Zen 3 против Cypress Cove: чей IPC оказался выше — у Ryzen 5000 или у Rocket Lake

Выпуская новые поколения десктопных процессоров, и AMD, и Intel сделали одинаковую ставку: обе компании заявили о росте удельной производительности (IPC — instructions per cycle) на 19%. AMD говорила это про Ryzen 5000 на архитектуре Zen 3 в сравнении с Zen 2, Intel — про Core 11-го поколения (Rocket Lake) на дизайне Cypress Cove в сравнении с предшественниками. Собственные тесты 3DNews ранее подтвердили, что прирост у AMD реален, но скромнее заявленного — 11% в ресурсоёмких приложениях и 16% в играх. Про Rocket Lake прямых замеров не проводилось, но поскольку Cypress Cove — это 14-нм адаптация мобильной архитектуры Sunny Cove (а процессоры Ice Lake на её основе заметно обгоняли по IPC Skylake), заявление Intel выглядело правдоподобно. Чтобы выяснить, чья микроархитектура эффективнее на самом деле, редакция провела отдельный тест на равной тактовой частоте.

Архитектура: разные пути к похожим цифрам

На бумаге платформы выглядят почти паритетно, хотя добились этого производители разными средствами. AMD выигрывает за счёт более тонкого техпроцесса и чиплетного дизайна: два 7-нм восьмиядерных кристалла площадью всего 81 мм² каждый дают до 16 ядер в топовых моделях. Intel по-прежнему использует 14-нм техпроцесс, из-за чего восьмиядерный кристалл Rocket Lake разросся до 276 мм² — и больше восьми ядер физически не помещается.

У кристалла Intel есть и оправдания — встроенная графика и контроллеры памяти/PCIe прямо на кристалле (у Ryzen они вынесены во внешний 12-нм чиплет, что добавляет задержек). Компенсируя это, AMD нарастила L3-кеш до 32–64 Мбайт против 16 Мбайт у Rocket Lake. По частоте выигрывает Intel: Core i9-11900K берёт 5,2–5,3 ГГц на одно ядро и держит 5,1 ГГц даже под нагрузкой на все ядра, тогда как топовый Ryzen 9 5950X ограничен 4,9 ГГц. Расплатой за старый техпроцесс становится тепловыделение: заявленные 125 Вт TDP у Rocket Lake на практике оборачиваются пределом потребления PL2 в 250 Вт, тогда как 105-ваттные Ryzen 5000 укладываются в 142 Вт. Есть у Rocket Lake и эксклюзив — поддержка набора инструкций AVX-512, которого нет у Ryzen; пока это не критично, но со временем может пригодиться для алгоритмов на основе нейросетей.

Как проверяли IPC

Чтобы отделить эффект микроархитектуры от частоты, для сравнения взяли два свежих восьмиядерника — Ryzen 7 5800X и Core i7-11700K — и прогнали их на одинаковой фиксированной частоте 4,0 ГГц, с одинаковой памятью (2 × 16 Гбайт DDR4-3600 CL16, Crucial Ballistix) и одной видеокартой NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition. Для контроля добавили процессоры предыдущего поколения — Ryzen 7 3800XT (Zen 2) и Core i7-10700K (Skylake/Comet Lake), — чтобы проверить, насколько реален заявленный прирост IPC.

Платформы — ASUS ROG Crosshair VIII Hero (AMD X570) и ASUS ROG Maximus XIII Hero Wi-Fi (Intel Z590), охлаждение — кастомная СЖО EKWB, накопитель — Intel SSD 760p на 2 Тбайт, блок питания — Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium, ОС — Windows 10 Pro 20H2 (build 19042.572). В приложениях замеряли 7-Zip, Adobe Photoshop Lightroom Classic, Adobe Premiere Pro, Blender, Cinebench R23, компиляцию в Visual Studio, шахматный движок Stockfish 12, Topaz Video Enhance AI, V-Ray 5, VeraCrypt и кодирование в x264/x265. В играх — десять проектов, включая Assassin's Creed Odyssey, Cyberpunk 2077, Hitman 3, Metro Exodus Enhanced и Watch Dogs Legion.

Приложения: у AMD преимущество сохраняется

На равной частоте обе новые микроархитектуры действительно заметно быстрее предшественников — но обещанных 19% нет ни у кого. Zen 3 обгоняет Zen 2 в среднем на 10%, Cypress Cove обгоняет Skylake на 12%. Лучше всего смена архитектуры у AMD раскрывается в 7-Zip, Stockfish и Topaz Video Enhance AI; у Intel — в рендеринге, перекодировании видео и том же Stockfish. Есть и курьёз: в 7-Zip у Rocket Lake зафиксирован «отрицательный прирост» относительно Skylake — сказалась возросшая латентность кеш-памяти.

Поскольку оба производителя прибавили примерно поровну, разрыв между Zen 3 и Cypress Cove остался таким же, как между Zen 2 и Skylake: Ryzen 7 5800X опережает Core i7-11700K в среднем на 5%, а в Stockfish, обработке фото и компиляции кода — на 15–25%. Исключения тоже есть: в VeraCrypt (шифрование) и Topaz Video Enhance AI быстрее оказался Rocket Lake. Итог: Cypress Cove обогнала по IPC Zen 2, но до Zen 3 так и не дотянулась — отставание примерно в полшага.

Игры: реванш Intel

В играх картина обратная — сказываются низкие задержки Intel при работе с памятью и между ядрами. Zen 3 обгоняет Zen 2 в среднем на 12% FPS (в отдельных играх — более 20%) благодаря укрупнению CCX-комплексов с 4 до 8 ядер: это дало каждому ядру полный доступ к L3-кешу и сократило задержки обмена данными. У Cypress Cove прирост над Skylake скромнее — 7% среднего FPS. Тем не менее на равной частоте Rocket Lake оказывается чуть быстрее Zen 3 в целом — не столько за счёт архитектурного скачка, сколько потому, что предшествующий Comet Lake и так был силён в играх. Rocket Lake чаще выигрывает по минимальному FPS, а Ryzen 7 5800X — по среднему в пяти играх из десяти.

Энергопотребление и температура

При фиксированных 4,0 ГГц и напряжении 1,1 В старый 14-нм техпроцесс дорого обходится Intel: и Comet Lake, и Rocket Lake потребляют больше, чем 7-нм соперники, причём Rocket Lake — почти в полтора раза больше, чем более быстрый Ryzen 7 5800X. Парадоксально, но по температуре ситуация обратная: у 14-нм кристаллов больше площадь поверхности, тепло с них отводится проще, поэтому Core i7-11700K работает заметно холоднее Ryzen 7 5800X — хотя для сдерживания температуры Rocket Lake всё равно требуется кулер, способный рассеивать порядка 200 Вт. В играх (на примере Hitman 3) прожорливость ядер Cypress Cove видна ещё нагляднее. У AMD переход Zen 2 → Zen 3 обошёлся без роста энергопотребления и тепловыделения при возросшей производительности — то есть Zen 3 стала не только быстрее, но и экономичнее.

Влияние частоты

Если сравнить результаты на фиксированных 4 ГГц со штатными турбо-режимами, прибавка в приложениях составляет около 11% и для Ryzen 7 5800X, и для Core i7-11700K; в играх — около 5% для обоих. Это значит, что сейчас быстродействие процессоров с одинаковым числом ядер определяется в первую очередь эффективностью микроархитектуры, а не тактовой частотой. При этом похожий по частоте Core i7-11700K потребляет примерно в полтора раза больше энергии, чем Ryzen 7 5800X.

Выводы

Обе компании действительно улучшили микроархитектуры на десктопе — но реальный прирост IPC (10–12%) скромнее заявленных 19%. Intel наверстывает упущенное после почти шести лет без обновления архитектуры десктопных процессоров: Cypress Cove обошла по IPC Zen 2, но всё ещё уступает Zen 3 примерно на полшага. Zen 3 при этом заметно энергоэффективнее, что подчёркивает зависимость Intel от устаревшего 14-нм техпроцесса. Сильная сторона Rocket Lake — игры, где сказываются низколатентный контроллер памяти и быстрая кольцевая шина, но и здесь Ryzen 5000 отстаёт незначительно. С учётом уверенного превосходства Zen 3 в вычислительных задачах лидером с технологической точки зрения на момент теста остаётся AMD.

Источник: 3DNews.