Zen5架构独孤求败:锐龙99950X/9900X处理器评测

测评看图文就够 2024-08-16 18:34:34
前言

回望2017年,AMD的CPU业务来到了关键节点,所有的希望都押注在了全新的Zen架构上。赌赢了,迎来了希望的曙光。赌输了,英特尔一家独大。幸好,一切都如AMD所预料的一般,全新的Zen架构锐龙处理器与当时的酷睿处理器站在了同一水平线上。

从第一代Zen架构问世,到如今的Zen5架构发布,AMD用了7年的时间。其中有大刀阔斧的CCD改良,也有细致入微的微架构优化,每一步都走的很稳也很谨慎。如果你细看Zen架构每一代的升级,就会发现Zen 2的IPC提升了15%、Zen 3提升了19%、Zen 4提升了13%、Zen 5提升了16%。每一代的IPC提升都是稳步增长,除了Zen3因为CCD的大改良,实现19%的IPC提升,其他几代都保持在15%上下。Zen5架构实现的16% IPC提升幅度,在历代IPC提升中也属佼佼者,充分体现了Zen 5架构的优秀。

Zen5架构概览

Zen 5架构的改良有几个要素构成,其中包括:1.全新的前端设计,更宽的执行窗口和重新设计的指令提取、译码、分发单元2.全新的前端设计让Zen5架构可以在每个时钟周期执行更多指令3.因为每个时钟周期可以执行更多指令,所以微操缓存和寄存器带宽也对应增大4.Zen 5架构有了完整的512-bit FPU执行模块,以提高运行AVX512/VNNI指令大语言模型的AI效率。

Zen 5架构的设计目标是奔着单线程和双线程性能优化而去的,我们将在Zen 5核心上看到显著的单核性能提高。除此以外,Zen 5核心整体的加大加宽思路还为以后的计算架构打下了基础,AVX 512的完整支持则是为了提高数据吞吐量以及AI性能。

前端部分,Zen 5架构主要优化了分支预测和预取单元,并将译码管道升级为两组4 inst/cycle并行操作,分发单元(Dispatch)和微操缓存(Op Cache)也对应升级为8-wide和6-wide x 2,主要是为了增加每个时钟周期,前端流水线可以同时处理的指令数。

Zen 5的流水线有一个很关键的数字是“8”,比如译码(Decode)和分发单元(Dispatch)都是8-wide/cycle,而现在Rename(重命名)和Retire(回退)寄存器同样也是8-wide/cycle,这保持了流水线增宽的统一效率。增宽的流水线让Zen5架构可以设计更多执行单元,Zen4时候是4个ALU和3个AGU,Zen5则增加至6个ALU和3个AGU,理论上能提高50%的运算吞吐量。

Zen5架构在浮点单元部分采用了完整的512-bit FPU以及与其位宽匹配的流水线管道,之前的Zen 4架构其实也支持AVX512指令集,但主要是通过2个256-bit FPU单元在两个时钟周期合并执行,算力和效率和完整的512-bit都要差不少。AMD在Zen 5上花费大量核心面积来提升AVX 512的性能,主要是AI大语言模型能够使用AVX512/VNNI指令,为AI路线强化产品竞争力。

存取单元应该算每代必增大的一环,Zen5从Zen4的8路32KB L1 D-Cache提高到12路48KB D-Cache,指令操作数也从每周期3 load/2 store提高到4 load/2 store,更大的存取队列和更大的D-TLB页目数一定程度上降低了缓存Miss的概率。

Zen 5架构的IPC性能相较Zen 4有了16%的平均增长,前端设计、执行单元和缓存结构组成了Zen 5架构IPC性能增长的主要部分。

锐龙9000处理器规格

锐龙9000系列处理器首发型号还是四款,分别是锐龙9 9950X、锐龙9 9900X、锐龙7 9700X、锐龙5 9600X,核心规格与上代基本相同,不同的地方我们都用黄字标了出来。

频率部分,两颗锐龙9处理器的基础频率都有调低,锐龙7和锐龙5则是基础频率调低,最大加速频率提高100MHz。默认内存频率从DDR5-5200MHz提高到DDR5-5600MHz。核心CCD的制程工艺由5nm升级至4nm,IOD的制程工艺依然保持6nm不变。CCD的核心面积还是保持70mm²,但是制程工艺的升级让锐龙9000可以塞下更多晶体管,每CCD的晶体管数量由上代的65亿提高到86亿,约等于多塞下了32%的晶体管。功耗部分是锐龙9000规格变化最大的部分,锐龙9 9950X的TDP保持不变,PPT降低30W;锐龙9 9900X的TDP降低50W,PPT降低68W;锐龙7 9700X和锐龙5 9600X的TDP降低40W,PPT降低54W。

锐龙9000处理器图赏

锐龙9000和锐龙7000的外包装在设计元素上基本相同,但颜色、色调有较大区别。锐龙9000的背景色从深灰色换成了黑色,中间的橘黄色边框也加粗、加亮了不少,内侧也换成了更有立体感的银灰色。

由于这代四颗CPU都没有配原装散热器,所以都是“超薄”盒装设计。

打开外包装,内部附件差不多,多了一张红色小分队的注册二维码,然后信仰贴纸的logo也换了一种风格,黑底红框白字,简洁无比。

两颗处理器的顶盖外形基本都差不多,还是经典的八爪鱼造型,但SMT电容的数量、位置都有所改变,并且电容都做了封闭保护,这点好评。

背部还是AM5接口,并且AMD多次承诺至少会用到2027年,也就是至少还能再用两年。目前的AM5主板包括600系主板(X670/B650等)和即将推出的800系主板(X870/B850)等,芯片组规格倒是区别不大。

售价方面

锐龙 9 9950X:4899元

锐龙 9 9900X:3399元

锐龙 7 9700X:2549元

锐龙 5 9600X:1949元

锐龙9000的首发价格相较上代锐龙7000整体是调降的状态,锐龙9 9950X的首发价格降低了600元,锐龙9 9900X降低了900元,锐龙7 9700X降低了450元,锐龙5 9600X低了300元。

测试平台介绍

处理器:AMD Ryzen 9 9950X、Ryzen 9 9900X主板:GIGABYTE X670E AORUS MASTER内存:Kingston FURY RGB DDR5-6000 CL30显卡:AMD Radeon RX 7900 XTX硬盘:Kingston KC3000 1TB/SAMSUNG 980PRO 2TB散热器:ROG RYUJIN 3 360电源:ANTEC HCG X1000

基准性能测试

从基准性能看,锐龙9 9950X和酷睿i9-14900K应该算斗了个旗鼓相当。论多核性能的话,锐龙9 9950X在7-Zip、CPU-Z Bench、Cinebench R23这些项目上都有着明显的优势,特别是比较吃吞吐量的7-Zip,锐龙9优势巨大。单核情况也是类似,锐龙9 9950X在3DMARK、CINEBENCH之类的重负载测试里比较占优势。内存测试部分,锐龙9000的IOD还是和上代一样,区别不大。缓存部分因为Zen 5架构流水线增宽增大的设计,L1和L3的读写带宽都暴增了许多,比14900K高出许多。

锐龙9 9900X多核性能和酷睿i9-14900K还有一定差距,但是在单核测试项目上还是能有一定的优势,比如3DMark 可以领先i9 14900K大约5%的成绩,CINEBENCH R23/2024也能领先i9 14900K大约1%的成绩。从这里也能看出Zen 5架构的单核性能已经优于Raptor Lake,英特尔一直强调Raptor Lake的大核性能更强,AMD不走大小核路线,但每个核心都是大核。

和上一代锐龙7000对比,锐龙9 9950X在单核测试上比较有优势,领先幅度基本都有10%以上。多核测试分两种情况,负载较重的比如Cinebench 2024、3DMark CPU这类,R9 9950X受制于200W的PPT设定,只有5%以内的性能提升;负载较轻的比如Cinebench R23、CPU-Z MT,提升幅度比较大,能到9%左右。

锐龙9 9900X的PPT空间相对大一些,所以多核测试和单核测试成绩相较锐龙9 7900X都有较为明显的提升,多核性能大约提高了12%-15%左右,单核性能提高了大约10%左右,平均下来和AMD官宣的16%的IPC性能提升基本吻合。

游戏性能测试

因为时间关系,我们测试了三款单机游戏和三款电竞游戏,后来又额外增加了一个《黑神话:悟空》,共计7款游戏。

得益于Zen 5架构对前端设计和缓存结构的改良,锐龙9 9950X和锐龙9 9900X的游戏性能有了较为明显的提升,在古墓丽影:暗影和绝地求生里的帧数提升达到了两位数。和竞品i9-14900K对比,锐龙9 9950X在电竞游戏中的帧数更高一些,单机游戏则要看具体的游戏项目,有些是i9-14900K更强,有些是锐龙9 9950X更强。至于最新出的《黑神话:悟空》,似乎是对处理器性能不太敏感,这几颗处理器搭配RX 7900 XTX显卡并没测出明显的差距。

生产力性能

从之前的基准性能测试可以看出,锐龙9 9950X的多核性能有明显提升,但和14900K相比处于伯仲之间。因此在比较吃多核的PR测试里,锐龙9 9950X的成绩比前代锐龙9 7950X有进步,但还是略输14900K 2%左右。

PS更吃单核,Zen5架构的一个重点就是提升单线程和双线程性能。因此,在PS测试里,锐龙9 9950X和锐龙9 9900X的成绩都比前代提升了10%以上,锐龙9 9900X的成绩甚至比酷睿i9-14900K还要略高20分。至于锐龙9 9900X的成绩比锐龙9 9950X高也是正常现象,Puget这个测试属于调用PS的脚本测试,核心占用经常会跳来跳去,大概率是测试时,锐龙9 9900X的负载核心加速频率刚好跑的更高,所以出来的成绩略高一些。

为了测试锐龙9000的多核表现,我们额外增加了一些生产力测试,但因为时间的关系,没有复测锐龙7000的部分,只和酷睿i9 14900K做对比。

Corona Benchmark是3ds Max、Cinema 4D的一款渲染引擎,测试时实时渲染一张图片,对比同等时间下渲染的Ray谁更多。这个测试里,锐龙9 9950X完胜,成绩比酷睿i9 14900K高出16%,即使是锐龙9 9900X也有其93%的水平。

V-Ray同样是一款渲染引擎,在这个测试里,锐龙9 9950X的成绩也是比酷睿i9-14900K高24%,锐龙9 9900X的成绩倒是和14900K一个水平,可见其性能在生产力软件中有了惊人的提高。

再来看一个AIDA64 GPGPU的测试,这基本是一个模拟运算吞吐量的测试。在这个测试里,锐龙9000支持AVX512的特性得以发挥,锐龙9 9950X跑出了比酷睿i9-14900K快一倍的成绩,即使是锐龙9 9900X的成绩也比酷睿i9-14900K高出60%以上。从这里我们可以看出,锐龙9 9950X和锐龙9 9900X甚至Zen 5架构吧,他们在生产力性能提升的着力点不再是寻常的PS、PR这类消费级应用,而更多的是需要高吞吐量、高运算量的程序,甚至于一些支持AVX 512指令的程序。从某种角度上,我觉得锐龙9有点向线程撕裂者靠拢的意思,也可能是为了以后的AI运算在布局。

功耗表现与PBO表现

我们使用AIDA64 FPU测试处理器的功耗和温度表现,散热器是ROG的龙神三代360水冷,也算是中上水平的水冷散热器。默认状态下,锐龙9 9950X和9900X的功耗分别在176W和140W,封装温度分别在78度和68度;开启PBO后,锐龙9 9950X的功耗提高至203W,封装温度达到87度;锐龙9 9900X的功耗提高到215W,封装温度达到95度。

从Ryzen Master反馈的信息看,锐龙9 9950X在烧机时的性能瓶颈是卡在了TDC电流上。我们测试PBO是仅将PBO功能打开,没有手动设置,所以TDC电流仅从160A提高到180A。如果想要更高的性能收益,可以手动解锁TDC电流并微调电压。

锐龙9 9900X的情况又不一样,默认状态下同样是卡在TDC电流上,但开启PBO后,温度也比较接近上限。锐龙9 9900X核心数比9950X少4个,所以在相同功耗设定下,9900X能够达到更高的加速频率水平,但同时发热也会更高。所以对于锐龙9 9900X来说,想要在PBO状态下获得更高的性能收益,除了解锁TDC电流,还得微调核心电压。使用AMD的官方工具:Curve Optimizer以及Curve Shaper都是个不错的选择,后期我们也会针对锐龙9和锐龙7出一些微调教程,帮助大家提高处理器性能。

以CineBench R23的测试为例,锐龙 9 9950X和锐龙9 9900X在开启PBO不做手动调整的情况下,多核跑分相较默认状态下提高了大约4.5%和4.2%,如果手动调整应该还能获得更高比例的性能提升。

总结

总的来说,锐龙9 9950X和锐龙9 9900X相较前代更像两颗生产力怪兽,除了兼顾消费级的多核性能需求,还在一些吞吐量要求较高的专业应用中有更好的性能表现,部分测试成绩比酷睿i9-14900K高出20%以上,完整支持AVX512的特性也为这两颗处理器的专业性拉分不少。在支持AVX512的浮点运算测试中,锐龙9 9950X的成绩甚至能达到酷睿i9 14900K的2倍。

至于游戏方面,锐龙9 9950X和锐龙9 9900X凭借Zen5架构强大的单核性能,也展现出了应有的实力,对于主打生产力性能的两颗R9,在游戏上能有这样的表现也能令用户满意。当然对游戏有极致要求的玩家们可以继续期待锐龙9000X3D的到来。

价格方面,锐龙9 9950X和锐龙9 9900X的首发价格分别是4899元和3399元,比上代的5499元和4299元要便宜许多,应该是AMD最近几代处理器最有诚意的首发价格。和友商售价依然高达4000元以上且麻烦不断的产品相比,我觉得锐龙9000是真的香。至于说和目前锐龙7000的价格对比,当然还是存在价格差。这是产品迭代,两代产品交替且同时存在市场出现的必然现象,例如苹果手机、大疆无人机都是这样的规律。至于说,后面价格如何,只能说等待市场反馈来调整,早买早享受,晚买享优惠,就看自己预算来选购吧。

2 阅读:352
评论列表
  • 2024-08-22 08:28

    x3d版允许超频,至少说明AMD对积热问题是有信心的,就看实际情况了。如果真的解决了积热问题,那真就没蓝厂啥事了[笑着哭][笑着哭][笑着哭][笑着哭]7800x3d现在还是游戏最强CPU。。。

  • 2024-08-17 12:41

    如果只看性价比的话,比起7000系列是降低的

    123 回复:
    你在说废话,这是新品,新品咋可能一出来就与上一代价格齐平?要比也是7000的首发价和9000首发价比较。要知道7000已经出来两三年了,同理9000两三年后价格会比现在7000的贵吗?

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