Úvod do děje

Protože se ale má začínat od začátku, vrátíme se do konce roku 2011, k vydání procesorů Bulldozer, které na DIIT představil WIFT recenzí příznačně nazvanou: AMD FX-8150 aneb kterak se může jít Bulldozer zahrabat. Pokud jste tehdy svět procesorů nesledovali, vězte, že právě vydání tohoto produktu vyřadilo AMD na více než pět let ze segmentu procesorového high-endu a následně i vyššího mainstreamu. Samotný vývoj Bulldozeru byl poměrně trnitou cestou. Začalo se o něm mluvit nedlouho po vydání Athlonu 64, jenže opakované změny ve vedení firmy vedly k opakovanému restartování projektu. Nějakého z tehdejších vedoucích pracovníků patrně vykolejily zprávy Intelu o 10 GHz plánech s architekturou Netburst a zadal příkaz k vývoji produktu optimalizovaného pro co nejvyšší takty.

Ztráta času nad zahozením rozpracovaného projektu, paralelní vývoj produktů vzešlých evolucí z Athlonu 64 a vývoj malých jader Bobcat vedly k tříštění sil, které v kombinaci s časovou tísní dalo vzniknout Bulldozeru v takové podobě, jakou jsme tehdy poznali. Ze samotné AMD se později ozvaly hlasy, že tento produkt byl více-méně polotovarem. Dokončený projekt šel na svět později pod názvem Piledriver. Ten nabízel vyšší IPC, vyšší takty i lepší poměr spotřeba / výkon a stal se docela slušným reparátem - celkový výkon vzrostl o 10-20 %, výjimečně i více - při zachování původního TDP. Jenže finanční ztráty a odliv zákazníků dané Bulldozerem nedokázal zastavit, jen zpomalit. Vedení se proto rozhodlo zastavit vývoj velkých procesorů vycházejících z této architektury.

Objevovaly se názory, zda by pro společnost nebylo lepší Bulldozer nevydat a i na úkor dalšího roku bez novinky nepočkat na Piledriver. Ten by sice neoslnil, ale přinejmenším by nešlo o tak enormní průšvih. Bulldozer totiž nejen že se sám o sobě neprodával, ale svým vydáním zastavil i prodeje čtyř- a šestijádrových Phenomů, které sice nebyly leaderem hitparády, ale určitý příjem společnosti zajišťovaly. Pro uživatele procesorů vyšší střední třídy se Phenomy s vydáním Bulldozeru staly morálně zastaralými a zájemcům o high-end čekajícím na novou generaci, tedy něco rychlejšího než jsou Phenomy, toho Bulldozer příliš nenabídl. Vydání Bulldozeru tak obratem naservírovalo zákazníky dvou segmentů konkurenci. AMD přišla o zdroj příjmů, který vedl k opakovanému propouštění, snižování platů a seškrtání prostředků na vývoj a výzkum, což platilo i pro - do té doby konkurenceschopnou - grafickou divizi. Právě seškrtání rozpočtu grafické divize, která za tehdejší situaci nemohla, bylo považováno za důvod k odchodu jejího šéfa, Erica Demerse, který prakticky s vydáním Radeonů HD 7000 oznámil, že ve společnosti končí. O tom ale jindy.

O něco později téhož roku (2012) do AMD nastoupil nový šéf procesorové divize, Jim Keller, a zavelel vyvíjet novou x86 architekturu označenou jako Zen. O možném Kellerově podílu na nové architektuře jsme si popovídali ve článku: Jim Keller nebyl šéfinženýrem Zenu. Tým vedla Suzanne Plummer, za šéfinženýra byl vybrán Mike T. Clark. Právě Suzanne Plummer naznačila, že podmínky, jaké byly k vývoji Zenu, se nedaly srovnat s předchozí zkušeností (~Bulldozer), protože tentokrát nedocházelo k zásahům shora a změnám během vývoje, ale nové vedení nechalo inženýry pracovat takovým způsobem, který sami považovali za nejlepší.

Krátký slovníček

Ještě než přejdeme k samotným procesorům, nabízím krátký slovníček pro snazší orientaci v názvech, se kterými se můžete setkat (není ovšem řazen abecedně, ale spíše logicky):

• Zen - nová architektura procesorového jádra, případně označení pro jedno procesorové jádro
• CCX - core complex, čtyřjádrový modul (v případě procesorů Ryzen je to včetně 8MB L3 cache)
• Zeppelin - křemík složený ze dvou CCX, tj. osmi jader Zen; zakládají na něm různé typy procesorů
• Ryzen - označení procesorů postavených na architektuře Zen, které mají odemčený násobič
• Ryzen 7 - řada procesorů ryzen postavená na osmijádrovém návrhu Zeppelin
• Summit Ridge - desktop platforma s procesory Ryzen postavenými na osmijádru Zeppelin, AM4
• Naples - serverová platforma složená z 1-4 Zeppelinů, více příští týden

K dnešnímu dni dochází k vydání a zahájení prodeje platformy Summit Ridge (AM4) a osmijádrových procesorů Ryzen 7. AMD připravila trojici modelů, o které jsme si již psali, takže následující tabulku berte jen jako rekapitulaci - všechny ceny jsou oficiální doporučené (nejdříve v dolarech, následně pro ČR v korunách a nakonec pro Slovensko v eurech):

Protože o architektuře Zenu, přetaktování i konkurenční pozici toho bylo řečeno víc než dost, zaměříme se tentokrát na takty, boost a technologii XFR, o které toho v zahraničí sice taky bylo napsáno hodně, většinou však špatně, neboť šlo o spekulace.

Takty, nový boost, XFR a řízení spotřeby

Pokud jde o regulaci napětí a taktů, dokáže Ryzen operovat v krocích po 0,6 milivoltech, 25 MHz a změny realizovat v 1 milisekundě. Tyto hodnoty se týkají jak boostu, tak běžného přecházení mezi různými stavy. Nyní názornější ukázka:

Situaci si můžeme vysvětlit na ilustračním grafu od AMD, který je příkladem pro Ryzen 7 1800X. Oficiální základní takt (tedy takt, na kterém procesor běží při vytížení všech jader) je 3,6 GHz, oficiální boost (tedy takt, na kterém procesor běží při vytížení jednoho jádra) je 4,0 GHz. Mimo tyto základní hodnoty je podporován tzv. XFR boost. Nyní k oněm fámám: Oproti nepodloženým informacím, které se šířily před vydáním, je XFR podporovaný na všech procesorech Ryzen 7, nikoli pouze na modelech s „X“. XFR boost umožňuje zvýšit takt až o 100 MHz včetně (pro modely s X) a až o 50 MHz včetně (pro modely bez X). Dále není pravda, že zvyšuje pouze frekvenci boostu - stejnou měrou zvyšuje i základní takt.

Ryzen 7 1800X tedy může díky XFR boost zvýšit základní takt (osm jader) z 3,6 na 3,7 GHz a boost (jedno jádro) z 4,0 na 4,1 GHz. O tom, zda se XFR boost dostane ke slovu, rozhoduje v první řadě teplota jádra, tedy chlazení. Situace ale není černobílá, tedy v tom smyslu, že by s levným chladičem běžel procesor na 4,0 GHz a s vodníkem na 4,1 GHz. Jak jsem již zmínil, kroky jsou 25MHz, takže může být podle teploty při jednojádrovém boostu dosaženo i např. 4025 MHz, 4050 MHz nebo 4075 MHz a při osmijádrovém třeba 3625 MHz, 3650 MHz nebo 3675 MHz. Protože ale teplota ani zátěž nebude jistě dokonale stabilní, mohou konkrétní frekvence průběžně různě oscilovat.

Tím jsme si udělali určitou představu o chování při vytížení jednoho jádra či osmi jader. V praxi ale většinou dojde k zátěži tak nějak mezi. Pokud jde třeba o dvě nebo čtyři jádra, neprezentuje AMD oficiální takty, na kterých jádra poběží, ale to neznamená, že zůstanou na základních 3,6 GHz. Při dvoujádrové zátěži je vyhodnocena teplota i spotřeba a pokud nic nebrání, může Ryzen 7 1800X běžet na stejných taktech jako v jednojádrovém boostu, tj. 4,0-4,1 GHz. Pokud jde o počet aktivních vláken, nemá sám o sobě na dosahované frekvence vliv. Běží-li např. na dvou jádrech čtyři vlákna a teplota i spotřeba procesor neomezují, mohou tato čtyři vlákna dosahovat opět 4,0-4,1 GHz. Jak často takového stavu bude dosahováno, ukáže až delší praxe - boost Ryzenu to ale umožňuje.

Čím se liší modely s X?

Jak už padlo, X neznamená podporu XFR. Odráží jeho výši (X = 100MHz XFR, bez X = 50MHz XFR), ale i to je pouze jeden z aspektů. Modely s X mají už v základu nabídnout vyšší výkon, dosahovat vyššího boostu (XFR) a zároveň nabízet v průměru vyšší OC potenciál, protože jde o kusy vybírané podle potenciálu dosažení vyšších taktů. Naopak Ryzen 7 1700, který je prozatím jediným modelem bez X, nabízí nižší TDP, nižší nároky na chlazení a je tudíž vhodnější pro systémy, kde jsou rozměry, nízká hlučnost a nízká spotřeba prioritní. V tomto případě navíc disponuje i nižší cenou. (Vzájemné souvislosti mezi leakage/spotřebou a dosažitelnými takty jsme se věnovali tůdlenc).

Chlazení

AMD pro procesory Ryzen přichystala tři typy chladičů. Nejvyšší nazvaný Wraith Max je dimenzovaný na odvod až 140 wattů a osazován bude na některé 95W modely. Oproti předchozímu modelu Wraith se podařilo mírně snížit maximální hlučnost, takže dosahuje maximálně 38 dBa (namísto 39 dBa). Střední Wraith Spire bude osazovaný na „lepší“ 65W (R7 1700) a standardní 95W modely (R5 1600X, R5 1500X). Nejmenší Wraith Stealth bude určený pro ostatní, tedy 65W modely.

K procesorům Ryzen 7 1700X a 1800X AMD osazuje chladič Wraith Max pouze výrobcům počítačů. Pro retail trhy je nabízí bez chladiče, protože předpokládá, že většina zákazníků zvolí chladič podle svého výběru a bylo by pro ně zbytečné připlácet za boxový model, který nevyužijí. AMD nicméně připustila, že pokud pocítí poptávku po balení s chladičem i na retail trhu, pak jeho distribuci bránit nebude. Procesory Ryzen 7 1700 jdou prozatím do obchodů pouze v kombinaci s chladičem Wraith Spire.

Čipsety

Základní desky se socketem AM4 mohou být vybaveny třemi klasickými a dvěma zvláštními čipsety. Ty klasické jsou X370, B350 a A320. Pro formát mini-ITX připravila AMD ony zvláštní čipsety, které se jmenují X300 a A300.

• X = podporuje CrossFire a SLI
• A = nepodporuje přetaktování

A300, X300

Začněme u mini-ITX čipsetů X300 a A300. Ty nejsou čipsety v klasickém slova smyslu, jde o velmi malý a jednoduchý čip, který je přítomen (pochopil-li jsem situaci dobře) jen z důvodu zabezpečení. Veškeré funkce a konektivitu zajišťuje sám procesor, který má integrované nějaké (viz níže) SATA, USB i PCIe porty. X300 se od A300 liší podporou pro přetaktování, CrossFire a SLI.

Čipsety řady A300 / X300 tedy disponují s tím, čím je vybaven procesor. Pokud je řeč konkrétně o Ryzenu, tak to v praxi je 16 PCIe 3.0 linek pro grafiku, 4 PCIe 2.0 linky pro další zařízení (pokud není využito ×4 NVMe, tak si přičtěte ještě 2 PCIe 3.0 linky navíc), 2 SATA rozhraní a ×2 NVMe (může být i ×4 NVME na úkor 2 PCIe linek, jak již bylo zmíněno), 1 SATA Express a 4× USB 3.1 Gen1 (alias USB 3.0). Pokud byste v budoucnu čipset použili s jiným procesorem nebo APU, může se výbava změnit podle jeho možností (např. loni vydané OEM APU Bristol Ridge nabízí jen 8 PCIe 3.0 linek pro grafiku a nepodporuje nativně ×4 NVMe).

A320, B350, X370

Všechny tři čipsety mají společný základ v podobě:

• 16 linek PCIe 3.0 pro GPU (při osazení Ryzenu, pokud dojde na APU Bristol Ridge, je linek 8)
• 1 USB 3.1 Gen2
• 6 USB 3.1 Gen1 (=USB 3.0)
• 6 USB 2.0
• 4 SATA
• ×2 NVMe (nebo ×4 NVMe na úkor 2 SATA)
• 2 SATA Express
• 4 linky PCIe 2.0 (plus 2 linky PCIe 3.0, není-li využité ×4 NVMe)
• SATA RAID 0, 1, 10

A320

Nejnižší model A320 byl pro retail trhy chystaný jako poslední, takže jeho dostupnost bude zprvu omezená. Řada A nepodporuje taktování, CrossFire ani SLI, je určena pro nižší modely procesorů a APU, které budou použité tak, jak byly vyrobené. Disponuje základní výbavou (výčet výše). Konkrétní implementace samozřejmě závisí na výrobci desky, může např. nějakou PCIe linku využít k doplnění dalšího SATA řadiče ap.

B350

Mainstreamový čipset nabízí přetaktování, ale nedisponuje výbavou pro CrossFire a SLI. Počítejte s tím, že desky s B350, ač umožňují taktovat procesor, v průměru nebudou mít tak kvalitní napájecí obvody jako desky s X370, takže maximální dosažitelné takty u Ryzen 7 budou nižší. Pokud jde o výbavu, má B350 oproti základu navíc 1 USB 3.1 Gen2 (celkem tedy 2) a 2 PCIe 2.0 linky (celkem tedy 6)

X370

High-endový čipset nabízí přetaktování, CrossFire a SLI. Ve srovnání se základním výčtem má navíc 1 USB 3.1 Gen2 (celkem tedy 2), 4 USB 3.1 Gen1 (celkem 10), 2 SATA (celkem 6, s využitím ×4 zbývají 2), 4 PCIe 2.0 linky (celkem 8).

Má Ryzen šanci uspět?

Ryzen přinesl dvě zásadní věci: Osmijádrovou konfiguraci se slušným IPC v poloviční až třetinové cenové relaci než doposud a novou architekturu. Přestože se většina dosavadní pozornosti ubírala k první části, mnohem důležitější pro pochopení pozice Ryzenu bude druhá část. Ta je totiž důvodem či vysvětlením, proč ani vyšší počet jader kombinovaný s vyšším IPC nemusí být všespasitelný a sebelepší kus hardwaru nedosáhne optimálních výsledků, nepočítá-li s ním software.

Přestože v čistě procesorových testech dokazuje Ryzen avizované zvýšení IPC a podává velmi vysoký výkon, který je srovnatelný (někdy i vyšší, někdy ale i nižší) než u konkurenčních produktů Intelu z řady HEDT, odlišná situace se může projevit v některých hrách. Dlouhodobá absence AMD na trhu výkonnějších procesorů způsobila, že prakticky všechny současné hry byly vyvíjené a optimalizované na procesorech Intelu, zatímco jediný současně dostupný titul nebyl vývojáři v době vzniku na Zenu optimalizován ani testován.

Tento konkurenční náskok nelze - na rozdíl od IPC a počtu jader - vyřešit vývojem a vydáním nového hardwaru jako takového. AMD si toho je dobře vědoma a jak bylo možné zaregistrovat z konferencí na GDC včetně přímého přenosu Capsaicin, navazuje spolupráci s řadou vývojářů, kterým dá nové procesory k dispozici, aby předešla vydání dalších Zenem nepolíbených titulů.

Zda to zákazníci přijmou je už čistě na nich. AMD se tuto rezervu rozhodla kompenzovat příznivou cenotvorbou a veřejným příslibem řešení situace v podobě posílené spolupráce s vývojáři. Z tohoto pohledu bude mít situaci o dost snazší druhá generace Zenu, jejíž vývoj je ve druhé polovině a o hodně snazší třetí generace, jejíž vývoj byl nedávno zahájen a která se tudíž dostane na trh za 4-5 let. V době jejich vydání už nepůjde o nástup zcela nové architektury, pro niž nebyly žádné aplikace optimalizovány, ale evoluci základu, který softwaroví vývojáři dobře znají.

Závěrem přikládám kompletní technologickou prezentaci, kterou jsme získali krátce před skončením NDA. Část informací je již známá, ale některé do okamžiku vydání nebyly oficiálně prezentované: