AMD RYZEN 7000: ¿Cómo consigue Zen 4 mejorar el Rendimiento y la Eficiencia?

A finales del pasado mes de agosto, AMD presentó los modelos de sus nuevos procesadores AMD RYZEN 7000 con la nueva arquitectura Zen 4, donde pudimos conocer algunos detalles de los chips con los que buscan liderar el mercado de esta generación. Mañana llegan al mercado y ya podemos conocer absolutamente todos los detalles y secretos de estos procesadores y de su nueva arquitectura.

 Desde la llegada de la primera generación Zen y con las sucesivas iteraciones (Zen+, Zen 2, Zen 3 y Zen 3+), AMD se ha vuelto muy competitiva en todos los sectores de productos que utilizan procesadores, desde portátiles de bajo consumo hasta, equipos de alto rendimiento de sobremesa y servidores.

Con los RYZEN 7000 de sobremesa, AMD estrena su nueva arquitectura Zen 4 fabricada a 5 nanómetros, una nueva plataforma AM5 que deja atrás el sistema de pines en la CPU para pasar a un socket de tipo LGA con los pines en el propio socket de la placa base y también tenemos soporte para memoria DDR5 a 5200 MHz de base y la llegada del PCI Express 5.0

 

Pero antes de entrar en detalle sobre las novedades de Zen 4, repasemos los procesadores RYZEN 7000 que estrenarán inicialmente esta familia con todas sus especificaciones. Por el momento, serán cuatro procesadores, gobernados por el más potente de todos, el AMD RYZEN 9 7950X dotado de 16 núcleos y 32 hilos de ejecución a una velocidad base de 4,5 GHz y un Boost de 5,7 GHz. Este procesador tendrá un TDP de 170W, aunque podrá alcanzar un máximo PPT de 230W.

Le sigue el AMD Ryzen 9 7900X, el segundo al mando, con 12 núcleos y 24 hilos y una velocidad base que aumenta hasta los 4,7 GHz y que puede subir con Boost hasta 5,6 GHz. su TDP es de también 170W y el máximo alcanzable llega a 230 W como su hermano mayor. AMD promete mejoras de rendimiento de hasta el 48% en distintas tareas respecto del actual AMD Ryzen 9 5950X, y hasta un 57% más rápido que el Intel Core i9-12900K.

En tercer lugar, tenemos al AMD Ryzen 7 7700X. Este procesador será el elegido para representar a una gama muy popular de procesadores de 8 núcleos que suelen ofrecer un buen desempeño en gaming. Su velocidad base de 4,5 GHz sube hasta los 5,4 GHz de Boost, mientras que su TDP baja hasta los 105W con un máximo PPT de 142W.

Con el mismo TDP y PPT, pero bajando hasta los 6 núcleos y 12 hilos a 4,7 GHz de Base y 5,3 GHz de Boost tenemos al AMD Ryzen 5 7600X, el modelo más modesto de los cuatro presentados, pero siempre teniendo en mente que tradicionalmente AMD estrena generaciones con los modlos más potentes de gama X. De hecho, más adelante llegarán modelos con 65W de TDP y 88W PPT para la plataforma AM5.

 

Características técnicas de los AMD RYZEN 7000

 

 

En cada nueva generación de la arquitectura Zen y sus iteraciones, AMD ha ido mejorando distintos aspectos de sus procesadores. El salto de rendimiento de Zen respecto de las generaciones anteriores supuso un punto de inflexión en las CPU de la compañía y su posición en el mercado, lo que les permitió competir de tú a tú en el mercado del más alto rendimiento con Intel.

 

Con cada nueva generación de Zen desde el año 2017, AMD fue introduciendo mejoras como el salto a los diseños de chiplets (pequeños chips con funciones concretas interconectados para crear el procesador), añadiendo cada vez más caché y velocidades e IPCs más altos.

Con Zen 4 tenemos una mejora del IPC de hasta un 13% que acompaña a las velocidades de Boost más altas de los últimos años, con los 5,7 GHz que alcanza el AMD Ryzen 9 7950X. De los 7 nanómetros de las anteriores generaciones pasamos a los 5 nanómetros  y se añade 1MB en la caché L2, el doble que Zen 3. Sumando el IPC de la arquitectura con las mejoras del proceso de fabricación, el rendimiento por núcleo debería rondar un 29% extra, y un 40% en total comparando a los mismos vatios que la pasada generación.

A nivel de arquitectura, Zen 4 utiliza una estructura muy similar a la de Zen 3, con SMT (2 hilos por núcelos) y un CCD de 8 núcleos. Se han mejorado distintos aspectos dentro de este diseño, con mejoras en la predicción de instrucciones con las que consigue predecir  dos "ramas" de instrucciones por ciclo , una caché de operaciones un 68%  más grande, al igual que un archivo de registro de enteros y FP mayor y la nueva caché L2 de 1 M y 8 vías.

 

Una de las novedades más llamativas es el soporte en la unidad de coma flotante de las instrucciones AVX-512 para alcanzar a la competencia. La implementación de AMD promete que al utilizar este tipo de instrucciones no repercutirá en una bajada de velocidad de los núcleos

Por otro lado, se consiguen mejoras de hasta 2,47 veces más rendimiento en interencia Int8 en multinúcleo y de 1,32X más rendimiento en FP32 respecto de la generación anterior.

La jerarquía de la caché ahora añade 1MB de caché L2 mas rápida para cada núcleo, de tal forma que se soportan más fallos cuando un dato no es solicitado desde las cacheás L2 y L3. La memoria L3 sigue siendo compartida entre todos los núcleos  de cada CCD, es decir, cada 8 núcleos tienen 32 MB de L3.

La distribución interna de los chips cuentan con dos CCD, cada uno con un CCX dotado de 8 núcleos y 16 hilos junto a 32 MB de caché L3 y el sistema de interconexión AMD Infinity Fabric. Por tanto, en su configuración más potente que representa el AMD Ryzen 9 7950X, tenemos dos  CCD al completo para esos 16 núcleos.

En el caso del Ryzen 9 7900X con 12 núcleos, se desactivan 4 de esos núcleos, mientras que en el AMD Ryzen 7 7700X solamente tendremos un CCD con sus 8 núcleos al completo, para desactivar dos de ellos en el Ryzen 5.

En la siguiente imagen podemos ver de manera visual la evolución que supone el salto de Zen 3 a Zen 4.

AMD presume también de que Zen 4 consigue hasta un 47% mayor eficiencia energética y un 50% menos de área por chip por cada núcleo y caché L2 que la arquitectura Alder Lake Golden Cove (P-Cores) de Intel.

 

 

 

Los RYZEN 7000 están basados en un diseño en chiplets, y el encargado de gestionar la entrada y salida de datos desde los núcleos es el chiplet del IOD. Está fabricado a 6 nanómetros y es el encargado de integrar los controladores de memoria DDR5 de dos canales a 5.200 MHz de base, además de las 28 líneas PCI Express 5.0 que soportan (16x, 4x, 4x y 4x). No puede faltar tampoco soporta para USB-C nativo 3.2.

Sin embargo, lo más llamativo del nuevo IOD de los RYZEN 7000 es un cambio que puede pasar desapercibido para los que simplemente buscan rendimiento de CPU para máquinas dotadas de gráficas dedicadas, pero que dotará a los procesadores RYZEN 7000 de una mayor versatilidad, es la adición de gráficos integrados  RDNA 2.

Hasta ahora, AMD no había integrado GPUs en sus procesadores de gama alta para sobremesas, y solo las series de APUS G contaban con gráfica integrada. Ahora, cualquiera de estos procesadores incluyen una GPU integrada basada en la arquitectura RDNA 2, con dos unidades de cómputo a 2.200 MHz integradas en el IOD. el IDO también incluye salida HDMI 2.1 y Displayport 2.0 (a través de USB-C también( por primera vez, ya que hasta ahora no había GPUs en los RYZEN de sobremesa que no fueran APUS.

Esto permite que no haga falta una gráfica dedicada si queremos montar un ordenador de altas prestaciones de CPU, ya que la iGPU RDNA 2 será más que capaz de gestionar tareas multimedia y salida de vídeo hasta 4K a 60 FPS.

De hecho, incluye soporte por hardware para la decodificación del nuevo formato AV1, además de H.264 y H.265 (HEVC) tanto en codificación como en decodificación

También soporta modo híbrido para funcionar en conjunción con una gráfica dedicada.

 

 

 

Dentro de todas estas novedades de Zen 4, el aumento del 13% de rendimiento que se consigue solamente por el cambio de arquitectura (sin tener en cuenta plataforma), se distribuye entre distintas de estas mejoras, desde el front end, las tecnologías de caché o la predicción de instrucciones.

A una frecuencia fija de 4 GHz y utilizando solamente 8 núcleos, la mediana de los resultados que ha mostrado AMD supone un 13% de rendimiento respecto a Zen 3. Dentro de esos resultados, hay algunos donde se consigue solamente una mejora de 1% en test de un solo núcleo en CPU-Z por ejemplo, pero otro  como wPrime alcanzan un 39% más de rendimiento.

En juegos tenemos cifras dispares, desde un 3% más en fortnite, hasta un 24% más en Wathdogs Legion o el 19% del F1 2022.

El aumento del IPC de la arquitectura se suma también al nuevo proceso de fabricación, consiguiendo hasta 29% más de rendimiento por núcleo y sobre una media de un 40% más de rendimiento si se compara con el mismo TDP de la generación anterior.

Un procesador como el Ryzen 9 7950X supera al Ryzen 9 5950X en todos los aspectos, con mejoras de hasta el 48% en rendimiento de renderizado, o de hasta un 35% en juegos como el Shadow of The Toimb Raider

En la comparativa con el Core i9-12900K de Intel, la compañía asegura que un renderizado con V-Ray, una herramienta de renderizado foto realista muy utilizada,  es un 57% más rápido con un Ryzen 9 5950X 

Y todo ello con un 47% más de eficiencia energética en rendimiento por vatio.

Incluso en rendimiento por núcleo, en un test como Geekbench 5 que tradicionalmente suele ofrecer mejores puntuaciones en las arquitecturas de Intel, todos los nuevos Ryzen 7000, incluyendo el Ryzen 5 7600X, superan el rendimiento al Core i9-12900K.

El rendimiento por n´culeo es interesante porque es lo que más se suele notar en juegos, ya que no suelen estar optimizados para un gran número de núcleos. De hecho, AMD (con sus propios datos) presumen de que el Ryzen 5 7600X es más rápido que el Core i9-12900K, siendo de gamas muy dispares.

 

 

 

 

Desde la llegada de Zen 1, AMD ha utilizado su socket y plataforma AM4 con distintos chipsets. Una de las ventajas que tenían todos estos procesadores de la compañía era que, en muchos casos, era posible mantener la placa base y cambiar de procesador a una nueva generación al usar el mismo socket. Había saltos de generación donde sí que era necesario una nueva placa con chipset más actual, pero seguíamos teniendo un tamaño de CPU y anclajes estándar que permitía también reutilizar disipadores por ejemplo. De hecho, en los 5-6 años que han pasado desde el lanzamiento de AM4, Intel ha cambiado de socket varias veces.

Ahora, los RYZEN 7000 estrenan la nueva plataforma AM5, y más allá del ligero cambio de nombre, trae un gran número de novedades tanto a nivel de diseño como de funcionalidades.

La primera y más evidente es el salto del socket de tipo UPGA (donde los pines salen del procesador y se introducen en el socket), a un socket de tipo LGA similar al que utiliza Intel (donde los pines están en el socket de la placa, y hacen contacto con la CPU directamente).

El número de pines también aumenta considerablemente, desde los 1.331 que teníamos en AM4 hasta los 1.718 pines del nuevo socket AM5, incluyendo aquellos necesarios para el controlador de memoria que pasa de soporte DDR4 a soporte para DDR5.

También se mejora el soporte de las líneas PCI Express, en este caso PCIe 5.0 y pasando de 24 a 28 líneas (16 para gráficos, 8 para NVMe y 4 para Chipset). Se incluyen 3 salidas USB-C con soporte para Displayport y modo híbrido (GPU dedicada + Integrada), junto a unta salida extra dedicada.

Igualmente, si el AM4 tenía cuatro puertos USB 3.2 de tipo A, ahora pasamos a tres USB-C 3.2 Gen 2, un USB-A 3.2 Gen 2 y un USB-A 2.0.

La plataforma incluye nuevas tecnologías de control de energético, para aumentar la eficiencia y el control de voltaje, intensidad, potencia y también control de la temperatura y reguladores de voltaje. De tal manera que se pueda gestionar el consumo y niveles de energía en todo tipo de situaciones con distintas cargas de trabajo.

Estas mejoras de la plataforma, junto a las propias de la nueva arquitectura Zen 4 y del proceso de 5 nanómetros, hace que en tareas multinúcleo pesadas, la mejora de potencia manteniendo los mismos consumos lleguen a un 75% más en el cado de procesadores de 65W, a un 37% en el caso de los de 105W y a un 35% en el caso de los Ryzen 9 más potentes.

La nueva tecnología de perfiles AMD EXPO para overclock automático de memorias estará también presente. ya hemos probado en esta review de las G.Skill Trident Z5 NEO como funciona esta tecnología con la que se pueden alcanzar altas velocidades DDR5 a golpe de un simple clic.

El socket AM5 tiene una vida prevista que sobrepasará el 2025, por lo que es de espewrar que se pueda mantener la compatibilidad de placas base y de disipadores con varias generaciones.

Todas las mejoras de conectividad que hemos visto en la plataforma AM5 y que son comunes para todas las CPUs y placas, se complementan con las propias que incluyen los chipsets que se estrenarán con los AMD RYZEN 7000: AMD X670E, AMD X670, AMD B650E y AMD B650.

Especificaciones técnicas de los chipsets AMD X670E y X670

Los dos primeros suponen la gama más alta, con placas como la ASUS ROG Crhosshair X670E HERO que hemos analizado. Estos chipsets añaden nuevas opciones de conectividad que pueden incluir 8 puertos más USB 3.2 Gen 2 de 10 Gbps, 12 puertos USB 2.0 y una de las siguientes opciones de conectividad adicional:

• 2 puertos USB 3.2 Gen 2x2 de 20 Gbps.
• 1 puerto USB 3.2 Gen 2x2 de 20 Gbps + 2 puertos USB 3.2 Gen 2de 10 Gbps.
• 4 puertos USB 3.2 Gen 2 de 10 Gbps

Por otro lado, se añaden hasta 12 líneas más PCI Express 4.0 en este caso, para añadir conectividad Ethernet, Bluetooth, más NVMe, etc. Adicionalmente, los fabricantes de placas pueden escoger una de estas opciones a mayores:

• 8 líneas PCIe 3.0.
• 6 líneas PCIe 3.0 + 2 x SATA III de 6 Gbps.
• 4 líneas PCIe 3.0. + 4 SATA III de 6 Gbps.
• 2 líneas PCIe 3.0. + 6 SATA III de 6 Gbps.
• 8 SATA III.

Especificaciones técnicas de los chipsets AMD B650E y B650

 

Para plataformas de gama media, o aquellos que no necesiten irse a las gamas más caras de placa base, AMD lanza también sus chipsets AMD B650E y B650, algo más contenidcos en cuanto a conectividad adicional a la que ofrecen los propios procesadores y socket AM5.

De esta manera, estos dos chips añaden 6 puertos USB 2.0, 5 puertos USB 3.2 Gen 2 de 10 Gbps, y a escoger entre una de estas dos opciones:

• 1 x USB 3.2 Gen 2x2 de 20 Gbps
• 2 x USB 3.2 Gen 2 de 10 Gbps.

De forma adicional, 8 líneas más PCIe 4.0 se pueden utilizar para más slots NVMe, tarjetas Ethernet, WiFi, etc. Y, a esconger entre una de estas tres opciones, los fabricantes pueden añadir:

• 4 líneas PCIe 3.0.
• 2 Líneas PCIe 3.0 + 2 SATA III de 6 Gbps.
• 4 x SATA III de 6 Gbps.

Los AMD RYZEN 7000 y la arquitectura Zen 4 han llegado junto a una nueva plataforma y distintas tecnologías y novedades.

Pasamos a un nuevo socket de tipo LGA con 1718 pines bajo la plataforma AM5 que sustituye a la duradera AM4. Nuevas mejoras en rendimiento y arquitectura junto a un proceso de fabricación de 5 nanómetros les permitirán aumentar su rendimiento con un buen salto, y no nos podemos dejar en el tintero la llegada del soporte para DDR5, PCI Express 5.0, los perfiles AMD EXPO para overclock de memoria o la llegada de la sin strucciones AVX-512.

Además, estos procesadores son los primeros de alto rendimiento de AMD que incluyen su propia GPU, con arquitectura RDNA2, integrada, dando un buen cambio a la estrategia de la compañía en los últimos años.

El mercado de los procesadores está más competitivo que nunca. La arquitectura Zen 4 viene a continuar el excelente trabajo que ha hecho AMD en los últimos años, con nuevas mejoras y tecnologías que beneficiarán a los usuarios de PC. Por otro lado, Intel también dio un buen salto de rendimiento con Alder Lake, y cuando llegue Raptor Lake (13 gen) al mercado, la lucha entre estos procesadores y los RYZEN 7000 será encarnizada.

Por suerte, cuando la competencia alcanza este nivel, los más beneficiados seremos los usuarios, que podremos ver como las compañías se esfuerzan más que nunca en mejorar sus productos y ofrecer cada vez más rendimiento y tecnologías.

Os dejamos a continuación todas nuestras reviews de los nuevos procesadores RYZEN 7000, placas base y memorias con AMD EXPO. no os las perdáis!. 

• AMD RYZEN 9 7950X REVIEW.
• AMD RYZEN 7 7700X REVIEW.
• ASUS ROG CROSSHAIR X670E HERO REVIEW.
• G.SKILL Trident Z NEO DDR5 AMD EXPO 32 GB 6.000 MHZ CL30 REVIEW.