AMD Ryzen 9 5950X、5900X、5800X、5600X、分析：これはどのようにAMDがインテルをロープの上に置いているプロセッサを実行する方法です。

AMDは甘いフェーズに入っている。Zenマイクロアーキテクチャを搭載した最初のRyzenプロセッサは2017年初頭に到着し、コアあたりの性能という1枚のカードに資産を賭けることでそうしました。彼らの以前のマイクロアーキテクチャーとの劇的なブレークはリスクを伴うものだったが、それはうまくいって、この会社は再び一対一でインテルと競争することができた。

マイケル・クラーク、ジム・ケラー、スザンヌ・プラマーの3人は、オリジナルのZenマイクロアーキテクチャーの建築家であり、私たちをここに連れてくるのに十分なインスピレーションを受けた開発であることが証明されています。結局のところ、この記事で分析するRyzen 5000プロセッサに実装されているZenマイクロアーキテクチャ3は、AMDのエンジニアが2012年に取り組んでいたオリジナルのZenマイクロアーキテクチャを改良した結果だ。

Zen Microarchitecture 3は、AMDのエンジニアが2012年から取り組み始めたオリジナルのZenマイクロアーキテクチャを洗練させたものだ。

AMDの戦略において、Zenは、かつてIntelがP6（Banias）マイクロアーキテクチャを採用していたのと同等の位置を占めており、数世代のマイクロプロセッサを構築するための柱となっています。

バニアスは2003年に到着し、その足跡はまだ今日のIntel Coreプロセッサに残っていますが、Zenは新しいRyzen 5000がタスクにアップしている限り、まだ多くのことを言う必要があるように思える若い提案です。この記事の目的は、AMDが数週間前にリサ・スー氏が約束した「あらゆる使用シナリオでIntelを打ち負かす」ということを、ついに実現したのかどうかを知ることだ。

AMD Ryzen 9 5950X、5900X、5800X、5600X：技術仕様

AMDは糸を使わずに縫うことはしない。10月上旬に発表された4つのRyzen 5000マイクロプロセッサは、最高の性能を求めるマニア向けのソリューションから、性能とコストの比率が面白い提案まで、幅広い利用シーンをカバーしている。1つ目はRyzen 9 5950Xと5900X、2つ目はRyzen 7 5800XとRyzen 5600X。

Ryzen 9 5950Xと5900Xは3チップ、Ryzen 7 5800XとRyzen 5600Xは2チップを搭載しています。

これらは、この記事の準備中に分析した4つのマイクロプロセッサであり、それらはすべて同じ基盤の上に構築されています：Zen 3マイクロアーキテクチャと台湾の半導体メーカーTSMCによって開発された7 nmのFinFETフォトリソグラフィであり、Zen 2マイクロアーキテクチャのRyzen 3000で使用されているものと非常によく似ています。興味深いのは、Ryzen 9 5950Xと5900Xは3つのチップレットを搭載しているのに対し、Ryzen 7 5800XとRyzen 5600Xは2つのチップレットにロジックを分散させている点です。

これらの行のすぐ上に公開している画像では、チップレットが埋め込まれているプリント基板を覆うヒートシンクを取り外すと、新しいRyzen 9の1つがどのように見えるかを見ることができます。チップレットには、IOD（Input Output Die）とCCD（Core Complex Die）の2種類があります。2台のRyzen 9はCCDとIODを搭載しており、新型のRyzen 7と5はCCDとIODを搭載している。

チップレットには、IOD（Input Output Die）とCCD（Core Complex Die）の2種類があります。Ryzen 9はCCDとIODが2つ、新製品のRyzen 7と5はCCDとIODが1つずつ搭載されている

CCDはCPUの重要な要素であるコアとキャッシュサブシステムを内蔵し、IODはメインメモリアクセスロジックを含み、CCDの相互接続やマザーボードチップセットとの通信を処理する。Ryzen 5000マイクロプロセッサでは、CCDは7 nmのFinFETフォトリソグラフィを使用して製造されていますが、IODは12 nmの集積技術を使用して製造されています。以下の表では、新しいAMDマイクロプロセッサの詳細な仕様を見ることができます。

禅3の深層マイクロアーキテクチャ

最初のスライドは、Zen 2とZen 3のマイクロアーキテクチャを搭載したRyzenで使用されているCCDの構造の違いを明確に示している。 Ryzen 3000プロセッサの4つのコアセットはそれぞれ16MBのレイヤー3キャッシュを共有しているのに対し、新しいRyzen 5000の8つのコアセットはそれぞれ32MBの統一されたレイヤー3キャッシュにアクセスしている。

AMDによると、Zen 3の各コアはZen 2の2倍の容量を持つL3キャッシュにアクセスできるため、この戦略の変更はCPU性能に顕著な影響を与えるという。 各CCDのL3キャッシュの合計サイズはZen 2とZen 3で同じだが、後者のマイクロアーキテクチャでは、各コアがすべてのL3メモリを「見る」ことができるようにすることで、このサブレベルのキャッシュの使用を最適化しているという。

AMD はまた、この戦略は、この会社によると、このキャッシュへのコアのアクセスから派生したレイテンシを減らすことができたと主張しているビデオ ゲーム (とおそらくまた、コンテンツ作成アプリケーションを処理するときにそれを持つことになります) と彼らの新しい CPU のパフォーマンスにプラスの影響を与えています

すべてのRyzen 5000プロセッサコアはSMT（Simultaneous MultiThreading）技術を実装しているため、各コアは2つのスレッドを同時に処理することができます。さらに、AMDは、コード分岐予測アルゴリズムを改良したとしており、新しいマイクロプロセッサは、クロック信号サイクルごとに4つの命令をデコードし、各クロック信号サイクルの間に3つのメモリアクセス操作を実行できるとしている。

次のスライドでは、AMDのエンジニアが、Zen 3ではZen 2マイクロアーキテクチャのプロセッサとは若干異なる命令実行チャネルを改良していることがわかります。 他の改良点としては、コード分岐の予測失敗からの回復時間の短縮、各命令の実行に関わる微小命令のシーケンスの最適化、一部の浮動小数点演算や整数演算に伴うレイテンシの低減、複数のメモリ・ロケーション間の既存の依存関係の検出機能の改善などが挙げられます。

AMDのエンジニアが実行チャネルに行った変更は、かなり野心的な目標を持っています：新しいRyzen 5000がクロック信号の各サイクルで実行するために管理する命令の数を19％増加させる。この分析の次の2つのセクションでは、これらのプロセッサがテストベンチでどのようなパフォーマンスを発揮したかを見ていきます。

フロントエンドにはバックエンドや実行エンジンとは異なる責任があります。大まかに言えば、複雑な詳細に踏み込まなくても、後者は命令の実行を担当し、フロントエンドはメインメモリやキャッシュから命令を収集し、後に実行エンジンで処理できるようにデコードする役割を担っています。

Zen 3 フロント・エンドは、マイクロ・オペレーションと命令キャッシュをより迅速に切り替え、失敗したフォークの予測からの回復時間を短縮します。

Zen 3 フロント・エンドでは、コード分岐をより効果的に予測できるだけでなく、マイクロ演算と命令キャッシュ間の切り替えがより迅速に行われ、上述したように、分岐失敗の予測からの回復時間も短縮されます。

これまでに説明したコード分岐の予測ロジックの改善は、次に実行される命令の命令レジスタ内のプリロード処理の最適化、ひいてはそのデコードに貢献していますが、フロントエンドにはもう1つの関連する改善点があります。

Zen 3で導入された新機能は、フロントエンドだけでなく、実行エンジン、つまりバックエンドもAMDのエンジニアによってこのマイクロアーキテクチャで洗練されています。最も重要な改善点の1つは、整数ユニットの4つのプランナーのそれぞれが2つの実行ユニットに発行することで、AMDによれば、整数演算の効率を高めるのに役立つという。一方、浮動小数点ユニットの２つのプランナのそれぞれが３つの実行ユニットにディスパッチする。

最大1つのRyzen 5000 CCDチップを搭載できる8つのアクティブコアのそれぞれには、64KBのレベル1キャッシュ（命令用32KB、データ用32KB）と、データと命令の両方を格納する512KBのレベル2キャッシュが搭載されています。次のサブレベルは、チップレットのコアの隣に配置された32MBの共有レイヤ3キャッシュです。

Zen 3 では、各コアに 64 KB のレベル 1 キャッシュ (命令用 32 KB、データ用 32 KB) と 512 KB のレベル 2 キャッシュが統合されています。

この戦略により、各カーネルが統一された L3 キャッシュ全体にアクセスできるようになり、理論的にはキャッシュ障害の数を減らすことができます。これまで見てきたように、Ryzen 9 5950Xと5900Xプロセッサは、2つのCCDチップレットを搭載しており、それぞれが独自のL3キャッシュを持っているため、各CPUに搭載されているこのメモリの容量は全体で64MBになる。

性能テスト：AMDはシングルスレッドとマルチスレッドの両方で成功している

AMD Ryzen 5000 マイクロプロセッサの性能を評価するために使用したテストプラットフォームの構成は以下の通りです： Corsair Dominator Platinum DDR4-3600 メモリモジュール 2 枚、合計容量 16 GB、レイテンシ 18-19-19-39、AMD X570 チップセットを搭載した ASUS ROG Crosshair VIII Hero マザーボード、16 GB GDDR6 を搭載した AMD Radeon RX 6800 XT グラフィックスカード、NVMe M.2 インターフェイスを搭載した Samsung 970 EVO Plus SSD インターフェイスと500GBの容量、磁気浮上式ベアリングファンを搭載したCorsair A500 CPU用の空冷システム、Corsair RM 750xモジュラー電源。

また、10コア、20実行スレッド、最大クロック周波数5.30GHzのIntel Core i9-10900Kマイクロプロセッサも参考にしています。このCPUをRyzen 5000の性能評価に使用したのと全く同じコンポーネントでテストしましたが、唯一の例外はマザーボードで、今回はIntel Z490チップセットを搭載したGigabyte Z490 AORUS Masterを使用しています。このインテルのプロセッサは、Core i9が2つのコアを持っていますが、AMDからRyzen 9 5900Xとその価格のためにライバルです。

我々 はテストで使用されているインテル プロセッサ, コア i9-10900K, その価格のためのライバル AMD Ryzen 9 5900X, コア i9 は 2 つのコアが少ないが

テストで使用したモニターは、4K UHD解像度の27型液晶IPSパネルを搭載し、最大リフレッシュレート144Hzで動作可能なASUS ROG Strix XG27UQです。各ゲームやテストで最高品質のグラフィックテストを実施し、DirectX 12 APIが利用可能なタイトルではDirectX 12 APIを有効化しています。そして最後に、データ収集に使用したツールは、AMDのOCATとFRAPSです。どちらも無料で利用できます。

PCMark 10は、生産性やコンテンツ作成アプリケーションに直面したときに、プロセッサの性能を評価するのに非常に便利なツールです。このテストでは、最初のグラフにあるように、Ryzen 5000マイクロプロセッサは明らかにCore i9-10900Kを上回っています。しかし、2台のRyzen 9がそれを打ち負かしただけでなく、より控えめなRyzen 5 5600Xでさえ、このテストで定義されているすべての使用シナリオにおいて、それを上回るパフォーマンスを示しました。

Cinebench R20は非常に興味深い情報を提供してくれます。マルチスレッドテストのシナリオでは、Ryzen 9 5950Xと5900Xが他の3つのマイクロプロセッサを侮辱的なまでに打ち負かしているが、Ryzen 7 5800XがCore i9-10900Kに迫る性能を達成しているのは驚くべきことだ。シングルスレッドのテスト段階では、すべての Ryzen 5000 プロセッサが明らかに Core i9-10900K を上回ったため、我々 が得た結果はさらに驚くべきものです。はるかに控えめなRyzen 5 5600Xでさえも。

Cinebench R23は、前回のテストで得られた結論をまとめたものです。マルチスレッドのテストシナリオでは、2つのRyzen 9プロセッサが絶対的な明快さで優位に立ち、再びRyzen 7 5800XがCore i9-10900Kにほぼ匹敵する結果となりました。そして、シングルスレッドのシナリオでは、もう一度すべてのRyzen 5000プロセッサは、はるかに安いRyzen 5 5600Xを含むコアi9-10900Kを破った。

Corona 1.3は、GPUの専用ハードウェアを使わずにレイトレーシングを使って画像をレンダリングするので、激しいストレス下でのマイクロプロセッサの総合的な性能を評価するのに非常に便利なテストです。このテストに費やす時間が少なくなると、CPUはより強力になります。一番良かったのはRyzen 9 5950Xで、ある程度離れたところではRyzen 9 5900Xが、またある程度離れたところではCore i9-10900Kが続いた。各CPUのコア数によって、このテストを解くのにかかった時間が明確に決まります。

Cinebenchと同様に、Geekbench 5では2つのテストシナリオ（シングルスレッドとマルチスレッド）が定義されており、今回もRyzen 5000は別のテストで非常に良い結果を出しています。マルチスレッドでは2台のRyzen 9が明らかに優勢で、Ryzen 7 5800XはCore i9-10900Kに非常に近い。Cinebenchのようなシングルスレッドモードでは、すべてのRyzen 5000プロセッサが明らかにIntelチップよりも優れている。

Octane 2.0は、マイクロプロセッサの計算能力を評価するのに非常に便利なJavaScriptで開発されたテストです。このテストでは、多くの分析シナリオを定義しており、そのすべてにおいてRyzen 5000は明らかにCore i9-10900Kを上回っています。この記事でテストした中で最も経済的なCPUであるRyzen 5 5600Xも含めて。

新しいRyzen 5000は、最速のゲーミングプロセッサとして際立っている

上の段落で見たように、この分析でテストしたマイクロプロセッサと並んで動作するグラフィックカードは、AMD Radeon RX 6800 XTです。3DMark Time SpyテストのCPUスコア部門では、やや透明度の高いIntel Core i9-10900Kが優勝しています。おそらく、このCPUは5.3 GHzの最大クロック周波数で動作することができ、ストレス下でより高いクロック周波数に到達するために管理するAMDチップであるRyzen 9 5950Xプロセッサによって到達した最大4.9 GHzの上にいくつかの利点を与えています。

Wolfenstein: Youngblood」では、5つのマイクロプロセッサ間の性能差は非常にタイトですが、グラフィックスカードがCore i9よりもかなり高いフレームレート、特に1080pと1440pを達成するのに役立っているため、勝利は4つのRyzen 5000に行きます。2160pでは、5つのプロセッサは、我々はこの解像度にスピンアップした場合、Ryzen 5000もわずかに高いですが、本質的に結ばれています。

Doom Eternal」では、再びRyzen 5000に勝利を奪われる。1080pではRyzen 9 5900Xが最高の画像レートを実現しています。もう1つのRyzen 9、5950Xがかかとに乗っており、その後ろにCore i9-10900KとRyzen 7 5800Xが同点で並んでいる。1440pと2160pでは、グラフを見ればわかるように、Ryzen 5000はすべてCore i9に勝っています。

コントロール」とレイトレーシングを有効にした状態では、いくつかのプロセッサ間の違いは最小限ですが、パノラマはより変化に富んでいます。1080pではRyzen 9 5900Xが最もフレームレートが高いが、Core i9-10900KとRyzen 5 5600Xがそのかかとにある。1440pで最速のCPUはCore i9-10900Kですが、Ryzen 5000は文字通り釘付けです。そして最後に、2160pで、再び平等は最大であるが、最高のケイデンスはRyzen 9 5900XとRyzen 7 5800Xによって投げられています。

ファイナルファンタジーXV」では、Ryzen 5000が特に1080pと1440pで勝利を収めました。これらの2つの解像度では、4つのAMDプロセッサは、Intel Core i9よりも高いケイデンスを生成しています。2160pでは、この最後のCPUはRyzen 9 5900XとRyzen 5 5600Xを臆面もなく上回っていますが、世界的な観点から見ると、AMDプロセッサはこのゲームで最速のプロセッサとして、特にRyzen 9 5950XとRyzen 7 5800Xに集約されています。

新しい Ryzen 5000 に加えて、AMD は私たちにその Radeon RX 6800 XT グラフィックス カードを送っているので、私たちはこの非常に興味深いブランドの新しいグラフィックス カードの機能をテストするためにこれらのコンポーネントを利用したし、Ryzen 5000 プロセッサと Radeon RX 6000 グラフィックス カードと住んでいる場合にのみ利用可能です： スマート アクセス メモリ。

スマートアクセスメモリは、PCI Expressインターフェースの帯域幅利用を最適化し、CPUが従来の構成でアドレスできる256MBだけでなく、すべてのVRAMメモリにアクセスできるようにします。

この技術は、グラフィックスカードをシステムの他のコンポーネントにリンクするPCI Expressインターフェースの帯域幅利用を最適化し、CPUが従来の構成でアドレスできる256MBだけでなく、すべてのVRAMにアクセスできるようにします。我々はグラフィックで見ることができるように、スマートアクセスメモリは、すべてのゲームで均等に実行されませんが、いくつかのと特定の条件の下でそれをアクティブにすることで、私たちは毎秒いくつかの追加のフレームをスクラッチするのを助けることができます。この機能は当社のマザーボードBIOSから起動します。

これらのマイクロプロセッサがストレス下でどの程度の最高温度に達するかを評価するために、Cinebench R23マルチコアテストを使用しました。これは、10分間の間にすべてのCPUコアに非常に激しい負荷をかける非常に厳しいテストです。以下のグラフに示す温度は、本試験の実行中に各マイクロプロセッサが到達した最大ピークを反映しています。Ryzen 9 5950XとRyzen 5 5600Xが到達した最高温度がどれほど控えめなのか、かなり驚きです。

各マイクロプロセッサの最大消費電力を評価するために、最高温度を測定するために使用したのと同じ方法、すなわちCinebench R23 Multi Coreテストを使用しました。以下のグラフを見てもわかるように、Ryzen 5000の最大消費電力はCore i9-10900Kよりも大幅に低くなっています。AMDのプロセッサは、Intelが使用しているものよりも高度なフォトリソグラフィの恩恵を受けており、また、性能/ワット比を最大化するために設計されたマイクロアーキテクチャからも恩恵を受けている。この分野では、客観的に見てAMDが非常に良い仕事をしたことは間違いありません。

先ほど調べたグラフィックスで性能が記述されている5つのマイクロプロセッサの結果は以下の通りである。

AMD Ryzen 9 5950X、5900X、5800X、5600X：TastyBitsさんの意見

2017年に初代Ryzenプロセッサが登場したことは、AMDの戦略の転換点となった。Zenマイクロアーキテクチャは、コアあたりのパフォーマンスとワットあたりのパフォーマンスの両方を最大化するようにゼロから設計されているため、従来のものとは一線を画しています。これらのCPUは、この会社がその手に非常に魅力的な提案のカタログを持っていたことを確認することができ、それ以来、ユーザーは彼らの手の届く範囲内でインテルの絶対的に一貫した代替手段を持っていました。

新しいRyzen 5000 AMDは、彼らはIntelとの競争の中で別のステップを登ることができました

マイクロプロセッサの最後の 2 つの世代の間に AMD は、そのチップのマルチスレッドの可能性を活用するために管理する使用のシナリオでインテルを上回ることができましたが、新しい Ryzen 5000 でこの会社は、インテルとの競争の中で別のステップを登ることができました。これまでの分析で見てきたように、これらのプロセッサは、ゲームを含むマルチスレッドとシングルスレッドの両方で優れたパフォーマンスを発揮し、AMDは2021年に異常に快適な位置から立ち向かうことができる。

最も驚くべきことに、テストで使用したCore i9-10900Kプロセッサは、当然のようにRyzen 5900Xだけでは曲がっていないことが多く、多くのテストでは、かなり安いRyzen 7 5800XとRyzen 5 5600Xチップ、特に後者のチップでも曲がっていました。そして、インテルとAMDの競争は今後さらに激化すると予想されるため、これはユーザーにとって素晴らしいニュースだ。これを機に、両社ともなんとか競争力のある商品を市場に投入してほしいものです。

この記事の最後にちょっとした告白で締めくくるのがいいと思います。今回レビューしたすべてのマイクロプロセッサの中で、（特にシングルスレッドやゲーミングシナリオにおいて）優れた全体的なパフォーマンス、適度な消費電力、そして興味深い価格で私を最も驚かせたのは、Ryzen 5 5600Xです。要求の高いコンテンツの設計・制作には、より多くのコアを持つCPUに賭けるのも魅力的ですが、それ以外の利用シーンでは、このチップが手袋のようにフィットします。そして、優れたグラフィックカードと相まって、ゲーマーにとってはたまらないオプションとなっています。このインスパイアされたAMDがどのように私たちを驚かせてくれるのか、今後の展開を見守っていきたいと思います。

これらのマイクロプロセッサは、AMDからテスト用に貸し出されています。会社の広報方針をご覧いただけます。

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