Тестирование процессора AMD Ryzen 9 3950X. Эксперименты с жидким азотом

Вот он — предел возможностей архитектуры Zen 2 на платформе AM4: 16 ядер, 32 потока, турборежим до 4,7 ГГц, суммарный кэш в 72 Мбайта, а также поддержка памяти DDR4-3200.

AMD Ryzen 9 3950X

Для тех, кто еще не знаком со всеми аспектами Zen 2 — рекомендуется изучить прошлый материал, а этот обзор будет сконцентрирован на исследовании потенциала. Перейдем же к делу.

AMD Ryzen 9 3950X

Методика тестирования и тестовые стенды

Платформа AM4:

  • процессор: AMD Ryzen 9 3950X;
  • охлаждение: контур СВО, CPU водоблок EK-Supremacy full Nickel;
  • термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-4;
    материнская плата: ASUS ROG Crosshair VIII Hero Wi-Fi (AMD X570, UEFI 1105, AGESA 1.0.0.4);
  • память: HyperX Predator HX441C19PB3/8 x2 (DDR4-4266, CL19-26-26-45 2T);
  • видеокарта: MSI Radeon R9 Nano;
  • накопитель: Kingston KC2000 250GB (SKC2000M8250G);
  • блок питания: Rosewill Hercules (1600 Вт).
AMD Ryzen 9 3950X

Платформа LGA 1151v2:

  • процессор: Intel Core i9-9900K;
  • охлаждение: контур СВО;
  • термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-4;
  • материнская плата: ASUS ROG Maximus XI Gene (Intel Z390, UEFI 1302);
  • память: HyperX Predator HX441C19PB3/8 x2 (4266MHz, CL 19-26-26-45 2T);
  • видеокарта: MSI Radeon R9 Nano;
  • накопитель: Kingston KC2000 250GB (SKC2000M8250G);
  • блок питания: Rosewill Hercules (1600 Вт).
AMD Ryzen 9 3950X

В режиме разгона с жидким азотом NVMe-накопители работали через переходник в слоте PCI-E, функционирующем от чипсета, использовалась дискретная карта с USB-портами для подключения периферии,  а также был задействован энергоэффективный графический адаптер Nvidia GeForce GT 1030. Испаритель жидкого азота: Kingpin F1.

AMD Ryzen 9 3950XAMD Ryzen 9 3950X

Контур СВО состоял из чиллера HAILEA HC-300A, бака для жидкости на 15 л, двух помп Hydor Seltz 1200 и водоблока CPU EK-Supremacy full Nickel.

AMD Ryzen 9 3950X

Использовалось следующее программное обеспечение: ОС Microsoft Windows 10 LTSC (1809) x64, драйвер AMD Radeon Adrenalin 19.10.1, драйвер AMD Chipset Software 1.11.22.454, Intel Chipset Software 10.1.18, MSI Afterburner 4.6.0, RTSS 7.2.1, HWMonitor 1.41.

Бенчмарки проходились при настройках по умолчанию, а также при разгоне. Игры тестировались только при разрешении 1280х720 на низком качестве настроек. Каждый тест запускался пять раз, в результатах указано среднее арифметическое, тоже самое касается игр со встроенными бенчмарками. В играх без встроенного теста происходила запись телеметрии при помощи Riva Tuner Statistics Server. В CS:GO — стандартный бенчмарк на карте мастерской FPS Benchmark, В DOTA 2 — воспроизведение финальной игры OG vs Liquid на The International 2019, промежуток 19:45–21:15 на автоматической камере, как это выглядит можно посмотреть тут. В тестах с использованием жидкого азота в зачет брался сильнейший из полученных результатов. Мониторинг температур проводился средствами CPUID HWMonitor 1.41, а также термометра Benetech GM1312 с термопарами типа-К.

Оперативная память

На этот вопрос почему-то мало кто обращает внимание, а ведь общая эффективность платформы чувствительна к оперативной памяти. На 16-ти ядрах влияние обретает ощутимый эффект. Вопрос решается либо физически скоростной памятью уровня DDR4-3600 и выше, либо запаса объема памяти помедленнее (не меньше 32 Гбайт). Вот демонстрация ситуации на скорую руку на примере Geekbench 5:

AMD Ryzen 9 3950XAMD Ryzen 9 3950XAMD Ryzen 9 3950X

Для расстановки точек над «i» нам помогут два квартета плашек на чипах Samsung B-die: 4x8 ГБ HyperX Predator HX442C19PB3K2/16, а также 4x16 ГБ G.Skill Trident Z RGB F4-3200C16D-32GTZR. Будут проверены режимы DDR4-3200 CL16-18-18-38 1T с разным объемом и количеством плашек, а также скоростной DDR4-3800 CL16-17-16-32 1T + субтайминги с двумя плашками по 8Гб каждая.

AMD Ryzen 9 3950X

Нагрузки целенаправленно на одно ядро не подвержены этой проблеме.

AMD Ryzen 9 3950X

Рендер уже начинает проявлять данную проблему, но она все еще почти не заметна.

AMD Ryzen 9 3950X

А следующие бенчмарки показывают всю серьезность ситуации.

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

Практика подтвердила наличие двух сценариев борьбы с этой особенностью. Либо пользователь делает упор на грамотную настройку скоростной памяти, не придавая значения объему, либо идет по пути наращивания объема, не заморачиваясь с настройками (к примеру, используя XMP профиль).

Разгон на жидком азоте

За последнее время что-то уж никто не считает нужным выжимать все соки из процессоров, наплевав на здравый смысл. Надо бы вернуть эту традицию! Изолируем плату и ставим испаритель жидкого азота.

AMD Ryzen 9 3950X

Для начала напоминание о смысле двух понятий:

  • Coldbug (CB) — потеря стабильности платформы, или ее полное зависание/аварийное отключение при определенной низкой температуре.
  • Cold boot bug (CBB) — невозможность корректного запуска платформы, или ее загрузки при определенной низкой температуре.

Первое, что следует отметить — особенности работы FCLK на отрицательной температуре. При –40 °C и ниже FCLK ловит CBB (не способна пройти POST). При этом после завершения инициализации, скажем так, на высших температурах, можно затем спокойно продолжать работать, и сбрасывать температуры еще ниже. Однако диапазон частот FCLK ощутимо ограничивается, сохранять стабильность удается в пределах 1400–1500 МГц, а это ощутимые падения производительности, особенно если в руках удачный экземпляр, способный осилить FCLK 1900 МГц.

Как и предыдущим поколениям Ryzen отрицательные температуры помогают добиться больших успехов в работе с ОЗУ. Либо просто компенсировать слабый потенциал контроллера памяти. Наш испытуемый осилил сжатие первичных таймингов еще на 3, а также достиг режима DDR4-5200. Что касается частоты — все ядра были разогнаны до 5,4 ГГц. Масштабирование относительно напряжения — не значительное, для покорения этих планок хватало всего лишь 1,55 В на процессор, и 1,4 В на SoC. Для сравнения тому же Ryzen 5 3600 для этого требовалось 1,85 В на процессор и 1,5 В на SoC. Главный сдерживающий фактор — температура. Кстати, насчет нее — в отличии от младших представителей линейки, вроде Ryzen 5 3600, наш экземпляр удерживает рубеж CB на уровне –150…–160 градусов. Это очень вредный рубеж, в этом диапазоне происходит фазовый переход, когда жидкий азот очень резко испаряется, а стакан принимает температуру уровня –195 °C. Поэтому во время сессии удерживалась температура в диапазоне –140…–150 градусов.

AMD Ryzen 9 3950X

Также есть проблема со стабильностью процессорных линий PCI Express, приближаясь к району –100 °С видеокарты и NVMe-накопители начинают, в фигуральном смысле, «отваливаться». К счастью, это легко решается переводом всего необходимого на PCIe-линии чипсета. Находясь на приличной дистанции от стакана с жидким азотом, они продолжают работу на положительных температурах.

Сравнение будет с Intel Core i9-9900K, экземпляром автора, способного сохранять стабильность всех ядер при частоте 6,2 ГГц, а кэша — 6,1 ГГц.

AMD Ryzen 9 3950X

В качестве противовеса будет «гражданский разгон» Ryzen 9 3950X с использованием СВО при частоте 4,5 ГГц, FCLK равнялось 1900 МГц, память функционировала на 3800 МГц с таймингами 16-17-16-32-1T.

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

Отчетливо видно насколько значительное влияние оказывает нехватка частоты FCLK при высоких частотах. В тестах с полным задействованием всех ядер жидкий азот не особо помогает уйти вперед в смешанных нагрузках, особенно тех, где активно используется память и кэш. Поэтому не переживайте, если ваш процессор не может покорить условные 4,4 ГГц при всех активных ядрах.

AMD Ryzen 9 3950X

Синтетика

AMD позиционирует данный процессор как топовый десктопный, поэтому сравнение будет проводиться с Intel Core i9 9900k. HEDT-платформы к тестам не привлекаются.

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

В результате видим значительный перевес в пользу Ryzen 9 3950X.

Зависимости напряжений и частоты

Наверняка добрая половина пользователей не станет выжимать из данного процессора последние соки, а займется его оптимизацией. Как показало тестирование с жидким азотом — высокая тактовая частота процессора не всегда гарантирует линейный рост производительности. Поэтому мы займемся поиском минимальных напряжений для стабильной работы 24/7.

-amd-ryzen-9-3950x

Во всех случаях напряжение SoC равнялось 1,1 В. Стабильность проверялась смесью бенчмарков HWBOT x265 – 4k, LinX 0.7.0 AMD (Problem size 37712), а также майнером xmrig 5.1.1.

Наш экземпляр может взять 4,1 ГГц частоты при напряжении всего лишь в 1,15 В. Это позволяет удерживать температуру до 70 градусов под кулером AMD Wraith Prism. И это на автоматической регулировке оборотов вентилятора на всех 16 ядрах в стресс-тесте! При типичном пользовании эта температура вряд ли сможет подобраться к этому рубежу, если пользователь не решится установить такой процессор в корпус формата Mini-ITX. Кстати, о компактности и мощи…

16 ядер в Mini-ITX

Казалось бы, это невозможно, но нет, это достижимо, причем без взрывов и перегревов. Для испытания была взята материнская плата MSI B450 Gaming Plus AC. Отдельно хочется отметить, что набор системной логики AMD В450 без проблем осилил идентичные для чипсета X570 настройки памяти и частоты FCLK.

AMD Ryzen 9 3950X

Внимание! Пользователю придется проводить оптимизации под конкретный экземпляр процессора, ведь плата по умолчанию устанавливает целых 1,472 В (!) на процессор. Конечно, ничего страшного не случится, процессор просто не будет использовать турбо-режим, находясь на заводской частоте 3,5 ГГц. Но зачем идти на этот компромисс, если потратив пару часов на оптимизацию можно избежать пенальти производительности в дальнейшие условные 5 лет пользования?

AMD Ryzen 9 3950X

Пример такой оптимизации: напряжение питания процессора равно 1,15 В, SoC — 1,1 В, оперативная память функционирует с 1,45 В. Частота процессора: 4,0 ГГц на все ядра, FCLK составила 1900 МГц, память работает в режиме DDR4-3800 с CL16-17-16-32 1T. Платформа была отправлена в майнинг почти на 9 часов, в итоге пиковая температура процессора равнялась 70 градусов, VRM материнской платы — 76.

AMD Ryzen 9 3950X

Не стоит рассматривать компактные сборки на Ryzen 9 3950X как глупость по умолчанию. Это вполне жизнеспособный вариант эксплуатации платформы при грамотном подходе к реализации.

Майнинг

Теперь более детально о майнинге, ведь наверняка возникает резонный вопрос, чего это в статье появились такого рода тесты? В конце ноября криптовалюта Monero (XMR) обновила алгоритм на RandomX, в котором архитектура Zen 2 проявляет себя лучше всех решений на рынке, оставляя за спиной даже серверные платформы предыдущих поколений с несколькими процессорами. Я не удержался, и решил использовать майнер xmrig 5.1.1 как бенчмарк, ведь он комбинирует множество узлов (оперативная память, кэш, процессор) предельно нагружая их для своей работы. Вопросы периода окупаемости и суточной прибыли не будут рассматриваться, т.к. рынок криптовалют динамичен, а нас интересует именно производительность.

AMD Ryzen 9 3950X

Практика показывает, что частотой CPU можно пренебрегать в пользу снижения напряжения на процессор, уменьшая нагрев и потребление.

Игры

Ryzen 9 3950X будет протестирован в трех режимах:

  • заводской, память DDR4-3200 CL16-18-18-38 1T, FCLK = 1600;
  • заводской с выключенным SMT, память DDR4-3200 CL16-18-18-38 1T, FCLK = 1600;
  • разгон, частота процессора 4,5 ГГц, память DDR4-3800 CL16-17-16-32 1T + субтайминги, FCLK = 1900.

Весьма неожиданно, но некоторые игры работают хуже в режиме разгона, нежели на автоматических параметрах, в частности Gears 5.

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

AMD Ryzen 9 3950X

Как видно из результатов разница по-прежнему есть, любители киберспорта смогут ее почувствовать на высокочастотных мониторах, а любителям играть в свое удовольствие стоит выбирать процессор под свой бюджет.

Выводы

Вот и настало то самое время, когда производительность простых систем догнала класс HEDT, а то и превзошла его. Буквально недавно, в 2017 году, народным выбором были четыре ядра, а в классе HEDT — восемь. И процесс наращивания количества ядер еще явно не подошел к пределу.

Без недостатков тоже не обошлось. Главная проблема — нешуточный дефицит на эту модель, который все еще не закончился. Еще не пришло время идеальной автоматики из коробки, данный процессор лучше покупать только продвинутым пользователям, а также энтузиастам. Не посвятив время и силы индивидуальной настройке, в худшем случае, можно потерять до 30–35% потенциальной производительности! Форсирование режима FCLK = ½ MEMCLK при работе на частоте выше 1900 МГц также не позволяет достигнуть большего, хотя со временем ограничение, возможно, уберут. С играми лидерство по-прежнему у конкурента, правда разрыв стал меньше, а в некоторых проектах и вовсе паритет.

В случае если система собирается как универсальная, под спектр множества задач с запасом прочности на будущее — AMD Ryzen 9 3950X бескомпромиссное решение. Производительность очень высока, при этом система не превращается в подобие прожорливого радиатора отопления, как в свое время были процессоры AMD FX. Не стоит также забывать о физической безопасности, Zen 2 не нуждается во всяких заплатках и патчах, которые режут общую производительность.

Теперь ход за Intel, с нетерпением ждем ответный удар в лице LGA 1200!

AMD Ryzen 9 3950X

Спасибо интернет-магазину Telemart.ua за предоставленный процессор AMD Ryzen 9 3950X и комплект памяти G.Skill, а также ASUS Ukraine за материнскую плату ASUS ROG Crosshair VIII Hero (Wi-Fi).

Как же магична в своей красоте тишина...