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1. Zen 3 in pillole

È dal 2017, anno in cui è entrata a gamba tesa all'interno del mercato consumer, che AMD continua a rivoluzionare la propria offerta superando di anno in anno le aspettative del pubblico.

Con il lancio dei processori Ryzen serie 5000, viene finalmente tracciata una netta linea rispetto alla controparte Intel che, fino a pochi mesi fa, poteva ancora contare sulle proprie prestazioni in gioco.

L'azienda di Sunnyvale può ad oggi farsi vanto di avere le "migliori CPU al mondo" in ogni ambito grazie agli incredibili risultati ottenuti sull'intera lineup.

Tralasciando elogi e congratulazioni, nei paragrafi a seguire andremo ad analizzare la microarchitettura Zen 3 e le sue peculiarità, cercando di evidenziare i fattori determinanti del successo AMD.

Architettura Zen 3

Dalle specifiche i Ryzen 5000 potrebbero non sembrare particolarmente distanti dalla passata generazione, specialmente se paragonati ai recentissimi Ryzen XT, seconda iterazione della serie 3000 volta a migliorare le frequenze operative di picco come temporanea risposta all'offerta Intel.

La chiave del successo di Ryzen "Vermeer" non è infatti uno spropositato aumento a livello di core count o frequenze, bensì una radicale riprogettazione della struttura interna che accompagnerà le CPU AMD per almeno una o due generazioni.

L'architettura Ryzen è da sempre stata suddivisa in due diversi "chiplet": uno dedicato alle unità computazionali e alla memoria cache (Core Complex Die o CCD), l'altro alle interconnessioni di input e output (IO Die o cIOD).

In questa, come nella passata generazione, è possibile accoppiare due CCD ad un singolo IO Die, raggiungendo così fino ad un massimo di 16 core su singolo chip.

Prima di tuffarci nei dettagli riguardanti le modifiche al Core Complex è necessario anticipare che tutto il flusso dati tra CPU e scheda madre passa inevitabilmente dall'IO Die.

Premesso che questo sia fisicamente adeguato a supportare il salto generazionale, mantenendolo invariato, è possibile ereditare la compatibilità al socket AM4 che con Ryzen 5000 viene spinto molto vicino ai suoi limiti fisici.

A partire dal 2021 AMD muoverà i suoi passi verso il nuovo socket AM5.

Il nuovo Core Complex Design

Al fine di mantenere invariata dimensione e potenza dei nuovi chiplet Zen 3 da 8 core, AMD ha potuto lavorare unicamente sull'efficienza prestazionale del design interno.

Il metodo più semplice e logico per procedere sarebbe stato quello di partire dalle buone basi di Zen 2 colmandone le principali lacune cercando, in tal modo, di ottenere la massima frequenza possibile e le minori latenze interne.

AMD ha però optato per una via meno economica ma decisamente più efficace: da quanto emerge da diverse dichiarazioni rilasciate da AMD, il reparto di ricerca e sviluppo è suddiviso in due team che lavorano in "competizione" l'uno con l'altro.

È difatti compito del secondo team analizzare e migliorare il design realizzato dal primo, alternandone la produzione.

Stando a quanto rilasciato, Zen, Zen+ e Zen 2 sono il frutto del continuo miglioramento della prima equipe, mentre Zen 3 e il futuro Zen 4 sono e saranno realizzati dal secondo gruppo.

Nella precedente architettura Zen 2 un singolo CCD era composto da due 4-Core Complex (CCX), ognuno dei quali aveva accesso a 16MB di L3 Cache (per un totale di 32MB per chiplet).

Il top di gamma Zen 2 Ryzen 9 3950X disponeva infatti di 16 core grazie alla presenza di due separati CCD all'interno del processore.

Le specifiche di Zen 3 possono trarre in inganno e far credere che le due architetture siano relativamente simili, ma non è così.

Con i processori Vermeer il layout interno cambia radicalmente grazie all'unione dei due core complex in un singolo chip da 8 core, ognuno dei quali ha accesso simultaneo a 32MB di memoria cache L3.

Questa revisione, per quanto possa apparire banale, riduce drasticamente le latenze a livello di comunicazione tra singoli core che con il precedente design dovevano per forza passare per l'IO Die.

 

All'atto pratico i risultati sono tutt'altro che trascurabili, con un incremento prestazionale fino al 50% superiore rispetto alla precedente generazione, come vedrete in maniera approfondita dai test più avanti in questa recensione.

Infinity Fabric e "Sweet Spot"

Anche per questa interazione di processori Ryzen ritroviamo lo stesso IO Die con processo produttivo a 12nm e con esso lo stesso Memory Controller.

Rimanendo in tema di memorie e flusso dati, siamo ormai familiari con la tecnologia Infinity Fabric ed i vantaggi che scaturiscono da un rateo 1:1 rispetto alla frequenza operativa delle memorie RAM.

 

Con Ryzen 3000 il cosiddetto "sweet spot" sono i 3600MHz (1800 Memory Clock e 1800 FCLK) anche se le prestazioni migliori si ottengono con memorie DDR4-3800, fermo restando di avere tra le mani un sample in grado di raggiungere tali frequenze.

Come già ribadito più volte da AMD in merito a Ryzen 5000, le memorie DDR4-4000 rappresentano ciò che le 3800 sono in relazione alla serie 3000.

Detto ciò, sembrerebbe possibile il raggiungimento dei 2000MHz FCKL esclusivamente sui sample più fortunati, che potrebbero quindi beneficiare di memorie a 4000MHz.

Ci possiamo aspettare una futura release AGESA dedicata proprio al supporto di queste frequenze ma, fino ad allora, il miglior rapporto prestazioni/prezzo rimane quello delle memorie DDR4-3600, ad oggi abbordabili e anche facilmente reperibili sul mercato.

 

Ultimo, ma non meno importante, l'incremento dell'IPC (Instructions Per Cycle) solitamente accomunato ad un incremento delle prestazioni sul singolo core.

Con Zen 3 viene leggermente semplificata la pipeline intervenendo sui passaggi di previsione, esecuzione e caricamento.

Complessivamente AMD riporta un incremento del +19% rispetto alla precedente generazione, valore perfettamente in linea con i risultati di benchmark sintetici e applicazioni reali.

FCH X570

Ufficialmente rilasciato a luglio 2019, non si può di certo definire una novità all'interno del mercato, essendo però il chipset ufficiale di Ryzen 5000 e, non avendo avuto precedente occasione di approfondimento, sfruttiamo questa recensione per riprenderne le principali caratteristiche.

La caratteristica preponderante di questo chipset è sicuramente l'introduzione del supporto PCIe 4.0, ancora oggi prerogativa AMD, che permette l'utilizzo di unità NVMe ad altissima velocità e che sta alla base dell'interscambio di informazioni tra processori Ryzen 3000/5000 ed il chipset, occupando ben 4 linee I/O ad entrambi gli estremi.

Un'altra caratteristica di X570 è il supporto nativo di ben 8 USB 3.2 Gen2 in grado di raggiungere i 10Gbps, con i precedenti chipset limitati alle sole USB 3.1 Gen2.

La somma di queste funzionalità porta il TDP del solo chipset a 11W, obbligando per la prima volta l'adozione di sistemi di dissipazioni attivi.

Lato processore sono disponibili un totale di 24 linee PCIe 4.0: 4 per utilizzo generico (generalmente SSD NVMe) e 16 dedicate alla scheda video.

Come già detto, le restanti 4 gestiscono le connessioni con il chipset.

A queste si aggiungono 4 connessioni USB 3.2 Gen 2 ed una combinazione a scelta tra 1x4 NVMe o 1x2 NVMe + 2x SATA.

Lato chipset troviamo 20 linee PCIe a disposizione di cui 16 sono destinate all'I/O e viene dato margine di scelta ai partner AMD su come giostrare le linee a disposizione così da poter realizzare configurazioni differenti in base al target di utenza.

Anche in questo caso, le 4 mancanti all'appello sono dedicate alla connessione con la CPU. Sono comunque disponibili 8 connessioni USB 3.2 Gen 2 e 4 SATA 6Gbps.

 

Parallelamente alle migliorie lato input/output, AMD ha voluto che le proprie schede fossero equipaggiate con elettronica di alto livello in parte in vista del supporto a Ryzen 5000 (ricordiamo che queste schede sono uscite in concomitanza con la serie 3000), ma anche per giustificare l'inevitabile incremento di prezzi come diretta conseguenza all'implementazione della tecnologia PCIe 4.0.

Attualmente le schede madri X570 hanno prezzi che partono da 150€ fino a superare i 1000€ con i modelli Enthusiast.

FCH B550, il chipset "economico"

Il 16 6iugno 2020, dopo svariati mesi di ritardo, viene rilasciata la linea B550, anch'essa con supporto nativo al PCIe 4.0 anche se con qualche differenza.

Non sono infatti presenti linee dedicate a questa tecnologia lato chipset, ma solo quelle del processore rimangono quindi abilitate al PCIe 4.0, ovvero il primo connettore per la GPU e lo slot NVMe immediatamente sopra.

Il successo di questo chipset è stato fin da subito condiviso da gran parte del pubblico proprio perché all'interno del mercato attuale l'utilizzo del PCIe 4.0 è adottato da una piccola fetta di utenza e quasi sempre limitato ad una singola unità, anche per via dei costi di quest'ultima.

Dall'altra parte gli utenti B550 possono contare su VRM di tutto rispetto e sistemi di dissipazioni adeguati a sopportare il carico di top di gamma come il "vecchio" 3950X o l'attuale 5950X.

B550 rappresenta ad oggi la migliore soluzione per le necessità di un vasto pubblico, con schede madri di alta qualità per ogni fascia di prezzo, a partire dall'entry level MSI da 120€ fino al top di gamma AORUS Master da 329€.