Ist die Architektur von AMD oder Intel schneller? Zen 2 gegen Coffee Lake Showdown

is amd intel s architecture faster

Wir stellen drei Generationen von AMD Ryzen-Prozessoren gegen Intel Coffee Lake in einer Uhr für den Showdown der Uhr

Ryzen 3000 CCX Matrize auf Verpackung

Wir sind drei Generationen in AMDs Rückzug in den High-End-CPU-Markt mit seiner Zen-Architektur, die kürzlich durch die Veröffentlichung der 7-nm-Ryzen 3000-Prozessoren von AMD gekennzeichnet wurde. Mit jedem neuen & micro; arch schließt sich die Lücke zwischen ihm und dem Prozessorleistungsvorsprung von Intel ein bisschen mehr, und keiner hat einen stärkeren Einfluss auf den Markt als Zen 2 .



Aber wird das 7-nm-Chiplet-Design von AMD in der Lage sein, Intel auf Augenhöhe zu stellen und das Spielfeld zu Gunsten des roten Teams nach Jahren, in denen Bulldozer, Bagger und Piledriver genau das versucht haben, endlich auszugleichen? Um dies herauszufinden, haben wir uns entschlossen, Zen, Zen +, Zen 2 und (iterativ Skylake) Coffee Lake gegeneinander auszuspielen, um zu sehen, welcher aus der Gladiatorenarena hervorgeht, die unser graffitierter Prüfstand ist und die sandigen Eingeweide seiner besiegten Feinde schwingt .



Für dieses Experiment entscheiden wir uns für vier Achtkern-Prozessoren mit 16 Threads: drei von AMD und einen von Intel. Dies werden die sein Ryzen 7 1800X , Ryzen 7 2700X , Ryzen 7 3700X , und Core i9 9900K . Abgesehen von Taktraten und architektonischen Verbesserungen stellen diese Chips eine gleichmäßige Übereinstimmung dar, und wir werden jeden Chip auf 3,5 GHz heruntertakten, um sicherzustellen, dass beim Benchmarking kein lustiges Geschäft mit Frequenzen stattfindet.

Wir müssen auch einige Grundregeln festlegen. Nummer eins: Jeder Chip wird standardisierte Geräte verwenden. Gemäß den PCGN-Hardwarevorschriften ist dies ein Corsair H100i V2-Flüssigkeitskühler. Nvidia RTX 2080 Ti und Corsair Dominator-Speicher mit einer konstanten Geschwindigkeit von 3.000 MHz. Zen 2 und Coffee Lake sind beide scharf auf ein etwas schnelleres Kit, aber da Ryzen-Prozessoren der 1. Generation beim Anblick von 3.600 MHz meistens stottern, ist das ein No-Go.



Nummer zwei: Kein Prozessor darf einen leistungssteigernden (oder stromsparenden) Algorithmus wie Turbo Boost, Speed ​​Step, Precision Boost oder C-Power-Zustände verwenden. Das bedeutet, dass das übliche schwankende Verhalten, das Sie bei diesen modernen Chips beobachten, bei diesem Test nicht vorhanden ist, um einen sauberen Kampf zu gewährleisten. Jeder Kern schwebt stattdessen Tag und Nacht mit 3,5 GHz im Leerlauf und unter Last.

AMD
Ryzen 7
3700X
AMD
Ryzen 7
2700X
AMD
Ryzen 7
1800X
Intel
Core i9 9900K
Die Architektur Zen 2 Zen + Zen Coffee Lake
Prozess TSMC 7nm + GlobalFoundries 12nm GlobalFoundries 12nm GlobalFoundries 14nm Intel 14nm ++
Kerne / Fäden 8/16 8/16 8/16 8/16
Turbouhr 4,4 GHz 4,3 GHz 4 GHz 5 GHz
Basisuhr 3,6 GHz 3,7 GHz 3,6 GHz 3,6 GHz
Uhr testen 3,5 GHz 3,5 GHz 3,5 GHz 3,5 GHz
TDP 65W 105W 95W 95W
L3-Cache 32 MB 16 MB 16 MB 16 MB

Neben den architektonischen Unterschieden bei der Ausführung dieser Operationen ist die einzige Variable das Motherboard. Wir haben uns für das rote Team für das Asus X470 Strix Gaming-E entschieden und für das Intel-Silizium für das Asus Z390 Maximus Formula XI.

YouTube-Miniaturansicht

Ist Zen 2 oder Coffee Lake schneller?

AMD Zen 2 und Intel Coffee Lake markieren zwei sehr unterschiedliche Ansätze für x86-Architekturen. Intel Coffee Lake ist eine Weiterentwicklung des 14-nm-Prozessknotens, der erstmals mit Skylake eingeführt wurde, und stopft E / A auf herkömmliche Weise auf einen einzelnen monolithischen Chip. In der Zwischenzeit baut AMDs Zen 2-Silizium auf der Zen-Architektur auf, die erstmals 2017 mit Ryzen eingeführt, verfeinert und von CCMC in CCDs oder Computerchiplets auf den 7-nm-Prozessknoten übertragen wurde.



AMD stellt jedoch sicher, dass der größte Teil der Leistungssteigerung von Zen 2 nicht vom 7-nm-Prozessknoten stammt. Die Anweisungen pro Uhr (IPC) haben sich gegenüber früheren Generationen um etwa 15% verbessert, und dies hat ausgereicht, um Ryzen 3000 zu einer wettbewerbsfähigen Spieleleistung zu bewegen - wie aus den folgenden Benchmarks hervorgeht.

PCGN-Prüfstand:ASUS X470 Strix Gaming-E / ASUS Z390 Maximus Formel XI, 16 GB Corsair Dominator bei 3.000 MHz, Samsung 970 Evo 2 TB, Nvidia RTX 2080 Ti, Corsair HX1200i, Corsair H100i V2, Philips BDM3275

AMD übernimmt in Cinebench R20 mit Abstand die Führung. In ähnlicher Weise springt es in x264 v.5 vor Zen, Zen + und Coffee Lake in die Höhe. Dies deutet darauf hin, dass Zen 2 bei der Raw-Computing-Leistung das Feld dominiert.



Dies gilt jedoch nicht für Gaming-Benchmarks, bei denen Intel die Verantwortung übernimmt. Total War: Three Kingdoms ist besonders freundlich zu Intels Silizium und wurde wie viele andere stark auf das Core-Design optimiert. Da dies nicht auf rohe Rechenaufgaben übertragen wird, deutet dies darauf hin, dass Spieloptimierungen für den Leistungsanstieg von Intel verantwortlich sind.

Das könnte bedeuten, dass Zen immer noch Leistung auf dem Tisch hat - ein Symptom, das aus einer Zeit übrig geblieben ist, als sich nur wenige Gedanken darüber machten, für AMD-CPU-Technologie auf dem Spielemarkt zu entwickeln. Mit einem wachsenden Marktanteil könnte es für Entwickler förderlich sein, in den kommenden Jahren ein wenig mehr für AMD zu tun. Dies hängt jedoch auch davon ab, dass AMD die Investitionen von Intel in das Entwickler-Ökosystem erfüllt.

'Die Größe des Entwickler-Ökosystems ist winzig', sagte Intel-Chefarchitekt Raja Koduri auf dem Investorentreffen 2019 von Intel über AMD. 'Ohne unsere unschätzbaren Software-Beiträge haben sie kein aussagekräftiges Software-Ökosystem.'

Zugegeben, Koduri hat ein ziemlich großes Interesse an der Angelegenheit. Intel hat sich jedoch aktiv um Entwickleroptimierung mit beträchtlichem Kapital bemüht, und dies bleibt eine Herausforderung für AMD, die es zu bewältigen gilt, während es um wohlverdiente Marktanteile kämpft.

Und was Zen + im Gegensatz zu Zen betrifft. Viele der Optimierungen, die mit der Umstellung auf 12 nm vorgenommen wurden, führten zu höheren Taktraten für eine geringfügige Leistungssteigerung. Daher, nachdem wir alle unsere Chips auf 3,5 GHz reduziert hatten, ging ein Großteil dieser Leistungssteigerung verloren.

AMD Ryzen 3000 Zen 2 CCX
Bild mit freundlicher Genehmigung von Fritzchens Fritz , CC0 1.0 .

Wie hat AMD Intel erreicht?

Mit Zen 2 erzielte Fortschritte im Front-End-Bereich wie Verzweigungsvorhersage, Pre-Fetching und Cache-Restrukturierung haben den Weg für die Leistungsverbesserung geebnet, die wir mit Zen 2 sehen. Die Architektur wurde seit Zen + mit einem aktualisierten Kernkomplex optimiert mit größeren Cache-Bänken und einer effizienteren Verbindungsstruktur.

Die Gleitkomma-Bandbreite wurde ebenfalls verdoppelt, und die Ausführung von Ganzzahlen wurde ebenfalls verbessert, um jeden Takt, der durch Ryzens Adern pumpt, besser nutzen zu können.

Ganz zu schweigen davon, dass durch die Umstellung des 12-nm-Prozessknotens auf 7 nm - der im Wesentlichen 14 nm mit einer Wendung beträgt - auch nichts gewonnen werden kann. Durch diesen Schritt kann AMD den CCX-Grundriss gegenüber Zen + um rund 29% verkleinern, den vorderen Fuß übernehmen und die Überlegenheit des Prozessknotens gegenüber seinem uralten Rivalen erlangen. Die Leistung pro Watt steigt dramatisch an, und während Zen eine etwas durstige Architektur bleibt, wenn es auf die hohen Uhren gestellt wird, die für Desktop-Chips erforderlich sind, verbrauchen die neuesten Chips viel weniger Strom aus der Wand.

Eine wichtige Überlegung ist hier auch die Auswirkung, auf die Sicherheitslücken und die nachfolgenden Patches, mit denen sie behoben werden, die Prozessorleistung beeinflusst haben. Intel wurde von den beiden x86-Herstellern am schlimmsten von der jüngsten Welle skandalös benannter Fehler getroffen, was sich auf die Ausführung und die Gesamtleistung von Uhr zu Uhr auswirken wird.

Intel Skylake-X LCC sterbenBild mit freundlicher Genehmigung von Fritzchens Fritz , CC0 1.0 .

Was hält AMD dann noch in rohen Zahlen von der Spielekrone ab? Ein Großteil des Leistungsvorsprungs von Intel scheint auf spezifische Optimierungen der Architektur zurückzuführen zu sein, die einfach zu groß waren, um AMD rückwirkend entgegenzuwirken. Das rote Team kämpft sich immer noch aus einer Ecke heraus und leistet fantastische Arbeit, aber es muss diese Dominanz fortsetzen, um den gesamten Prozessormarkt zu schwingen - bestehend aus alten, neuen, Dual-Core- und High-Core- - Prozessoren zählen - bis zu den blutigen Ufern. Bis zu diesem Zeitpunkt bleibt die Spielerbasis überwiegend Intel - und damit auch die Aufmerksamkeit der Entwickler.

Es geht aber auch um Architekturen. Trotz der heutigen Rhetorik bauen Intel-Prozessoren immer noch auf einer unglaublich geschickten Architektur auf - auch wenn es heutzutage ein bisschen langweilig wird. Die Grundlagen von Skylake, seinem beeindruckenden IPC und dem 14-nm-Prozessknoten scheinen das Ende ihres Potenzials zu erreichen, doch Intel hat bewiesen, dass diese Architektur angesichts von Änderungen, die weit über ihre ursprünglichen Designspezifikationen hinausgehen, zunehmend anpassungsfähig wird.

Nach Ice Lake wird Intel seine Bemühungen um die Core-Architektur mit dem Sunny Cove-Core neu starten. Sobald dies auf dem Desktop eintrifft, was möglicherweise noch eine Weile dauern wird, wird AMD Zen 3 7nm + -Teile rocken und auf den nächsten Schritt mit Zen 4 blicken. In diesem Tempo könnten die Ergebnisse dieses Experiments seinsehranders kommen 2021.

Header-Bild mit freundlicher Genehmigung von Fritzchens Fritz , CC0 1.0 .