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[硬件] Ryzen一些技术分析和IPC比较（挖掘机，haswell，kaby lake）

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albertfu
发表于 2017-3-5 12:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 albertfu 于 2017-3-5 12:49 编辑

SMU - 系统管理单元

正常运作时Ryzen所有的电源管理功能都开启，这一切都由SMU管理。电源管理功能包括了各种功耗，电流，温度，电压限制和开关

为了满足超频需要，Ryzen内置了一个超频模式，可以无视所有限制器（limiter解除！）（除了过热保护）
超频模式在提高基频时自动启动，SMU会发送一个0C信号到主板的80端口

在Ryzen里，MSR里定义的电压只是实际工作电压的上限，SMU会自动降低一点电压，这个降低的量和负载和温度都有关
在3.6和3.2GHz的测试表明这个降低量在120mV-144mV之间

当超频模式启用时，SMU不再自动降低电压
这样会大幅提高功耗，给人一种一超频就功耗爆炸的感觉。其实这是因为原来的自动降压没了，等于变相提高了50-150mV电压
因此建议超频时不要急于加压，因为一开始超频，什么都不做就已经在加压了


正常模式时压降是121.5mV

"Normal-Mode" - P0 PState VID = 1.36250V, SMU voltage offset = ~ -120mV, effective voltage = 1.24250V.
"OC-Mode" - P0 PState VID = 1.36250V, SMU voltage offset = ±0mV, effective voltage = 1.36250V

超频模式的另一个缺点是：一超频，默认的Turbo和XFR就全没了
所以如果超不到原本XFR达到的频率（1800X是4.1GHz），单线程性能是降低的


XFR
正常情况下，XFR可以一直生效，也就是说1800X全核boost 3.7GHz，单核4.1GHz
但当温度或者功耗太高时，比如跑linpack，XFR无法生效

BCLK
Ryzen上面没有Outel经常有的STRAP（100 125 166 250等），BCLK超到125时没法通过STRAP把PCIE频率维持在100


CCX的频率关系
核心，L1、L2 cache始终是同一频率，L3 cache则是和同一CCX内最高频率的核心速度保持一致
data fabric（CCX之间的互联）的同步要求每个启用的CCX内有相同的启用核心数
这就是为什么8核的Ryzen（两个CCX）只有如下配置：
1（1+0）
2（2+0、1+1）
3（3+0）
4（4+0、2+2）
6（3+3）
8（4+4）

Data Fabric
Ryzen的北桥被称为Data Fabric，频率和内存控制器频率绑定，1：2。也就是说DDR3 2400时北桥频率1200

这样的后果就是提升内存速度也会提升北桥速度（提升CCX之间互联的带宽）
从表象上来看就是内存超频对CPU性能的增益超出一般内存超频该有的增益


超频
高端型号Ryzen的超频空间相当小，三棒14nm LPP的锅



如图所示，Ryzen在3.3GHz以下频率和电压是线性关系（25mV每100MHz）
第一个转折点在3.3GHz，第二个在3.5GHz，超出3.5GHz所需电压就非线性提高了

作为参考，过去的小aa CPU的“电压转折点”：
Vishera，32nm SHP SOI：4.4GHz    4.7GHz
Kaveri/Godavari，28nm “SHP” HPP **ar：4.3GHz    4.5GHz

在1800X型号上，3.6GHz基频的电压在1.2-1.3V之间，但XFR的最大频率4.1GHz所需电压可以高达1.475V

AMD尚未提供可持续使用的最高安全电压（VDDCR_CPU和VDDCR_SOC），但可以猜测1.45V以上并不适合持续满负载状态

尽管1.475V以下就可以满足XFR单核4.1GHz，但同样的电压并不能保证全核上4.1GHz，因为单核和全核满载的各种条件都大不同

全核超出4.1GHz完全可能，但所需功耗和频率提升不成比例

最后就是之前提到的：超频就会禁用Boost和XFR，如果超不到XFR单核上限，单线程性能是有损失的



功耗

当前的Prime95 （28.10）并不能在Ryzen上实现烤机的目的，需要使用firestarter和linpack

峰值烤机功耗和频率的关系


基于SmallPT的Monte Carlo raytracer - MCRT可以提供更接近现实使用环境的功耗

每瓦性能




cTDP
Ryzen支持cTDP，尽管官方并没有列出

cTDP和性能的关系


30W时实现850分，绝对性能不高，但是每瓦性能很高
频率此时为1.9GHz多点
顺带一提默认时单核成绩是162，TDP限制为30W时成绩为155


单核IPC比较













相对单核IPC比较（ER表示去除最大值和最小值）


绝对单核IPC比较





4C4T IPC比较












4C4T相对IPC





4C8T IPC比较












4C8T相对IPC





开启超线程（HT SMT）后的性能比较












相对性能（1800X 5960X 7700K）




开启HT/SMT的性能增益











平均HT/SMT带来的增益



从上面的结果可以看出，Ryzen对FMA指令集支持不好（bullet，himeno，nbody，linpack） （图我没全放




Ryzen在Windows内，Cache和逻辑处理器的mapping有误

当前的Ryzen
  1. Logical Processor to Cache Map:
  2. *---------------  Data Cache          0, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  3. *---------------  Instruction Cache   0, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  4. *---------------  Unified Cache       0, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  5. *---------------  Unified Cache       1, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  6. -*--------------  Data Cache          1, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  7. -*--------------  Instruction Cache   1, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  8. -*--------------  Unified Cache       2, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  9. -*--------------  Unified Cache       3, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  10. --*-------------  Data Cache          2, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  11. --*-------------  Instruction Cache   2, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  12. --*-------------  Unified Cache       4, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  13. --*-------------  Unified Cache       5, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  14. ---*------------  Data Cache          3, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  15. ---*------------  Instruction Cache   3, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  16. ---*------------  Unified Cache       6, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  17. ---*------------  Unified Cache       7, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  18. ----*-----------  Data Cache          4, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  19. ----*-----------  Instruction Cache   4, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  20. ----*-----------  Unified Cache       8, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  21. ----*-----------  Unified Cache       9, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  22. -----*----------  Data Cache          5, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  23. -----*----------  Instruction Cache   5, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  24. -----*----------  Unified Cache      10, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  25. -----*----------  Unified Cache      11, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  26. ------*---------  Data Cache          6, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  27. ------*---------  Instruction Cache   6, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  28. ------*---------  Unified Cache      12, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  29. ------*---------  Unified Cache      13, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  30. -------*--------  Data Cache          7, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  31. -------*--------  Instruction Cache   7, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  32. -------*--------  Unified Cache      14, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  33. -------*--------  Unified Cache      15, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  34. --------*-------  Data Cache          8, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  35. --------*-------  Instruction Cache   8, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  36. --------*-------  Unified Cache      16, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  37. --------*-------  Unified Cache      17, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  38. ---------*------  Data Cache          9, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  39. ---------*------  Instruction Cache   9, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  40. ---------*------  Unified Cache      18, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  41. ---------*------  Unified Cache      19, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  42. ----------*-----  Data Cache         10, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  43. ----------*-----  Instruction Cache  10, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  44. ----------*-----  Unified Cache      20, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  45. ----------*-----  Unified Cache      21, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  46. -----------*----  Data Cache         11, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  47. -----------*----  Instruction Cache  11, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  48. -----------*----  Unified Cache      22, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  49. -----------*----  Unified Cache      23, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  50. ------------*---  Data Cache         12, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  51. ------------*---  Instruction Cache  12, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  52. ------------*---  Unified Cache      24, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  53. ------------*---  Unified Cache      25, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  54. -------------*--  Data Cache         13, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  55. -------------*--  Instruction Cache  13, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  56. -------------*--  Unified Cache      26, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  57. -------------*--  Unified Cache      27, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  58. --------------*-  Data Cache         14, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  59. --------------*-  Instruction Cache  14, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  60. --------------*-  Unified Cache      28, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  61. --------------*-  Unified Cache      29, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
  62. ---------------*  Data Cache         15, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  63. ---------------*  Instruction Cache  15, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  64. ---------------*  Unified Cache      30, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  65. ---------------*  Unified Cache      31, Level 3,   16 MB, Assoc  16, LineSize  64
复制代码
3770K的长这样
  1. Logical Processor to Cache Map:
  2. **------  Data Cache          0, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  3. **------  Instruction Cache   0, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  4. **------  Unified Cache       0, Level 2,  256 KB, Assoc   8, LineSize  64
  5. ********  Unified Cache       1, Level 3,    8 MB, Assoc  16, LineSize  64
  6. --**----  Data Cache          1, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  7. --**----  Instruction Cache   1, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  8. --**----  Unified Cache       2, Level 2,  256 KB, Assoc   8, LineSize  64
  9. ----**--  Data Cache          2, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  10. ----**--  Instruction Cache   2, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  11. ----**--  Unified Cache       3, Level 2,  256 KB, Assoc   8, LineSize  64
  12. ------**  Data Cache          3, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  13. ------**  Instruction Cache   3, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  14. ------**  Unified Cache       4, Level 2,  256 KB, Assoc   8, LineSize  64
复制代码
Ryzen的应该长这样
  1. Logical Processor to Cache Map:
  2. **--------------  Data Cache          0, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  3. **--------------  Instruction Cache   0, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  4. **--------------  Unified Cache       0, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  5. ********--------  Unified Cache       1, Level 3,    8 MB, Assoc  16, LineSize  64
  6. --**------------  Data Cache          1, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  7. --**------------  Instruction Cache   1, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  8. --**------------  Unified Cache       2, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  9. ----**----------  Data Cache          2, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  10. ----**----------  Instruction Cache   2, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  11. ----**----------  Unified Cache       3, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  12. ------**--------  Data Cache          3, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  13. ------**--------  Instruction Cache   3, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  14. ------**--------  Unified Cache       4, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  15. --------**------  Data Cache          5, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  16. --------**------  Instruction Cache   5, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  17. --------**------  Unified Cache       5, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  18. --------********  Unified Cache       6, Level 3,    8 MB, Assoc  16, LineSize  64
  19. ----------**----  Data Cache          6, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  20. ----------**----  Instruction Cache   6, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  21. ----------**----  Unified Cache       7, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  22. ------------**--  Data Cache          7, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  23. ------------**--  Instruction Cache   7, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  24. ------------**--  Unified Cache       8, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
  25. --------------**  Data Cache          8, Level 1,   32 KB, Assoc   8, LineSize  64
  26. --------------**  Instruction Cache   8, Level 1,   64 KB, Assoc   4, LineSize  64
  27. --------------**  Unified Cache       9, Level 2,  512 KB, Assoc   8, LineSize  64
复制代码
16MB L3 Cache被错认了16遍 23333



Draw Call能力低下
某网友自制测试中 （https://forums.anandtech.com/thr ... erformance.2499609/）
Ryzen 3.6GHz+R9 Nano = 12.80fps （Win10）   14.69fps（Win7）



图中同样使用Nano的i7 4771 3.9GHz在此测试中达到了17.78fps（Win10）



CCX之间互联带宽低下
德国佬和法国佬都给出了22GB/s这个数据，相比之下Haswell-EP、Broadwell-EP的QPI带宽则是38.4GB/s

网友自制的编译小测试中，将所有线程绑定在一个CCX内（4C8T），编译速度比8C16T全开时提高了很多



相似的情况发生在双路CPU上，胶水双CCX看来是坐实了


出处：
https://forums.anandtech.com/thr ... ical.2500572/page-9


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zmw_831110
     
发表于 2017-3-5 12:14 来自手机 | 显示全部楼层
1700配七彩虹超3.7全核，应该是不错的选择

----发送自 STAGE1 App for Android.
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STAGE11
发表于 2017-3-5 12:18 | 显示全部楼层
AMD全面翻身 已经订了1700x
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bigtit
头像被屏蔽
发表于 2017-3-5 13:04 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
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albertfu
 楼主| 发表于 2017-3-5 13:24 | 显示全部楼层
bigtit 发表于 2017-3-5 13:04
跑个分就叫技术分析了?
好歹分析下rob和iq调度算法对跑分的影响吧

我就是个翻译，屁都不懂

欢迎你去阿三科技论坛直接问那人去
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lumia
头像被屏蔽
发表于 2017-3-5 15:01 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
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无名的旅人
发表于 2017-3-5 15:13 | 显示全部楼层
实际使用中总会有诸多后台任务，理论单核频率几乎不会出现，超频频率达不到XFR单核最高值其实也无所谓

Data Fabric绑定内存控制器的话，那解决高频内存支持的问题就更是当务之急了
又或者说正因为这个机制，才导致了诸多问题以及高频内存支持不佳

买Ryzen双CCX本质上是买了双路平台，想想心里还有点小激动呢（大误）

最后……怎么涉及压缩的两个项目Haswell是最高的……
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qwased
     
发表于 2017-3-5 15:22 | 显示全部楼层
无名的旅人 发表于 2017-3-5 15:13
实际使用中总会有诸多后台任务，理论单核频率几乎不会出现，超频频率达不到XFR单核最高值其实也无所谓

Dat ...

WINRAR跑分好像只看内存带宽
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zmw_831110
     
发表于 2017-3-5 16:25 | 显示全部楼层
qwased 发表于 2017-3-5 15:22
WINRAR跑分好像只看内存带宽

那也没道理啊
haswell只有ddr3啊
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搞不好是哈士奇
发表于 2017-3-5 16:28 | 显示全部楼层
lumia 发表于 2017-3-5 15:01
感觉Ryzen就是相处的intel Snb，期待后续改进

相处

什么意思
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qwased
     
发表于 2017-3-5 16:30 来自手机 | 显示全部楼层
zmw_831110 发表于 2017-3-5 16:25
那也没道理啊
haswell只有ddr3啊

5960x 4通道啊

—— 来自 Jiayu S3, Android 7.1.1上的 S1Next-鹅版
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zmw_831110
     
发表于 2017-3-5 16:31 | 显示全部楼层
qwased 发表于 2017-3-5 16:30
5960x 4通道啊

—— 来自 Jiayu S3, Android 7.1.1上的 S1Next-鹅版

忘记这个了.
那么这个评测...
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albertfu
 楼主| 发表于 2017-3-7 19:38 | 显示全部楼层
zmw_831110 发表于 2017-3-5 16:31
忘记这个了.
那么这个评测...

翻了一下原帖没看到注明5960x用的双通道还是四通道 2333
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