AMD Ryzen 7 1800X

Arquitectura

Introducción

Intel nos ha tenido los últimos años con avances ridículos y precios en subida constante. Todo en buena medida por culpa de la incapacidad de AMD por ofrecer un procesador competitivo. Eso se ha acabado con la arquitectura Zen. Es todo lo que esperábamos y más y traerá consigo una competencia renovada que volverá a impulsar el desarrollo de procesadores, al menos de momento, para sistemas sobremesa.

Arquitectura

Los primeros modelos que llegaran al mercado son los Ryzen de la serie 7. No tendrán grandes diferencias con modelos inferiores, pero son el perfecto ejemplo de lo que esta arquitectura podrá ofrecer a los usuarios domésticos y profesionales. Se trata de procesadores de ocho núcleos donde se introduce, por primera vez en la historia de AMD, la capacidad de procesar en dos hilos paralelos por cada uno de los núcleos.

Pero la gran capacidad de proceso de estos nuevos procesadores no solo se debe a su gran cantidad de núcleos o su capacidad de doble hilo por núcleo. AMD ha desarrollado toda una batería de prestaciones que hacen que estos procesadores brillen también en su capacidad de proceso singular.

Se ha mejorado la predicción por lo que es capaz de localizar mejor y más rápido las instrucciones necesarias, se ha introducido una nueva Cache Micro-op que permite reducir los accesos a la cache de segundo y tercer nivel. Se ha ampliado la ventana del programador de instrucciones hasta conseguir 1.75 veces más capacidad y se ha ampliado 1.5 veces los recursos de ejecución paralela. Esta profundización en la capacidad de proceso paralelo es que él pone la base del rendimiento de esta arquitectura y la que consigue que escale tan bien en sus configuraciones de múltiples núcleos.

Esta arquitectura se alimenta por una jerarquía renovada de cache de tres niveles que se estructura en una cache de primer nivel de 64KB, segundo nivel de 512KB por núcleo y una cache de tercer nivel de 8MB por cada cuatro núcleos, 16MB en los modelos de ocho núcleos de esta generación. Este diseño consigue más almacenamiento cerca del núcleo aumentando el ancho de banda hasta en cinco veces con respecto a generaciones anteriores.

Esquema de la cache de segundo nivel de 512KB por núcleo

La cache de tercer nivel se comporta, mediante los sistemas de predicción y acceso, como una cache de segundo nivel pero con una capacidad de 8MB por conjunto, 16MB en los procesadores de 8 núcleos como el Ryzen 7 1800X

El otro gran paso de estos procesadores lo encontramos en su proceso de fabricación y en su eficiencia energética. El modelo más elevado, el 1800X, tiene un TDP de 90w poco más que la gama media de Intel y con una potencia muy superior. De hecho, el modelo 1700, que compite directamente con el Core i7-7700k en precio, consume tan solo 65w logrando más de un 40% más de rendimiento que la alternativa de Intel.

Están fabricados mediante un proceso FinFET de 14nm. Esta arquitectura permite escalarse desde las soluciones móviles más eficientes hasta modelos como estos procesadores que hoy os mostramos que compiten con lo mejor del mercado doméstico para ordenadores sobremesa.

Zen se forma alrededor de grupos de 4 núcleos con capacidad para 8 hilos de proceso. AMD puede apilar esta estructura para lograr soluciones de 8 núcleos, 16 hilos o también modelos intermedios de 6 núcleos y 12 hilos desactivando algunas de las unidades internas del procesador. Esto también permite a AMD aprovechar mejor las obleas aprovechando procesadores donde algunos núcleos no funciones correctamente desactivándolo y vendiéndolo como una gama inferior. Es una forma de economizar el proceso de fabricación.

En esta foto del "die" podemos ver perfectamente los cuatro núcleos por conjunto y la gran cantidad de espacio que ocupa el sistema de caché de este procesador (se ve claramente entre los cuatro núcleos).

Cada núcleo puede acceder a todas las capaz de memoria cache de la estructura del procesador con la misma latencia que tendría a la cache más cercana físicamente a dicho núcleo. De hecho, sus 8MB de cache de tercer nivel trabajan más al modo que haría una cache de segundo nivel en un diseño más tradicional.

AMD ha desarrollado un nuevo bus de datos para esta arquitectura que ha denominado “infinite fabric”. Es un bus escalable que permite a AMD desarrollar soluciones que van desde diseños de poca entidad hasta procesadores muy densos para aplicaciones de servidor. Esto incluye control de memoria del sistema, interfaces estándar como PCI Express, entrada y salida, etc.

Se complementa también con la tecnología SenseMI de AMD que es una matriz de sensores ultrasensibles que se combina con nuevos algoritmos predictivos que permite ajustar el funcionamiento de zonas clave del procesador e incluso predecir estados del mismo de forma dinámica. Esto ayuda a AMD a que su sistema Turbo de frecuencias, por ejemplo, sea más eficiente pudiendo ajustar la frecuencia de cada uno de los núcleos, voltajes y otros factores en base a datos como la temperatura medida, etc. Esto mismo se puede aplicar también a ajustes de frecuencia para reducir consumos o mantener al procesador en parámetros de diseño para soluciones muy concretas.

Precision Boost, el turbo de estos procesadores, es la tecnología de aumento de frecuencia de esta arquitectura. Permite cambios en pasos muy reducidos, de tan solo 25MHz. AMD ha diseñado esta tecnología para que se comporte como el ajuste de frecuencia que realizan sus GPUs. Esto permite mantener frecuencias elevadas ciñéndose a las especificaciones térmicas y de consumo del procesador.

Estas mejoras se traducen en que los modelos ‘X’ como el 1800X o el 1700X tengan a su disposición la tecnología XFR (Extended Frecuency Range) que permite, con la refrigeración adecuada, que el procesador se adapte a sus condiciones de refrigeración y sea capaz de aumentar la frecuencia de trabajo por encima de los límites del procesador. Cuanto mejor sea la refrigeración del procesador, más hará por nosotros de forma automática esta tecnología.

Neural Net Prediction es otra de las joyas del diseño de esta arquitectura. Zen es capaz de predecir los movimientos de las aplicaciones que ejecutamos en él. Lo logra mediante el aprendizaje en tiempo real de las pautas de ejecución de la aplicación anticipándose a sus movimientos. Esto mismo se traduce en un mejor “prefetch” de datos limitando los accesos y aprovechando mejor la masiva cantidad de cache que tiene el procesador.

Chipsets

Chipsets

Con este procesador llega también un nuevo socket. Los procesadores Ryzen de AMD mantienen su diseño de socket con pines en el procesador. El numero ha aumentado, en buena medida por el soporte para memoria DDR4 y los consumos revisados de esta arquitectura por lo que hace falta cambiar de placa base.

Se introducen toda una nueva serie de chipsets que harán las veces de puente conectivo añadiendo elementos donde la unidad de control de la CPU no llega. Básicamente encontraremos tres modelos que se diferencian en el número de conectores USB y de almacenamiento que soportan. También añaden algunas líneas PCI Express 3.0 extra y, como no, una controladora Serial ATA además de otras funciones de almacenamiento más avanzadas.

En la gráfica podéis ver las diferencias, pero también datos muy interesantes. El modelo X370 es el único que está preparado para SLI y seguramente también para Crossfire. También tiene más conectores USB y más puertos SATA. Curiosamente este elemento decrece a cuatro puertos para ofrecer más conectividad PCI Express para soluciones de almacenamiento más avanzado.

Soportan de forma nativa hasta dos puertos USB 3.1 Gen2 de 10Gbps, tecnología que aún no ha hecho nativa Intel en sus chipsets, también añaden 8 líneas PCI Express 2.0 y da soporte para soluciones PCI Express de almacenamiento son soporte para protocolo NVMe y enlaces PCI Express 3.0 4x de 32Gbps de ancho de banda.

ASUS ha renovado su gama Crosshair para procesadores AMD con una nueva Hero. Un excelente ejemplo de chipset 370X, gama alta, con un precio que rondará los 215 Euros.

La intención de AMD es mantener esta arquitectura de socket hasta 2020 pero eso será un problema si quieran dar entrada a tecnologías nuevas como PCI Express 4.0 o DDR5. Tecnologías que seguramente no se implementaran de forma masiva hasta esas fechas.

Estas prestaciones que veis arriba se complementan con las que ofrece la unidad de entrada y salida del propio procesador, lo cual veremos ahora. El Chipset 370X será el referente para sistemas potentes y su precio podemos verlo en placas base de poco más de 200 Euros. Preciso que sin duda se irán ajustando según la competencia ponga más producto en los estantes. El B350 es una alternativa muy capaz al 370X, salvo por el soporte de múltiples gráficas, y podemos encontrar placas base con este chipset por poco más de 100 Euros.

Estos chipsets y estos procesadores ofrecen una capacidad conectiva excelente.

Los chipsets 370X y B350 tendrán soporte para sacar partido de la configuración desbloqueada de estos procesadores. Fundamental para hacer overclocking. También tendrán soporte añadido para poder tocar voltajes.

Datos clave, modelos y precios

Datos clave, modelos y precios

Estos procesadores no son solo portentos de cálculo con muchos hilos, acercando experiencias que hasta ahora había que pagar muy caras y que ciertamente rara vez podíamos ver en un ordenador domestico sino más bien en estaciones de trabajo para consumidores de perfil profesional.

Estos procesadores no solo ofrecen esto, sino que también incorporan algunas tecnologías complementarias de lo que ofrecen los chipsets que os hemos mostrado antes. Estos procesadores ofrecen de forma nativa cuatro puertos USB 3.1 Gen1 de 5Gbps, 16 líneas PCI Express 3.0, 4 líneas PCI Express 3.0 dedicadas a almacenamiento con soporte NVMe y cuatro líneas PCI Express 3.0 extra para que el chipset disponga de ellas como quiera. Son un total de 24 líneas PCI Express, aunque algunas, como habéis visto, están especializadas.

Estos procesadores tienen un bus de memoria de doble canal y 128-Bit con soporte para memoria DDR4 de hasta 2666MHz, aunque esta frecuencia de soporte “oficial” se reduce a poco más de 2133 cuando usamos los cuatro bancos típicos de memoria. En esta configuración podremos instalar hasta 64GB de RAM.

Todos los procesadores de la serie 7, aunque esto es trasladable a toda la gama Ryzen cuando esté disponible, vienen desbloqueados. Su bus interno multiplicado, el que genera la frecuencia final, es variable y por tanto nos ofrece un mecanismo fácil y accesible para realizar overclocking. Las únicas grandes limitaciones serán el voltaje y, sobre todo, la refrigeración.

El disipador retail de la serie 7 tendrá iluminación RGB.

El socket cuenta con 1331 pines y tiene un diseño térmico de 128w TDP. Esto ofrece a AMD cierto margen de maniobra para aumentar la configuración de sus procesadores domésticos con más núcleos o frecuencias superiores.

Comportamiento y overclocking

Comportamiento y overclocking

Con este procesador tengo la misma sensación de fluidez y disponibilidad que encuentras con los procesadores más potentes de Intel. Ya no es una cuestión de benchmarks, que ahora veremos cómo se comporta en esta área, sino en el propio comportamiento de Windows. Sé que no es fácil de describir una sensación así, pero con los precios que manejaran estos nuevos procesadores de 8 núcleos de AMD es probable que más gente tenga la oportunidad de experimentarla en sus PCs.

La capacidad de overclocking de esta arquitectura de AMD depende mucho de la capacidad de refrigeración que podamos poner en ella, pero ciertamente no es elevada en configuraciones de refrigeración convencional. Con un buen kit de agua mejora, pero tampoco es espectacular. Sí que podemos acceder a frecuencias de hasta 4.2GHz con la refrigeración adecuada pero también a voltajes algo elevados, de entorno a los 1.45v. AMD recomienda ser más moderados con el voltaje y ciertamente creo que un objetivo bueno para estos procesadores es poder mantener las frecuencias turbo de forma constante, 4.0-4.1GHz. A esta frecuencia sostenida, y un voltaje moderado, el rendimiento es espectacular.

Mantiene bien las temperaturas en margenes moderados y consigue siempre algo de frecuencia por encima de frecuencia base incluso en situaciones de mucho estrés de CPU.

La temperatura de trabajo de este procesador busca mantenerse en un máximo de 70 grados, las frecuencias turbo se ajustan siempre en torno a esa temperatura. Si estresamos todos los hilos del procesador, con un disipador convencional, tendremos estabilidad a una frecuencia de 3.73GHz en todos los núcleos. Bastante interesante ya que nos mantiene siempre algo más de frecuencia, que la frecuencia base, lo que hace mejorar el rendimiento de forma persistente.

Podemos tirar de modos tradicionales de overclocking, a través de la bios o de los programas del fabricante de nuestra placa base, o usar el software Ryzen Master de AMD que nos permite realizar overclocking en tiempo real. Ajustes de multiplicador, voltajes variados, frecuencias, etc. Podemos configurarlo en perfiles y es realmente fácil de usar. Podemos incluso desactivar núcleos del procesador directamente desde este programa.

El AMD Ryzen Master sera una buena compañÍa para sacar partido a estos procesadores. Nos ofrece monitorización, perfiles de overclocking y un sistema de control muy accesible.

Benchmarks

Benchmarks

Hemos comparado en la batería de pruebas habitual este procesador con algunos de los mejores procesadores de Intel. Hemos hecho overclocking a estos procesadores y también al AMD para medirlos en todo su potencial. Los resultados son interesantes, ahora los comentamos.

Handbrake 1.0. En segundos, menos es mejor. 

Cinebench R15 1-Core

Cinebench R15 SMP

Sisoft Sandra 2016 CPU Aritmética

Sisoft Sandra 2016 CPU Multimedia

Sisoft Sandra 2016 MEM Bandwidth

Consumo CPU en carga

Rendimiento en juegos.

Análisis de resultados

Hemos querido añadir resultados de la generación anterior de AMD porque es realmente sorprendente la mejora de rendimiento y de consumos con respecto a sus modelos anteriores. Sin duda sorprende como se defiende o derrota a procesadores mucho mas caros pero para mi el gran cambio se ve en estos datos. Consume menos de la mitad y corre mas del doble que su generación anterior. Eso se traduce en unos datos que nos dicen que los nuevos procesadores Ryzen son hasta cuatro veces mas potentes por vatio que los modelos anteriores de AMD. 

En nuestras pruebas Intel sufre mas de lo que esperábamos y eso obligara a la marca a sacar alternativas mas potentes al mismo precio o simplemente bajarlos. AMD tiene una gran oportunidad para recuperar cuota de mercado en el mercado domestico y para toda índole de usuarios. 

Futuro

AMD espera desarrollar dos generaciones más de esta arquitectura en próximos años. La intención es mantener el socket para que las placas base actuales puedan instalar las mejoras de nuevas generaciones de procesadores Ryzen.

La novedad más cercana la encontraremos en las series 5 y 3 con configuraciones de núcleos menos numerosos. Estos modelos llegaran algo después, seguramente en menos de tres meses. Competirán con la gama media más económica de Intel y lo harán con modelos de hasta seis núcleos con dos hilos de proceso por núcleo.

Análisis y conclusión

Análisis y conclusión

AMD tiene el procesador más interesante que se ha introducido en el mercado en los últimos cinco años. Este modelo de gama alta iguala y supera en muchas pruebas a un procesador como el Core i7-6900k que cuesta más de 1000 Euros, casi a mitad de precio. Pero esto no es nada porque por menos de 400 podemos tener un ocho núcleos con la capacidad para barrer en cualquier prueba a un procesador potente y muy demandado como es el Core i7-7700k de Intel. Procesador, además, recientemente presentado.

Las innovaciones de este procesador, la democratización de los procesadores gran cantidad de núcleos e hilos, y su potencia de proceso singular hacen que AMD tenga un producto ganador. Algo que no veíamos en muchos años. Devuelve a AMD a la pelea en el mercado de sobremesa y parece que será también una buena plataforma para volver a meter a AMD en el mercado portátil o de formatos más compactos.

El futuro parece prometedor para la marca, con buenos procesadores y excelentes chips gráficos, y obligara a sus competidores a “ponerse las pilas” y ofrecer mejores productos a precios más competitivos. Estas unidades de ocho núcleos, que serán las que podremos comprar por ahora, son perfectas tanto para jugadores, con capacidad para sacar partido a los mejores chips gráficos de Nvidia y AMD, para profesionales del diseño que requieran una potencia de proceso y también para programadores que verán en estos procesadores una forma económica de tener una gran cantidad de máquinas virtuales.

Disfrutan de temperaturas muy controladas, consumos ajustados y rendimiento espectacular. Una auténtica maravilla de arquitectura que no me cabe la menor duda que será recibida con los brazos abiertos por cualquiera que busque un PC excepcionalmente potente, con acceso a las últimas tecnologías conectivas y de almacenamiento, y con un precio realmente equilibrado.

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