AMD Ryzen 7 1800X/1700X review: eindelijk weer concurrentie voor Intel

SenseMI en XFR

Bij Zen had AMD twee doelen; niet alleen de prestaties moesten aanzienlijk omhoog in vergelijking met Bulldozer, vooral ook de efficiëntie moest flink verbeterd worden.

Alleen al de genoemde overstap naar het 14nm productieprocedé maakt de Ryzen CPU’s een stuk zuiniger dan wat we tot nu toe hebben gezien van AMD, maar binnen de architectuur zijn ook op alle vlakken keuzes gemaakt om het ontwerp zo efficiënt mogelijk te maken.

Allereerst is het volgens AMD binnen de Zen-architectuur mogelijk om verschillende onderdelen van de chip uit te schakelen wanneer deze niet gebruikt worden. Daarnaast moeten zaken als de grotere micro-op cache, een write-back L1-cache (waarbij data niet per definitie direct doorgeschoven hoeft te worden naar L2) en vele andere zaken ook bijdragen aan de efficiëntie.

Een betere architectuur en een state-of-the-art productieprocedé zijn al twee redenen waarom AMD bij Zen een flink stap qua efficiëntie kan zetten. Daar bovenop komt een set technologieën getiteld AMD SenseMI, die prestaties, efficiëntie en overklokbaarheid moeten verbeteren.

SenseMI bestaat uit een vijftal onderdelen. Pure Power is een technologie die ervoor zorgt dat de Ryzen chips en andere Zen varianten zo zuinig en daarmee zo efficiënt mogelijk werken. Volgens AMD zijn de Zen CPU’s voorzien van honderden sensors die constant temperatuur, voltage en stroomverbruik van alle chiponderdelen monitoren.

Al deze sensoren staan in verbinding met een centrale regelunit, de Infinity System Management Unit, die op basis van alle input constant aanpassingen aan de tuning van de processor kan doen. Hiermee kan AMD naar eigen zeggen een gelijk prestatieniveau met aanzienlijk lager stroomverbruik bewerkstelligen. Het werkt echter ook de andere kant op: Precision Boost is de naam voor de Turbo-modus die de Zen-processors krijgen. Hetzelfde netwerk van sensors monitort constant hoeveel ruimte er is voor extra prestaties en welke chiponderdelen opgevoerd kunnen worden. Volgens AMD gaat het aanpassen van klokfrequenties zonder vertraging en zeer nauwkeurig, in stappen van 25 MHz. Juist door gelijktijdig klokfrequenties van niet of slechts beperkt gebruikte chip-onderdelen te verlagen en die van zwaar belaste onderdelen te verhogen, kan Precision Boost volgens AMD aanzienlijk betere prestaties met een gelijkaardig stroomverbruik bieden.

Naast Precision Boost hebben de Ryzen processors nog een tweede technologie aan boord om de CPU’s te versnellen: Extended Frequency Range ofwel XFR. Deze technologie zorgt ervoor dat de ingebakken turbo-modus geheel zelfstandig doorschaalt naar klokfrequenties boven de standaard maximumwaarde, mits de koeling hiervoor adequaat is. Bij de Ryzen 7 1800X en 1700X zorgt XFR voor nog eens 100 MHz extra potentieel. Bij de Ryzen 7 1700 is dat 50 MHz.

Een ander onderdeel van SmartMI is Neural Net Prediction. Zonder veel details te geven, geeft AMD aan dat de verbeterde werking van de branch prediction te danken is aan AI-achtige algoritmes. De branch predictor heeft een zelflerend systeem aan boord, waardoor deze op basis van goed of slecht voorspelde vertakkingen de eigen werking kan verbeteren. Branch prediction is essentieel voor een efficiënte werking van de processor; wanneer die op een goede wijze vooruit kan werken en voldoende variëteit in instructietypes kan bewerkstelligen, worden alle in de cores aanwezige executions units zo vaak en lang mogelijk bezig gehouden.

Een vergelijkbaar zelflerend systeem zit ook in de prefetcher, de technologie die voorspelt welke data uit het geheugen de processor op korte termijn nodig heeft en deze alvast ophaalt en in de caches plaatst. Hierbij spreekt men van Smart Prefetch. Hoe beter de prefetchers werken, hoe minder vaak de CPU hoeft te wachten eer data uit relatief langzaam werkgeheugen wordt opgehaald en daarmee hoe minder vertraging er kan ontstaan bij de verwerking van instructies. Dit is bij de bestaande CPU-generatie zonder twijfel een zwak punt van AMD en de reden waarom sneller geheugen juist bij bestaande AMD-processors voor een aanzienlijke prestatiewinst kan zorgen, terwijl dat bij Intel, dat wel al zeer goede prefetch algoritmes in haar processors heeft, slechts beperkt is.

Terug naar de verbeterde efficiëntie. Volgens AMD bieden de Ryzen processors in de Cinebench multi-threaded benchmark een maar liefst 270% betere performance-per-watt dan processors gebaseerd op de Excavator kernen. Het grootste gedeelte (129%) daarvan komt voor rekening van de nieuwe architectuur. 70% komt van de overstap naar het 14nm FinFET productieprocedé. 40% wordt mogelijk gemaakt door de besproken Pure Power technologie. De laatste 31% is behaald dankzij het op een slimme manier lay-outen van alle chiponderdelen.