Die Architektur und ihre Vorteile
Fangen wir etwas weiter hinten an. Nachdem AMD mit dem Athlon 64 (K8) der Konkurrenz von Intel sehr gut entgegentreten konnte und diese sogar in vielen Belange schlagen konnte, wendete sich das Blatt anschließend relativ schnell. Denn man kann schon sagen, dass mit der Einführung der Intel Core Architektur auch der Beginn der Marktdominanz des Herstellers eingeläutet wurde. AMD konnte im späteren Verlauf noch einmal mit dem Phenom II (K10) etwas Boden gut machen, doch auch dieser konnte, auch durch die unlautere Mittel der Konkurrenz, nicht dafür sorgen, dass AMD zur alten Stärke zurückkam. Der Hersteller versuchte dann mit der Bulldozer Architektur (später auch noch Piledriver und Steamroller) und der CMT (Core Multithreading) Technologie und damit mehr Kernen bzw. mehr Threads wieder aufzuholen.
Doch diese Technologie wollte nicht so richtig zünden. Denn die IPC (instructions per cycle) Leistung der Prozessoren war nicht besonders hoch. Zudem waren die Prozessoren ebenfalls nicht dafür bekannt, sparsam zu sein. Auch die Steigerung des Taktes konnte diesen Trend nicht ändern, obwohl der Takt beim FX-9590 in 5GHz gipfelte. Dass die Energieaufnahme hier auch neue Dimensionen erreichte, braucht dabei wahrscheinlich nicht weiter erläutert werden. Nur um eine Einschätzung des Abstandes zur Konkurrenz zu erhalten: Der Intel Core i7-4770K mit vier Kernen und HT (Hyperthreading) war in allen Szenarien Schneller, obwohl er maximal 3,9GHz vorwies und dabei in etwa 2,5-mal weniger Energie benötigte.
Aber wozu dieser Rückblick? Auch wenn wir objektiv bleiben wollen, können wir nicht verschweigen, dass uns die Ryzen Prozessoren, gerade in Hinblick auf die Vorgeschichte, wirklich vom Hocker gehauen haben. Denn AMD hat den Abstand zu Intels Prozessoren beinahe in einem Schlag nichtig gemacht. Doch wie konnte der Hersteller dies erreichen?
Zum erreichen der eigens gesteckten Ziele, reichte es nicht mehr eine der vorhandenen Architekturen zu verbessern. Es wurde also eine grundlegend neue entwickelt, welche auf den Namen Zen getauft wurde. Aber nicht nur die Architektur erhilt eine Frischzellenkur, auch der Fertigungsprozess wurde im gleichen Schritt verkleinert. Von den ehemals 28NM bei Excavator ging man radikal mit 14NM auf die Hälfte der Strukturbreite. So ganz neu ist das Vorgehen bei der Erzeugung der hohen Kernzahl aber nicht. Denn ähnlich wie bei der vorherigen Modulbauweise, kommen auch hier Module zum Einsatz. Alle Ryzen Prozessoren des Sockel AM4 besitzen somit einen sogenannten Zeppelin DIE. Dieser beinhaltet zwei CCX (CPU Complex) Module mit je vier Kernen und wahlweise SMT (Simultanious Multi-Threading), welche per Infinity Fabric miteinander kommunizieren. Diese Bauweise ermöglicht es, dass die Produktion relativ effizent von Statten geht. Zwar bauen auch die kleinsten Ryzen Prozessoren auf dem gesamten Zeppelin DIE auf, jedoch sind hier Teilbereiche deaktiviert. Das heißt aber auch, dass wenn Chips mit defekten auftreten, können diese gezielt als kleinere CPU angepasst werden. Also noch einmal zurück zu den Modulen.
Jeder CCX (CPU Complex) besteht nativ aus vier Kernen. Pro Kern beinhaltet der CCX 64K L1 I-Cache, 64K L1 D-Cache und 512KB dedizierten L2 Cache. Zusätzlich teilen sich alle vier Kerne einen 8MB großen L3 Cache. AMD hat die CCX Module dabei so aufgebaut, dass mehrere davon in einem Zen-basierenden Produkt eingesetzt werden können. Und genau das hat man mit dem Zeppelin Die auch umgesetzt. Hier kommen, wie gesagt zwei CCX Module zum Einsatz, sodass maximal acht Kerne und 16 Thread ermöglicht werden. Auch in den Ryzen Threadripper und Epyc CPUs kommen diese zum Einsatz, jedoch viermal pro CPU, wobei bei Threadripper immer zwei komplette Dies deaktiviert sind. Aber auch bei den Raven Ridge CPUs kommt ein identisches CCX Modul mit zusätzlicher GPU zum Einsatz. Je nach Auslegung der CPU, ist also auch der L3 Cache etwas gestaffelt. Die Vierkern-Modelle können somit, mit ausnahme des Ryzen 5 1500X, auf 8MB Cache zurückgreifen. Alle anderen auf 16MB. Weiter wollen wir hier gar nicht in die Materie eindringen. Insgesamt wollte AMD durch die Maßnahmen den Durchsatz, die Effizienz und Leistung steigern, was man durchaus als gelungen bezeichnen kann. Auch den Einsatz von APUs und reinen CPUs auf nur einem Sockel ist ein Fortschritt.
Lanes
Aber nicht nur die Leistung wollte man auf ein adäquates Level bringen, auch die Konnektivität hinkte noch etwas hinterher. Zum Beispiel war es nicht einmal beiden Plattformen vorenthalten, auf den derzeit aktuellen PCIe 3.0 Bus zu setzen. Nicht nur, dass man diesen Standard nun auch erfüllt, die Ryzen CPUs können sogar mit 20 PCIe 3.0 Lanes vier mehr als bei die Konkurrenz bieten. Diese können entweder dazu genutzt werden um zwei SATA3 Ports oder aber den schnelleren PCIe x4 NVMe Anschluss bereitzustellen (auch Kombinationen sind möglich). Man umgeht durch diese Anbindung den Umweg über den Chipsatz und verhindert damit womögliche Engpässe. Wohlgemerkt, dies betrifft nur die Ryzen Prozessoren. Die A-Serie- und Athlon-CPUs kommen lediglich mit acht PCIe Lanes daher.
Anschlüsse
AMD hat den CPUs aber nicht nur vier Lanes mehr spendiert, sondern auch vier native USB 3.1 Gen.1 (5Gbps) implementiert. Diese können von der Mainboardhersteller also ohne Zusatzchip direkt genutzt werden. Aber auch beim Chipsatz hat man dies bedacht. der X370 bspw. kann nicht nur sechs weitere USB 3.1 Gen.1 zur Verfügung stellen, sondern auch zwei USB 3.1 Gen.2 Anschlüsse.
Arbeitsspeicher
Ein zweiter großer Rückstand betraf den unterstützen Arbeitsspeicher. Gerade in Verbindung mit den APUs wurde DDR3 RAM teilweise zum Flaschenhals. Zwar sind APUs noch nicht das Thema, jedoch ist man nun auf dem aktuellen Stand. Anfangs gab es noch ein paar Probleme mit der Kompatibilität bzw. den Geschwindigkeiten, welche aber durch das Nachschieben der AGESA Updates nach und nach der Geschichte anzuhören. Nichts desto trotz gibt es, bdingt durch den Soeichercontroller, Besonderheiten bei der Bestückung des Sockel AM4 mit Arbeitsspeicher. Die folgende Tabelle zeigt an, welche Konstellationen AMD offiziell frei gibt.
DRAM Channels | DRAM Ranks | DIMM Qty. | Speed |
Dual | Dual | 4 | 1866 |
Dual | Single | 4 | 2133 |
Dual | Dual | 2 | 2400 |
DUal | Single | 2 | 2667 |
Anfangs konnten diese Geschwindigkeiten auch kaum überschritten werden. Mit dem AGESA 1.0.0.6b Update sind nun aber weit höhere Frequenzen möglich. Dies sieht man schon daran, dass die Mainboardhersteller nun auch bis zu 4000MHz angeben, wovan man zum Start der Plattform nur träumen konnte. Ob man diese Taktraten tatsächlich erreichen kann und ob es überhaupt einen Sinn ergibt, auch das wollen wir euch im folgenden Artikel erörtern.
Selektion
Ein paar Unterschiede zwischen den Ryzen Prozessoren haben wir bereits angesprochen. Diese sind aber nicht nur bei Kernen, Takt, Cache und SMT zu finden. Wie der unterschiedliche XFR Takt schon andeuetet, haben die Modelle mit einem "X" noch eine weitere Besonderheit. Denn dabei handelt es sich mehr oder weniger selektierte CPUs. Das heißt, die Güte bei diesen Prozessoren ist besonders hoch, was einen höheren Takt bei niedriger Spannung ermöglicht. Dadurch kommen die markierten Modelle auch mit mehr Basis und Boostakt daher. Aber auch beim Übertakten hat sich gezeigt, dass die Erfolge bei den X-Modellen signifikant höher ausfallen.
Verlötung / Heatspreader
Die AM4 Plattform bietet damit bereits viele Neuerungen und sinnvolle Features. Ein wichtiger Punkt soll aber nicht unerwähnt bleiben. Dieser ist aber weniger technischer, sondern mehr mechanischer Natur. Denn zur Freude vieler Nutzer ist der IHS der Ryzen Prozessoren mit dem Die verlötet. Man erreicht dadurch einen wesentlich besseren Wärmeübergang, als mit der anderweitig verwendeten TIM (Thermal Interface Material). Das heißt, dass man weniger aufwändige Kühler braucht, um die Hitze des Prozessors abzuführen.
Wir haben uns auch deshalb zur Aufgabe gemacht, auszutesten inwieweit die mitgelieferten AMD Kühler benutzt werden können. Also ob dieser nur für den Serienbetrieb oder aber sogar OC zulässt. Der Grund, warum OC wir bzw. überhaupt bei Ryzen ein hoher Stellenwert zugesprochen wird, ist, da jeder Prozessor des Lineups mit einem freien Multiplikator versehen ist. Man muss also nicht auf ein teureres "K" Modell zurückgreifen, um dem System extra Power zu entlocken. Auch bei den Chipsätzen ist man bei AMD human vorgegangen und erlaubt auf dem B350 und X370 eine Übertaktung. Das gleiche gilt für den noch immer nicht erschienen X300 für kleine Systeme.