锐龙AMD Ryzen处理器深入剖析

admin CPU 2022-02-08 14:37:06 锐龙 Ryzen处理器"

3月2日22：00锐龙AMD Ryzen处理器正式解禁并开始全球发售，至今已一星期有余。这一周，AMD这三个字母成为了科技媒体网站的最核心热点，的确，AMD在资金和技术实力完全落后Intel数年后还能推出追平Intel旗舰处理器的产品，着实不易。但事实上，消费者对AMD的研发过程并不感冒，他们只关心价格、性能、质量。所以今天这篇文章，我们不谈评测，也不看数据，单纯从中立的角度来解读锐龙AMD Ryzen处理器的，让我们一起来看看锐龙AMD Ryzen处理器的另一面。

AMD FinFET 14nm≠Intel 14nm

稍微了解硬件的朋友都会知道处理器分XXnm工艺，一般情况工艺越先进(纳米数越低)，功耗会降低。锐龙AMD Ryzen处理器采用的是FinFET 14nm工艺，和Intel相同，但是玩家并不买帐，因为FinFET 14nm已经是Intel玩剩下的东西。要理解这个还是有些麻烦，笔者尽量以最简单的模型为大家进行讲解。

晶体管模型

上图就是一个简单的晶体管模型，图中标注的Gate中文意为“闸门”，它的作用就是控制两侧“Source”和“Drain”的通断，学过计算机的朋友都知道，这个通断分别对应着计算机中二进制的“1”和“0”。一款处理器中大概有数十几亿这样的晶体管，他们组合在组合的通断变化组成了我们所使用CPU（当然，CPU真实的结构远比图中更复杂）。Gate的宽度，就是我们常说的XXnm，这个宽度越窄，电流通过时候的损耗就越低，所以发热量就越低，功耗也会更低。

FinFET技术

FinFET技术是什么意思呢？我们以上图为例，Gate虽然越短，电流损耗越小，但是缺点也很明显，就是它与下方的面积也会变窄，这样就会导致Gate的通断性变弱，“Source”和“Drain”之间会开始漏电，影响芯片的稳定性。FinFET技术的发明人——加州大学伯克利分校的胡正明教授提出了一种新结构，就是把Gate制做成右图中的形状，增大接触面积，这样Gate对电流通断能力的控制就会重新增强，进一步减少Gate的宽度。

虽然AMD和Intel处理器均为FinFET技术，但是却大有不同。AMD的FinFET技术来自三星,（AMD的14nm订单都给了GF公司，而GF的14nm源于三星授权）由于三星直接从28nm制程一口气转进14nmFinFET制程，技术积累不足，直接导致14nm工艺不成熟（iPhone 6s Plus所采用台积电16nm处理器无论功耗还是性能均优于同机型的三星14nm处理器）。

Intel声称CPU工艺领先对手3年

而Intel方面，得益于新一代Tri-gate技术，Intel的14nm可以提供更高密度的芯片，所以性能上更占优势。Intel表示，就逻辑单元这一核心指标来看，它们2014年研发出来的第一代14nm FinFET(即Broadwell所用)就已经和去年三星/台积电的10nm看齐，毫不掩饰对自家14nm优秀的自豪。

但是客观的讲，Intel的市值高达1683亿美金，而AMD市值仅为122亿美金，二者每年研发费用完全不在一个数量级上，并且AMD落后Intel这么多年，这样的工艺差距还是可以理解的。

锐龙AMD Ryzen处理器游戏帧数低原因分析

相信大部分购买锐龙AMD Ryzen处理器处理器的用户都是冲着游戏性能来的，但根据媒体和玩家的评测情况来看，锐龙AMD Ryzen处理器在游戏中表现不佳，不敌Intel。尤其是目前最为普及的1080P游戏，让玩家非常失望，我们可以参考国外网站CB的游戏测试成绩排名。

1800X不敌i7 6700K

为此，AMD官方表示，锐龙AMD Ryzen1800处理器在1080P落后的原因在于优化问题。Intel和游戏厂商合作多年的优化水平目前AMD还无法达到，但后续随着更多开发者接触到Ryzen，最终玩家会享受到Intel的同等待遇。

在锐龙AMD Ryzen处理器游戏帧数低这个问题,AMD CEO苏姿丰女士在reddit上给了我们更详细的答案：在Windows10上，系统并没有正确识别锐龙AMD Ryzen处理器CCX的结构（Zen架构将以四个核心为一个群组“CPU Complex”，也就是“CPU复合体”的意思。），Windows 10认为每个核心（包括超线程）都有一个L2、和L3的缓存，换一种方式来说，就是系统默认锐龙AMD Ryzen处理器一共有136MB缓存。

锐龙AMD Ryzen处理器CCX结构

也就是说Windows10系统目前只能在一个CPU群组中达到负载平衡，不然会导致缓存未命中带来的损失。所以严格意义上来讲，这是Windows 10系统BUG，而不是AMD处理器BUG，因为在Windows 7测试中，游戏性能比Windows 10要高出17.8%。

若想验证AMD说法是否正确，可以看一下PCGH的游戏测试表格。PCGH分别测试了四种情况的游戏帧数，8核（4核心4线程）、6核（3核心3线程）、4核（2核心2线程）、4核（4核心0线程）。

PCGH的游戏测试表格

从上图中可以发现，紫色曲线4核心0线程的游戏帧数超过了黄色曲线4核（2核心2线程），而Intel 6950X不会因为超线程降低单核性能。所以超线程会降低Ryzen的单核性能看起来是真的，这或许是因为超线程开启后都会被Windows 10系统将微指令队列（分发器）、退出队列、存储队列强行共享给两个CPU复合群组，导致效率低下。

当然这个问题是可以解决的，我们期待Windows10新的更新，或许会让Ryzen能在游戏中和4核i7x相当。

锐龙AMD Ryzen内存和CPU缓存慢原因分析

其实锐龙AMD Ryzen处理器游戏帧数低，内存也得背锅。很多游戏对内存延迟非常敏感，而锐龙AMD Ryzen处理器的内存延迟过高，也是导致游戏帧数不敌Intel的一个原因。在媒体测试中，Ryzen 1800X的内存延迟结果约为90ns，比Intel i7-6900K还要高，就连自家上一代的FX-8350K的60ns都比不过。难道AMD新工艺还倒退了不成？要分析这个问题，我们还得从锐龙AMD Ryzen处理器的缓存上说起。

当CPU要读取一个数据时，首先从CPU L1缓存中查找，找到就立即读取并送给CPU处理；没有找到，就从L2缓存中查找，然后在L3缓存中查找，最后才会从速率相对较慢的内存中读取。这一点上Intel做的非常好，严格执行这一顺序。如i7-6900K的L1、L2、L3各自分工明确，32KB以下的数据会被优先放在L1中处理，超出容量的数据会顺势溢出至L2当中，而当数据量大于256KB，小于16MB时，L3会担任起大任，只有当数据量超过16MB时，处理器才会向系统内存求助。

超过16MB数据内存延迟迅速增加

但Ryzen 7 1800X却有些不同，虽然L1和L2的分配逻辑较Intel来说没有区别，但L3就不一样了。由于Ryzen采用了CCX设计，在任何时间，每个四核心模组的L3的访问上限都被限制在了8MB，所以即便是两者拥有相同的16MB L3缓存，但实际容量却相差一半。导致Ryzen 1800X在8MB时就像内存求助，从而导致内存延迟大幅增加。

我们来看一下外媒测试的数据，测试处理器包括i7 6900K、Ryzen 1800X

Ryzen 7 1800X

i7 6900K

从表格中我们可以发现，Ryzen 7 1800X和i7 6900K相比，Ryzen 7 1800X在L1和L3上均落后于i7 6900K,只有在L2缓存性能上扳回一局。不过在L3缓存性能放面AMD的所有指标都要远远落后于Intel，延迟几乎是对手的三倍。Ryzen缓存问题的严重性可见一斑，不过AMD官方并未对此发表评论，此BUG究竟是Ryzen 7 1800X的CCX结构所引起的，还是由Windows 10系统所引起的，我们暂时还不得而知。

已购买Ryzen7用户如何评价此处理器

目前已经有大量的用户购买Ryzen系列处理器并且已经开始使用，所以文章的最后部分我们来看一下已购买Ryzen7用户如何评价此处理器。收集评价来源包括：论坛、贴吧、京东商城相关产品评论区。

京东好评关键字

大部分用户对Ryzen7的评价都相当友好，纷纷表示性能不错，功耗低、风扇安静。也有少部分无厘头的，比如“可以开核”、“集成GPU”的说法是完全错误的，小白们千万不要被误导。

中差评数量

中差评数量不多，笔者总结了几个方向：

1、主板缺货，虽然Ryzen7货源充足，但很多用户买不到主板

2、主板翻车，开机时各种蓝屏黑屏，主板换货时间过长

3、不兼容Windows 7，由于Ryzen7不支持Windows 7，只使用Windows7的用户无法正常安装系统

贴吧网友评论

贴吧网友对锐龙AMD Ryzen处理器CCX的结构颇有微词，同样提出了L3缓存2个4核CPU群组交换数据时延迟过高的问题。

网友反映游戏帧数低

大量网友反映锐龙AMD Ryzen处理器游戏帧数过低，但可以通过关闭超线程和限制核心数量解决此问题。还有部分网友反映，锐龙AMD Ryzen处理器工艺不行，表面坑坑洼洼，有使用痕迹。（这锅电商得背）

另外，有些网友提出，8c16t对于普通用户来说性能过剩。AMD最低价处理器也要2500元，这个价格是不是还有水分无从知道，但万一Intel与AMD摩擦再降价也可以有更好的价格入手更合适的处理器。并且现在其超频性能也不明朗，所以目前最好不要入手。

AMD虽败犹荣！

如果你能耐心的看完到这儿，你一定是AMD的忠实粉丝，并且认为笔者一定是收了Intel不少好处，在这里大肆黑AMD。其实并不是这样，锐龙AMD Ryzen处理器值不值得买是一个复杂的问题，媒体们为了吸引眼球往往大肆热捧Ryzen，但目前Ryzen仍有很多不足，我们需要客观并且冷静的看待这款处理器。

AMD Ryzen Tech Day大会上Lisa Su展示Ryzen

笔者认为，程序开发者会比较期盼尽快能用上锐龙AMD Ryzen处理器(尤其是C++很容易实现多线程化)，所以锐龙AMD Ryzen处理器极高的性价比所带来的核数和线程数的翻倍在日常工作中能带来巨大的性能优势。当然视频编辑工作者也是锐龙AMD Ryzen处理器的受益群体，强大的多核优势可以一边进行高质量的视频渲染，另一边还可以流畅的玩游戏，这些都是Intel处理器的弱点。

但是在其他方面，比如说游戏性能。Intel工艺优势便体现出来，在一些多核优化不好的游戏比如《GTA5》或者《奇点灰烬》，Intel的Kaby Lake i7-7700K虽然仅有4核心8线程，但完胜8核心16线程的1800X。