ARTIKEL/TESTS / AMD Ryzen 5 und Ryzen 7 im Praxistest

Die Zen-Mikroarchitektur bildet die Basis für die neuen Ryzen-Prozessoren (Codename: Summit Ridge). Vorneweg verspricht AMD eine über 52-prozentige Steigerung der Befehle-pro-Taktzyklus im Vergleich zu anderen Prozessoren aus eigenem Hause – und das bei gleichbleibendem Stromverbrauch. Die Entwickler von AMD haben die neue Zen-Mikroarchitektur von Anfang an darauf hin entwickelt, diese Anforderungen mithilfe einer hochleistungsfähigen Ausführungseinheiten, mit großen Caches und Multi-Threading-Fähigkeiten zu erfüllen. Verglichen mit der vorherigen Architektur (Bulldozer-Nachfolger Excavator), ermöglichen ein dreistufiges Cache-System und neue Vorabrufalgorithmen eine erhebliche Steigerung des Durchsatzes im Cache und den Ausführungseinheiten.

Die Zen-Architektur auf einen Blick.

Zu den Highlights von Zen gehört erstmals auch Simultaneous Multi-Threading, kurz SMT. Das Pendant zu Intels bekannter Hyper-Threading-Technologie erlaubt das Ausführen von zwei Threads je Kern und somit eine deutliche Leistungssteigerung. Ein komplett neuer Micro-Op-Cache und ein einheitlicher Cache von bis zu 20 MB Gesamtgröße sorgen für weitere Performancezuwächse. In Summe bringt es der Ryzen auf satte 4,8 Milliarden Transistoren und wird in einem 14-nm-FinFET-Verfahren gefertigt. Im Inneren hat AMD zwei CCX-Blöcke (CPU Complex) mit jeweils vier Cores, 4 x 512 KB L2-Cache sowie 8 x 1 MB L3-Cache untergebracht. Kombiniert werden die beiden CCX mit einem DDR4-Speichercontroller und einer Northbridge. Obendrein bietet Ryzen 24 PCIe 3.0 Lanes, USB 3.1 Gen1 und SATA3.

Precision Boost ist Teil der SenseMI-Technologie.

AMD stellt mit Ryzen auch die SenseMI-Technologie vor, ein Set an lernenden und sich anpassenden Funktionen, die den Prozessoren dabei helfen sollen, passend zur Anwendung immer die optimale Performance liefern zu können. Dazu gehört auch „Pure Power“, das für einen kühlen und somit auch leisen Prozessorbetrieb mithilfe von Sensoren und einem optimiertem Schaltkreisdesign sorgt. Pure Power überwacht die Temperatur, Geschwindigkeit sowie CPU-Spannung und eine adaptive Steuerung regelt in Echtzeit einen niedrigeren Stromverbrauch.

Interessanter wird es beim Stichwort „Precision Boost“, dem Turbo-Modus der Ryzen-Modelle. Im Gegensatz zu früheren Lösungen, die feste und ziemlich grobe 100-MHz-Schritte verwendeten, ist der neue Turbo mit 25 MHz deutlich feiner abgestuft. Der überarbeitete Modus arbeitet mit dem Pure-Power-Regelkreis zusammen, um schnelle Taktratenanpassung ohne Verzögerungen umsetzen zu können. Gänzlich neu ist die Technologie „Extended Frequency Range“, die zusätzlich zum normalen Turbo-Modus arbeitet und die Kernfrequenzen, abhängig von den Gegebenheiten, noch weiter erhöhen kann. Durch Sensorik erkennt der Ryzen-Prozessor die verbaute Kühllösung ganz automatisch und benötigt somit kein Eingreifen des Benutzers. XFR kann so in Lastsituationen zwei der vorhandenen Kerne beschleunigen. Der Grad der Mehrleistung ist von Modell zu Modell unterschiedlich (siehe Seite 3). Während beispielsweise ein Ryzen 5 1500X durch XFR um weitere 200 MHz beschleunigt wird, sind es bei einem Ryzen 7 1700 lediglich 50 MHz.

Funktionsprinzip von Pure Power erläutert.

Einen völlig neuen DDR4-Speicher-Controller hat der Ryzen ebenso verpasst bekommen. Bei der Bestückung des Mainboards gibt es dabei verschiedene Dinge zu beachten, denn die maximale Taktrate ist nicht in jeder Kombination von Speicherriegeln möglich. Kurzum: Nur mit Single-Rank-Modulen steht im Dual-Channel-Modus mit zwei DIMMs der maximale Takt von DDR4-2666 zur Verfügung. Wird Dual-Rank-Speicher verwendet, sinkt der maximale Takt auf 2400 MHz. Bei Vollbestückung mit vier Riegeln sinken die Frequenzen noch weiter, wie die folgende Tabelle verdeutlicht:

Folgend die technischen Daten von AMDs Ryzen sowie Intels Skylake und Kaby Lake im Vergleich.

Hersteller	AMD	Intel
Familie	Ryzen 3/5/7	Core i3/i5/i7
Logo
Codename	Summit Ridge	Skylake	Kaby Lake
Architektur	Zen	Skylake	Kaby Lake
Fertigung	14 nm	14 nm	14 nm+
Kerne	8	4
Hyper-Threading/SMT	√
Turbo-Modus	Precision Boost	Turbo Boost
Sockel	AM4	LGA 1151
Anbindung Chipsatz	PCIe 3.0	DMI 3.0
Speicher-Controller	2 x DDR4-2666	2 x DDR4-2133 2 x DDR3L-1600	2 x DDR4-2400 2 x DDR3L-1600
Max. PCIe-3.0-Lanes	24	16
L1-Cache	8 x 32 + 64 KB (D+I)	4 x 32 + 32 KB (D+I)
L2-Cache	8 x 512 KB	4 x 256 KB
L3-Cache	2 x 8 MB	8 MB
Thermal Design Power	95 Watt	91 Watt

Autor: Patrick von Brunn, Stefan Boller