operação. O próprio fabricante não esconde isso, declarando o limite de consumo PL2 para seus carros-chefe de 250 watts. No que diz respeito à AMD, seus processadores 105W TDP se encaixam perfeitamente nos limites de 142W em termos de consumo de energia e dissipação de calor.
O resultado final é uma imagem bastante ambígua. Os processadores Ryzen 5000 mais antigos definitivamente superam seus rivais em recursos de processamento multithread devido ao maior número de núcleos. E para resolver tarefas que exigem muitos recursos, são, sem dúvida, muito preferíveis. No entanto, onde mais de oito núcleos não são necessários, a escolha entre o Ryzen 5000 e o 11th Gen Core está longe de ser óbvia. Acima, examinamos as principais características quantitativas de ambas as opções e, como você pode ver, é impossível determinar um líder inequívoco.
Mais um toque pode ser adicionado ao acima – o suporte nos processadores Rocket Lake do AVX512 definir instruções, que não está na família concorrente. Até o momento, esse fator não é de grande importância prática, mas no futuro pode se tornar importante, uma vez que essas instruções serão implementadas em algoritmos baseados em redes neurais.
Em outras palavras, há muitas incertezas ao comparar o Ryzen 5000 e o Core de 11ª geração, e você pode argumentar sobre a vantagem de uma ou outra família por muito tempo. Mas a questão que paira no ar sobre qual microarquitetura é mais eficiente em termos de desempenho específico, podemos responder de forma inequívoca.
⇡#Descrição do sistema de teste e metodologia de teste
Para comparar as microarquiteturas Zen 3 e Cypress Cove, pegamos dois novos processadores de oito núcleos, Ryzen 7 5800X e Core i7-11700K, e comparamos seu desempenho ao rodar na mesma frequência, com a mesma memória e com a mesma placa de vídeo poderosa . Como tal frequência de referência, o valor de 4,0 GHz foi escolhido – é devido ao nosso desejo de adicionar alguns processadores mais antigos ao teste, Ryzen 7 3800XT e Core i7-10700K, não é possível fazer o primeiro dos quais trabalhe de forma estável em uma frequência “redonda” mais alta … Realmente não queríamos negligenciar a participação dos portadores da microarquitetura Zen 2 e Skylake nos testes, porque nos permite verificar as afirmações de ambos os fabricantes sobre a taxa de crescimento do IPC ao mudar para o Zen 3 e Cypress Cove.
Para maior clareza, apresentamos uma tabela com as características formais de todos os quatro participantes do teste. No entanto, as frequências indicadas nesta tabela no contexto deste teste são quase irrelevantes – a maioria dos testes foram realizados quando todos os processadores operam em uma frequência de clock fixa e não usam nenhuma tecnologia de auto-overclocking, que na vida normal ajustam as frequências de forma flexível para a carga.
Como resultado, os seguintes componentes foram incluídos no sistema de teste:
A RAM nos sistemas AMD e Intel funcionou no modo DDR4-3600 com temporizações XMP. Isso também significa que os processadores Ryzen usavam um modo de controlador de memória síncrono e uma frequência Infinity Fabric de 1800 MHz, enquanto os processadores Core de última geração usavam o modo Gear 1 e uma frequência de controlador de memória de 1800 MHz.
O teste foi realizado no Microsoft Windows 10 Pro (20H2) Build 19042.572 usando o seguinte conjunto de drivers:
Descrição das ferramentas usadas para medir o desempenho da computação:
Formulários:
Jogos:
Em todos os testes de jogos, o número médio de quadros por segundo, bem como 0,01-quantil (primeiro percentil) para valores de FPS são dados como resultados. O uso de 0,01-quantil em vez do FPS mínimo deve-se ao desejo de esclarecer os resultados de rajadas aleatórias de desempenho provocadas por razões não diretamente relacionadas à operação dos principais componentes da plataforma.
Resultado dos testes. achados
⇡#Desempenho do aplicativo
No teste das últimas gerações de processadores, realizado em uma única velocidade de clock, é imediatamente surpreendente que tanto o Zen 3 quanto o Cypress Cove tenham microarquitetura notavelmente aprimorados. Em ambos os casos, os novos processadores são dois dígitos por cento mais rápidos do que seus predecessores. No entanto, não vemos o aumento prometido de 19% ali e ali. Quando falamos sobre a transição do Zen 2 para o Zen 3, a produtividade específica aumentou em média 10%, e ao mudar de Skylake para Cypress Cove (ou, se você preferir, de Comet Lake para Rocket Lake) – em 12 %
Ao mesmo tempo, é claro, existem exemplos de crescimento superior e inferior. O melhor de tudo, no caso da AMD, o arquivador 7-zip, o mecanismo de xadrez Stockfish e o aplicativo de processamento de vídeo baseado em IA Topaz Video Enhance AI respondem à mudança de microarquitetura no caso da AMD. No caso da Intel, os vencedores são renderização, transcodificação de vídeo e Stockfish novamente. Ao mesmo tempo, ao comparar o desempenho específico de Skylake e Cypress Cove, também há um único caso de “crescimento negativo” – no arquivador 7-zip, que está obviamente associado a um aumento na latência de toda a memória cache subsistema em processadores Rocket Lake.
Uma vez que os ganhos fornecidos por novas microarquiteturas de diferentes fabricantes não diferem muito, a diferença entre o desempenho específico do Zen 3 e do Cypress Cove permanece quase a mesma que entre o Zen 2 e o Skylake. Isso significa que em aplicativos de uso intensivo de recursos, onde o desempenho de computação dos núcleos está em primeiro plano, na mesma frequência Ryzen 5000 é definitivamente mais rápido do que Rocket Lake. De acordo com nossos testes, sua liderança é em média 5%, mas no Stockfish, ao processar fotos ou compilar código de software, Ryzen pode estar à frente do adversário por 15 ou até 25%. É verdade que também existem exemplos reversos isolados, por exemplo, em criptografia ou em Topaz Video Enhance AI, o processador Rocket Lake parece mais eficiente do que as propostas da AMD.
No entanto, isso não muda o quadro geral. Em geral, podemos dizer que a Intel em processadores Rocket Lake foi capaz de cobrir o desempenho específico do Zen 2, mas não atingiu o Zen 3. E isso significa que ainda há uma lacuna de cerca de meio passo entre as principais microarquiteturas da AMD e da Intel.
Renderização:
Processamento de fotos:
Trabalhar com vídeo:
Transcodificação de vídeo:
Compilação:
Arquivamento:
Xadrez:
Criptografia:
⇡#Desempenho nos jogos
A situação de desempenho em jogos é marcadamente diferente daquela que vimos nos aplicativos. Em primeiro lugar, sob tal carga, os processadores Intel se sentem muito mais confiantes devido às baixas latências durante a troca de dados entre núcleos e baixas latências ao trabalhar com memória. Em segundo lugar, o ganho que ocorreu quando as CPUs de desktop foram transferidas para as novas microarquitetura Zen 3 e Cypress Cove é bem diferente aqui.
Portanto, o Ryzen de oito núcleos baseado em núcleos Zen 3 na mesma frequência ultrapassa seu predecessor com núcleos Zen 2 em uma média de 12%. Mas, em alguns casos, o aumento pode ultrapassar 20%. O fato é que, para os jogos, a expansão dos complexos CCX que ocorreu em Ryzen da última geração, que agora são montados não a partir de quatro, mas de oito núcleos, acabou sendo um argumento muito pesado. Isso não apenas deu a cada núcleo acesso direto à quantidade total do cache L3, mas também aproximou os núcleos uns dos outros em termos de velocidade de troca de dados.
Quanto aos processadores Rocket Lake, seu desempenho específico mostra um progresso ligeiramente menor. A mudança de gerações de microarquitetura de Skylake para Cypress Cove (sem levar em conta a contribuição da freqüência do clock) trouxe à Intel apenas um aumento de 7% no FPS médio. No entanto, na mesma velocidade de clock, o novo design do processador da Intel acaba sendo um pouco mais rápido do que o Zen 3. concorrente. Mas isso não se deve às melhorias significativas da microarquitetura no Lago Rocket, mas ao fato de os lagos Comet anteriores serem bastante forte em jogos.
Tudo isso pode ser visto claramente pelo FPS médio calculado para dez jogos, que é mostrado no gráfico a seguir.
Se nos voltarmos para os resultados do teste de oito núcleos equalizados em frequência em jogos individuais, podemos ver um padrão interessante. Rocket Lake é frequentemente o melhor em termos de FPS mínimo, enquanto o Ryzen 7 5800X ganha em velocidades médias de clock em cinco entre dez jogos.
⇡#Consumo de energia e temperatura
O aspecto da eficiência energética das microarquiteturas de processadores modernos parece não ser menos interessante se elas forem trazidas a uma frequência de clock constante. Para este teste, observamos o consumo e a temperatura dos participantes do teste, desde que estivessem operando não apenas na mesma frequência de 4,0 GHz, mas também em uma tensão constante e igual de 1,1 V.
Se você observar a situação durante a renderização, que carrega uniformemente todos os núcleos computacionais com trabalho, fica claro que a antiga tecnologia de processo de 14 nm realmente estraga os processadores que a Intel possui. Ambos Comet Lake e Rocket Lake consomem mais energia do que os processadores de 7 nm do concorrente nas mesmas condições. E se no caso de um processador na microarquitetura Skylake isso não afeta tão criticamente, então Rocket Lake, baseado em núcleos Cypress Cove complexos, supera o mais rápido Ryzen 7 5800X no consumo por quase uma vez e meia.
Porém, se formos para a tabela de temperatura, a situação parece bem diferente. Os cristais semicondutores produzidos na tecnologia de processo de 14 nm superam os cristais de 7 nm no modo de temperatura devido à sua grande área de superfície. É mais fácil dissipar o calor deles, então o Core i7-11700K, outras coisas sendo iguais, opera em temperaturas significativamente mais baixas em comparação com o Ryzen 7 5800X. Este é um resultado um tanto paradoxal, mas deve-se ter em mente que isso não significa que os processadores Intel não requerem sistemas de resfriamento potentes. Muito pelo contrário, para manter a temperatura do Lago Rocket de oito núcleos dentro dos limites, você precisa de resfriadores capazes de dissipar cerca de 200 watts de calor.
A glutonaria dos novos núcleos Cypress Cove é ainda mais claramente visível durante o teste do jogo. Enquanto os processadores Ryzen e Comet Lake em Hitman 3 mostram apetites bastante semelhantes, operando na mesma frequência e na mesma voltagem, Rocket Lake requer visivelmente mais eletricidade. Seria justo dizer que, ao melhorar o desempenho específico por gigahertz nos núcleos Cypress Cove, os desenvolvedores da Intel sacrificaram sua eficiência energética. Em termos de desempenho por watt, o Rocket Lake obviamente perde para concorrentes e predecessores.
Na AMD, o progresso na microarquitetura não leva a nenhuma conseqüência triste. Pelo contrário, os representantes das gerações Zen 2 e Zen 3 mostram consumo de energia e dissipação de calor semelhantes no contexto de desempenho aprimorado. Em outras palavras, os desenvolvedores da microarquitetura Zen estão no caminho para melhorar claramente a eficiência energética de suas soluções.
Mas no teste de temperatura, a situação acaba sendo exatamente o que deveria ser de acordo com a lógica das coisas. Processadores construídos em microarquiteturas mais recentes têm temperaturas operacionais mais baixas. No entanto, aqui novamente é necessário fazer uma reserva que, neste caso, tal relação de resultados é determinada, entre outras coisas, pela área dos cristais semicondutores e por medidas especiais que os fabricantes usam para melhorar a dissipação de calor. Por exemplo, é pertinente lembrar que nos processadores Comet Lake e Rocket Lake, a Intel reduziu especificamente a espessura dos cristais para melhorar a transferência de calor.
⇡#Influência da frequência
Depois de se ter uma ideia do desempenho comparativo do Ryzen 7 5800X e do Core i7-11700K na mesma frequência de clock de 4 GHz, vale a pena observar que aumento de desempenho relativo esses processadores recebem ao alternar de 4 GHz fixos para seus modos padrão com todas as tecnologias de overclock automático habilitadas. Em outras palavras, propomos avaliar qual dos fabricantes conseguiu empurrar com mais força a partir da base de 4 GHz e forneceu um grande delta de desempenho, controlando de forma flexível a frequência do clock.
Se compararmos o desempenho em aplicativos com uso intensivo de recursos, verifica-se que a diferença média é de cerca de 11% em ambos os casos. Isso reflete o fato de que, na realidade, o Ryzen 7 5800X e o Core i7-11700K operam em velocidades de clock semelhantes, apesar da diferença dramática na tecnologia do processo e, consequentemente, no consumo de energia e dissipação de calor.
Uma situação semelhante se desenvolve em jogos – aqui o aumento na taxa de quadros ao mudar de 4 GHz para trabalhar em frequências nominais é de cerca de 5% para Ryzen 7 5800X e Core i7-11700K. Consequentemente, no momento, a velocidade dos processadores mais modernos de diferentes fabricantes com o mesmo número de núcleos depende principalmente da eficiência de suas microarquiteturas, e não das frequências de clock que elas assumiram. No entanto, se na próxima rodada de aprimoramento do processo tecnológico alguém da dupla AMD-Intel for capaz de se separar do concorrente na fórmula de frequência, isso pode dar a tal fabricante uma certa vantagem.
No entanto, é necessário fazer uma ressalva que frequências semelhantes são dadas de maneiras diferentes para processadores fabricados na tecnologia de processo de 7 e 14 nm. Examinamos esse problema em detalhes na análise do Core i7-11700K, mas relembramos brevemente que, em comparação com o Ryzen 7 5800X, o Core i7-11700K de oito núcleos, semelhante em frequência, consome cerca de uma vez e meia mais.
⇡#Achados
É cada vez mais interessante acompanhar o que está acontecendo no mercado de processadores. Agora, os dois principais fabricantes de processadores x86 estão em movimento, e o desenvolvimento de microarquitetura tornou-se muito mais divertido do que antes. Nas últimas gerações de processadores, tanto a AMD quanto a Intel foram capazes de realizar uma profunda modernização da microarquitetura e aumentaram visivelmente o desempenho por um método intensivo – aumentando a eficiência dos núcleos de computação.
Os próprios desenvolvedores do processador prometeram que tanto no Ryzen 5000 quanto no Rocket Lake, o IPC, ou seja, o desempenho específico em uma frequência fixa, aumentaria 19%. De acordo com nossas estimativas, isso é um pouco exagerado, mas, no entanto, os processadores de última geração de ambos os fabricantes realmente demonstram um aumento no IPC de dois dígitos por cento. Curiosamente, aqui e ali, registramos um efeito próximo das melhorias na microarquitetura feitas, ou seja, a AMD e a Intel ganharam aproximadamente o mesmo ritmo no desenvolvimento de designs de processador, embora estejam se movendo por caminhos completamente diferentes.
No entanto, tudo isso não significa de forma alguma que diferentes processadores das últimas gerações sejam semelhantes em desempenho específico. Na verdade, a Intel está agora em uma posição de recuperação, já que não havia trabalhado na melhoria da microarquitetura de processadores de desktop antes do Lago Rocket por quase seis anos. Portanto, agora sua proposta está pelo menos meio passo atrás. A microarquitetura Cypress Cove usada no Rocket Lake é mais eficiente do que o Zen 2, mas ainda está longe do Zen 3.
Além disso, o Zen 3 não se beneficia apenas em termos de desempenho. Os processadores baseados neste design são muito mais eficientes em termos de energia, o que apenas destaca os problemas não resolvidos que a Intel ainda precisa contar com a tecnologia de processo de 14 nm.
No entanto, os processadores Rocket Lake ainda têm um ponto forte – eles podem oferecer um desempenho de jogo decente, que é alimentado por seu controlador de memória de baixa latência e barramento de anel interno de alta velocidade. No entanto, o Ryzen 5000 em jogos não parece atrasado: na maioria dos casos, eles fornecem desempenho específico muito próximo. Assim, no final, se levarmos em conta a superioridade confiante da microarquitetura Zen 3 em tarefas de computação, não há dúvida de qual dos desenvolvedores de processadores está agora na posição de liderança do ponto de vista tecnológico.
No próximo ano, a Apple lançará um smartphone ultrafino, o iPhone 17 Slim (segundo outras…
Graças à sua inclusão na assinatura do Game Pass, o atirador militar Call of Duty:…
Lançamos a última edição do Calendário de Lançamentos. No vídeo, falamos sobre o que jogar…
A Samsung está desenvolvendo o primeiro monitor OLED de 27 polegadas do mundo com resolução…
O próximo jogo da Naughty Dog (série Uncharted, The Last of Us) liderado pelo diretor…
A Xiaomi planeja lançar uma plataforma de chip único (SoC) para smartphones de seu próprio…