Обзор процессоров AMD Ryzen Threadripper 3970X и Threadripper 3960X: тотальное доминирование

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

При знакомстве с 24- и 32-ядерными процессорами семейства Threadripper мы решили несколько изменить подход к тестированию. Совершенно очевидно, что системы на базе таких мощных и дорогих CPU будут использоваться исключительно для профессиональной обработки или создания цифрового контента, поэтому мы решили опираться на тестовые пакеты, которые считаются отраслевым стандартом при оценке производительности рабочих станций. Иными словами, сегодняшнее тестирование будет иметь явный уклон в сторону профессионального использования сравниваемых платформ, хотя для получения разносторонней картины мы всё-таки померили и скорость работы новых многоядерных CPU в нескольких популярных играх.

Для сравнения с Threadripper 3970X и 3960X при этом были выбраны системы, основанные на флагманских моделях процессоров в актуальных модельных рядах. В результате HEDT-новинкам AMD противостояли 8-ядерный Intel Core i9-9900KS для платформы LGA1151v2 и 18-ядерный Intel Core i9-10980XE для платформы LGA2066, а также 16-ядерный AMD Ryzen 9 3950X для платформы Socket AM4 и 24- и 32-ядерные Threadripper 2970WX и 2990WX прошлого поколения для платформы Socket TR4.

В конечном итоге список задействованных в тестировании комплектующих получился таким:

• Процессоры:
  • AMD Ryzen Threadripper 3970X (Castle Peak, 32 ядра + SMT, 3,7-4,5 ГГц, 128 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen Threadripper 3960X (Castle Peak, 24 ядра + SMT, 3,8-4,5 ГГц, 128 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 9 3950X (Matisse, 16 ядер + SMT, 3,5-4,6 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen Threadripper 2990WX (Colfax, 32 ядра + SMT, 3,0-4,2 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen Threadripper 2970WX (Colfax, 24 ядра + SMT, 3,5-4,4 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-10980XE (Cascade Lake-X, 18 ядер + HT, 3,0-4,8 ГГц, 24,75 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-9900KS (Coffee Lake Refresh, 8 ядер + HT, 4,0-5,0 ГГц, 16 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: СЖО NZXT Kraken X62.
• Материнские платы:
  • ASRock X570 Taichi (Socket AM4, AMD X570);
  • ASRock Z390 Taichi (LGA1151v2, Intel Z390);
  • ASUS ROG Strix X299-E Gaming II (LGA2066, Intel X299);
  • ASUS ROG Strix TRX40-E Gaming (Socket sTR4, AMD TRX40);
  • MSI MEG X399 Creation (Socket TR4, AMD X399).
• Память: 4 × 8 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-360016Q-32GTZR).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti (TU102, 1350/14000 МГц, 11 Гбайт GDDR6 352-бит).
• Дисковая подсистема: Samsung 970 EVO Plus 2TB (MZ-V7S2T0BW).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Все сравниваемые процессоры тестировались с настройками, принятыми производителями плат по умолчанию. Это значит, что для платформ Intel обозначенные в спецификациях ограничения по энергопотреблению игнорируются и используются предельно возможные частоты в целях получения максимальной производительности. Стоит подчеркнуть, что в таком режиме эксплуатирует процессоры подавляющее большинство пользователей, поскольку включение лимитов по тепловыделению и энергопотреблению требует специальной настройки параметров BIOS.

Все сравниваемые процессоры были протестированы с памятью, работающей в режиме DDR4-3600 с настройками таймингов по XMP. Исключение составили Ryzen Threadripper второго поколения, которые с используемым нами комплектом в таком режиме не работают из-за ограничений контроллера памяти. Для этих процессоров использовался более медленный режим — DDR4-3200 с таймингами 14-14-14-32.

Также нужно осознавать, что процессоры, принимающие участие в тестировании, имеют существенно разную стоимость. Для справки в следующей таблице мы приводим либо рекомендованную производителем, либо реальную (если она значительно отличается от официальной) стоимость CPU.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (v1909) Build 18363.476 с использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Driver 2.01.15.2138;
• Intel Chipset Driver 10.1.1.45;
• Intel Management Engine Interface Driver 11.7.0.1017;
• NVIDIA GeForce 441.87 Driver.

Список использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

• Adobe Photoshop Lightroom Standard с тестовым пакетом PugetBench 0.8;
• Adobe Premiere Pro 2020 с тестовым пакетом PugetBench 0.8;
• Blackmagic Design Davinci Resolve Studio 16.1.2 с тестовым пакетом Puget Systems Benchmark 0.61;
• Blender 2.81a со стандартным набором тестовых сцен Blender Benchmark 2.0.4;
• Corona 1.3 Benchmark для тестирования производительности рендера Corona;
• Dassault Systemes Solidworks 2019 SP4.0 с тестовым пакетом SPECapc 1.3.2;
• Microsoft Visual Studio 2019 для тестирования скорости компиляции исходного кода интернет-браузера Chromium 81.0.4038.2;
• OBS Studio 24.0.3 для тестирования производительности и гладкости потоковой трансляции игрового контента. В тестировании использовались следующие настройки видеопотока: кодер x264, разрешение 1080p@60fps, битрейт 6 Мбит/с, CPU Usage Preset = slowest.
• Pov-Ray 2.7.1 со стандартной тестовой сценой benchmark.pov;
• SPECworkstation 3.02 – тестовый пакет, ориентированный на определение производительности рабочих станций в профессиональных приложениях научной, медицинской, энергетической и инженерной направленности;
• V-Ray Benchmark Next 4.10.07 для тестирования производительности рендера V-Ray;

Также в тестах были задействованы игры:

• Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra High.
• Far Cry 5. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = Off, Motion Blur = On.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA. Разрешение 3840 × 2160: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = Off.

В игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Производительность при рендеринге

AMD любит хвастаться производительностью своих свежих предложений при финальном рендеринге. И понятно почему: архитектура её процессоров отлично подходит для хорошо распараллеливаемых вычислительных нагрузок. Поэтому нет причин удивляться подавляющему превосходству Threadripper 3970X и 3960X над остальными участниками теста. Даже младшая, 24-ядерная модель Threadripper третьего поколения превосходит старший HEDT-процессор конкурента, Core i9-10980X, в среднем на 45 %. Отрыв же флагманского 32-ядерника ещё убедительнее – он достигает 80 %.

⇡#Производительность при обработке видео

Процессоры Threadripper 3970X и 3960X также будут лучшим вариантом для работы в программах нелинейного видеомонтажа. Однако нужно иметь в виду, что тут их преимущество будет проявляться в первую очередь при рендениринге и экспорте видео. При работе же со средой редактирования, по крайней мере если говорить о Adobe Premiere Pro, Threadripper превосходят прочие альтернативы не столь заметно.

Неплохо смотрятся новые многоядерные Threadripper и в Davinci Resolve Studio, даже несмотря на то, что эта программная система для постпродакшна во многом опирается на вычислительные возможности GPU, особенно если речь идёт про шумоподавление или OpenFX. Более того, Threadripper 3970X и 3960X оказываются в числе лидеров даже в пакете Fusion, который не требует от процессора огромного количества вычислительных ядер и куда более чуток к однопоточной производительности и пропускной способности подсистемы памяти.

⇡#Производительность при обработке фото

Высокая производительность Threadripper третьего поколения хорошо видна в Photoshop Lightroom. Но нужно иметь в виду, что разветвлённая многоядерность, которую предлагают эти процессоры, гораздо сильнее помогает в пассивных сценариях, то есть при импорте, экспорте, генерации превью, создании панорам и HDR-изображений. В активных задачах, решаемых, как правило, в модуле Develop, ядра играют не столь существенную роль, но Threadripper 3970X и 3960X всё равно как минимум не уступают процессорам конкурента.

⇡#Производительность при инженерном проектировании

Производительность в популярной системе автоматизированного проектирования Solidworks 2019 достаточно сильно зависит от мощности процессора, несмотря на то, что для визуализации моделей она задействует GPU. Тем не менее влияние CPU проявляется в ней не только при построении финальных изображений через новый рендерер Visualize, но и при обычной интерактивной работе со средой проектирования. Правда, преимущество Threadripper 3970X и 3960X видно только при рендеринге, потому что в остальном Solidworks до сих пор опирается на однопоточные алгоритмы.

⇡#Производительность при компиляции

Компиляция программного обеспечения тоже даёт Threadripper 3970X и 3960X хороший шанс блеснуть своей производительностью. Как видно по представленным ниже результатам, новые HEDT-процессоры AMD серьёзно сокращают время, затрачиваемое на сборку крупных проектов (в этой роли в данном случае мы использовали браузер Chromium). Даже 24-ядерный Threadripper 3960X справляется с этой задачей почти в полтора раза быстрее, чем Core i9-10980XE.

⇡#Производительность при научных расчётах

В этом достаточно объёмном разделе мы приводим результатов тестирования в специализированных научных пакетах. Используемые сценарии:

• CalculiX – решение линейных и нелинейных трёхмерных задач механики сплошной среды с помощью метода конечных элементов в пакете Calculix. В тесте моделируется внутренняя температура турбины реактивного двигателя.
• WPCcfd – моделирование процессов горения с турбулентностью, проводимое с привлечением пакета вычислительной гидродинамики OpenFOAM и стандартного решателя XiFoam.
• rodiniaCFD и rodiniaLifeSci – части стандартного бенчмарка Rodinia для тестирования гетерогенных платформ в задачах гидро- и термодинамики, моделирования движения заряженных частиц и научной визуализации.
• Lammps – решение задачи классической молекулярной динамики при помощи специализированного пакета LAMMPS.
• Namd – ещё один пакет для молекулярной динамики для симуляции больших систем (миллионы атомов). Для целей тестирования моделируются различные молекулярные взаимодействия.
• Python36 – математический бенчмарк для Phyton 3.6, в котором задействуются библиотеки numpy и scipy и выполняются операции линейной алгебры.

Многие (хотя и не все) алгоритмы и пакеты, используемые при физических расчётах, отлично распараллеливаются. И это позволяет процессорам Threadripper демонстрировать впечатляющее преимущество перед любыми альтернативами. Таким образом, новую платформу AMD для рабочих станций можно рекомендовать не только для обработки контента, но и для научной работы.

⇡#Производительность при архивации и перекодировании видео

Процессоры Threadripper 3970X и 3960X с честью справляются со сложными нагрузками в любых ресурсоёмких приложениях. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в 7-Zip или Handbrake их производительность тоже оказывается на высоте. Это в очередной раз говорит о том, что топология Threadripper нового поколения куда более универсальна и не имеет столь очевидных слабых мест, которые обнаруживались у Threadripper 2970WX и 2990WX.

⇡#Производительность в играх

Тестирование игровой производительности – факультативная часть обзора, поскольку очевидно, что HEDT-системы, построенные на процессорах с 24 и 32 вычислительными ядрами, для таких задач заведомо не предназначены. Однако посмотреть на то, какую кадровую частоту смогут обеспечить Threadripper 3970X и 3960X, всё-таки интересно, тем более что у их предшественников с этим была явная проблема.

Как показывают тесты, топология новых Threadripper с централизованным контроллером памяти эффективно решает многие проблемы прошлого поколения CPU. Частота кадров, которая получается в системах с Threadripper 3970X и 3960X, отличается от частоты кадров в системе с Ryzen 9 3950X не слишком заметно. То есть платформы на HEDT-процессорах AMD с микроархитектурой Zen 2 действительно универсальны почти полностью, вплоть до способности выдавать приемлемую частоту кадров в играх. Но исключения всё же бывают: например, в Far Cry 5 производительность Threadripper 3970X и 3960X оказывается неожиданно низкой. Правда, в данном случае это скорее проблема конкретного игрового движка, который «путается в ядрах», поскольку в других похожих ситуациях ничего подобного не наблюдается.

Здесь уместно будет напомнить, что для получения высоких значений FPS в играх одной только процессорной мощности недостаточно. Требуется ещё и подсистема памяти с низкой латентностью, и высокая скорость межъядерного взаимодействия, а по этим показателям Threadripper уступают как Ryzen, так и LGA1151-процессорам Core. Поэтому Threadripper 3970X и 3960X игровыми решениями считаться не могут не только из-за их неприступной для большинства геймеров цены.

Для полноты картины попутно ответим и ещё на один смежный вопрос: смогут ли новые Threadripper вытянуть стриминг силами процессора при использовании максимально возможного профиля качества. Для проверки мы воспользовались игрой Far Cry 5. За кодирование видеопотока отвечало популярное приложение Open Broadcasting System (OBS) Studio. В нём использовался программный кодер x264. Тестовая трансляция проводилась в разрешении 1920 × 1080 при частоте кадров 60 FPS и фиксированном битрейте 6 Мбит/с. В настройках кодирования выбирался профиль настроек качества slower.

Как мы уже знаем из предыдущих обзоров, более «простой» профиль slow «вытягивают» любые современные процессоры с числом ядер от 12 и более. Но профиль slower до сих пор не давался никому. Не хватает для него и мощности Threadripper 3970X и 3960X, которые не могут обеспечить кодирование видеопотока с постоянной кадровой частотой 60 FPS. Как следует из приведённой диаграммы, даже с этими процессорами с невиданной доселе мощностью (по меркам десктопных систем) теряется до 40 % кадров.

⇡#Энергопотребление

Запредельная производительность – это, безусловно, хорошо, но что насчёт потребляемой мощности? Мы установили, что новые Threadripper собираются на базе энергоэффективных кристаллов, однако, несмотря на это, для них заявлен устрашающий тепловой пакет 280 Вт, которым до сих пор не обладал ни один из десктопных процессоров. Что это значит на практике?

Используемый нами в тестовой системе цифровой блок питания серии Thermaltake Toughpower DPS G позволяет контролировать потребляемую и выдаваемую электрическую мощность, чем мы и пользуемся для измерений. На графиках ниже приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается.

Threadripper 3970X и 3960X оказываются прожорливее других флагманских процессоров, однако никаких ужасающих аппетитов они не демонстрируют. Максимальное потребление Socket sTRX4-системы при сколь угодно серьёзной нагрузке ограничивается величиной 380 Вт, из которых на процессор приходится не более 280 Вт. Именно это ограничение заложено в установленный спецификацией предел PPT (Package Power Tracking), ограничивающий фактическое потребление Threadripper 3970X и 3960X. Если же CPU при каких-то условиях пытается превысить эту величину – его частота автоматически снижается.

В заключение хочется обратить внимание на забавный факт: при AVX-нагрузке 24- и 32-ядерные процессоры Threadripper 3970X и 3960X, собранные из четырёх 7-нм чиплетов, показывают примерно такое же энергопотребление, как и 14-нм монолитный восьмиядерник Core i9-9900KS. Получается, что новые многоядерные Threadripper весьма энергоэффективны и предлагают очень хорошее удельное быстродействие на ватт.

Тем не менее не стоит забывать, что Threadripper нуждаются в хорошем охлаждении. Сама AMD в комплекте с ними не предлагает никаких кулеров, однако на своём сайте она рекомендует качественные СЖО, укомплектованные как минимум радиатором форм-фактора 240 мм.

⇡#Выводы

Обычно, подводя итоги тестирования новых процессоров, мы стараемся проанализировать основные плюсы и минусы каждого из рассмотренных CPU и выстроить предположения, насколько удачно они впишутся в сложившийся рыночный ландшафт. Однако AMD Threadripper 3970X и 3960X лишили нас необходимости вдаваться в какие-либо рассуждения и делать какие-либо оценки. С ними всё понятно сразу: новые AMD Threadripper обладают такой мощью, что почти в каждой ресурсоёмкой задаче они не оставляют никаких шансов любой из представленных на рынке HEDT-альтернатив.

AMD в прошлом году перехватила технологическое лидерство на процессорном рынке, и Threadripper третьего поколения служат самой убедительной тому иллюстрацией. Они предлагают впечатляющий по составу и быстродействию массив из процессорных ядер Zen 2 с высоким IPC и достаточной тактовой частотой, который не пасует ни перед однопоточной, ни перед многопоточной нагрузкой, и не имеют никаких затруднений при работе с памятью. А это значит, что для профессионалов, которые действительно нуждаются в производительных системах, Threadripper 3970X и 3960X способны стать самым очевидным и беспроигрышным выбором.

Недовольство в свой адрес новые HEDT-процессоры AMD могут вызвать лишь одним – довольно высокой ценой. Компания Intel, устанавливавшая в прошлом на свои многоядерные процессоры цены под две тысячи долларов, зачастую подвергалась за это жёсткой критике. Но как только место лидера в этом сегменте перехватила AMD, она поступила точно так же, в полтора раза повысив удельную стоимость ядра для тех своих предложений, которые на данный момент уникальны.

Впрочем, ни это, ни цена новых материнских плат, необходимых для Threadripper третьего поколения, очевидно, не станут препятствием для проникновения таких процессоров в высокопроизводительные рабочие станции, используемые профессионалами. При одном лишь взгляде на тот уровень быстродействия, который продемонстрировали 32-ядерный Threadripper 3970X и 24-ядерный Threadripper 3960X при создании и обработке цифрового контента, в задачах 3D-проектирования или в научных расчётах, становится понятно, что их нельзя назвать переоценёнными. И даже более того, мы настоятельно рекомендуем специалистам, продуктивность работы которых напрямую связана с производительностью используемых рабочих станций, не откладывая запланировать переход на предложенную AMD платформу Socket sTRX4: это настоящий прорыв в сегменте HEDT, и открывшимися возможностями просто грех не воспользоваться в своих целях, если финансы позволяют.