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1. AMD Zen 5 in pillole

Dopo mesi di indiscrezioni, i giorni 8 e 15 agosto 2024 hanno segnato le date di entrata in commercio dei processori desktop Ryzen 9000 basati su architettura Zen 5, che migliora le solide basi poste da Zen 4 con un processo produttivo raffinato ed una pipeline completamente riprogettata.

 

Il lancio, inizialmente previsto per il 31 luglio, si incentra su quattro SKU principali, suddivise tra processori Ryzen 5, Ryzen 7 e Ryzen 9.

Le tantissime innovazioni sul fronte della microarchitettura dovrebbero garantire, a detta di AMD, un aumento delle IPC (Instructions Per Cycle) fino al 16%, un incremento stavolta tutto frutto dei cambiamenti interni ai processori e non di un semplice incremento delle frequenze operative che tra i processori della scorsa e dell'attuale generazione rimangono quasi invariate.

 

Alla base dei Ryzen 9000 c'è sempre una piattaforma con socket AM5 che, come precedentemente dichiarato dall'azienda, farà da corollario alle CPU AMD almeno fino al 2027.

Se con la serie 7000 i chipset di riferimento erano X670E/X670, B650E/B650 e A620, con questa nuova generazione di processori vengono introdotte quattro nuove soluzioni, ovvero X870E, X870, B850 e B840, con i due chipset di punta che introducono il supporto USB 4 e PCIe Gen5 sia per la scheda video che per gli slot M.2.

Ryzen 9000: specifiche a confronto.

Il Computex 2024 ha fatto da palco per l'annuncio della nuova generazione di processori, che vede in cima il Ryzen 9 9950X: frequenza base di 4,3GHz, frequenza massima di boost di 5,7GHz, 16 core, 32 thread, memoria cache L2+L3 pari a 80MB ed un TDP nominale di 170W (e PPT di 230W), specifiche quasi identiche a quelle del 7950X, se non fosse per il clock base.

 

Il prezzo al pubblico (MSRP) in USA è di 649 USD, una riduzione di 50 USD rispetto alla generazione precedente.

A fronte di specifiche molto simili in termini di numeri, AMD garantisce un incremento di IPC medio del 16% rispetto a Zen 4, con picchi del 21% in gaming e del 35% in produttività.

 

Nella presentazione, l'azienda ha messo a confronto il Ryzen 9 9950X con il Core i9-14900K di Intel, con il modello di punta di AMD che ha un vantaggio sull'avversario del 56% su Blender.

In termini di performance in gaming, l'azienda di Sunnyvale ha invece presentato un più contenuto vantaggio tra il 4% ed il 23%, a seconda del titolo, sottolineando, comunque, che i processori della serie Ryzen 9000 non battono l'attuale campione, il Ryzen 7 7800X3D, in attesa del rilascio dei Ryzen 9000X3D.

 

Eccezione fatta per il 9950X, che presenta lo stesso TDP di 170W (e PPT di 230W) del 7950X, tutte le CPU della nuova serie Granite Ridge vedono una riduzione del loro target energetico, con il 9900X che passa a 120W (contro i 170W del 7900X) ed i 9700X e 9600X che, invece, passano ad un TDP di soli 65W (contro i 105W dei 7700X e 7600X).

Ciò consente una forte riduzione dei consumi, del calore generato e, di conseguenza, una maggiore efficienza.

Di seguito, una tabella riassuntiva con le specifiche dei processori della serie Ryzen 9000 e i prezzi al lancio.

Al pari dei processori Ryzen 7000, anche i Ryzen 9000 dispongono di un piccolo processore grafico RDNA2 integrato nel cIOd (il die I/O), con quest'ultimo che non ha subito variazioni rispetto a quello integrato sui processori Zen 4.

Visto che si tratta della stessa IGP, valgono le stesse dichiarazione di AMD fatte con il lancio di Zen 4: si tratta di un chip a basso consumo e dalla scarsa potenza, ma che funge da strumento importante sia per gli assemblatori che per gli utenti business che non devono quindi ricorrere ad una soluzione dedicata.

Architettura Zen 5: cosa cambia sotto il cofano.

 

La piattaforma Ryzen 9000 porta con sé significativi ed importanti cambiamenti alla microarchitettura, con Zen 5 che vede sostanziali miglioramenti all'accuratezza del Branch Prediction, riducendone allo stesso tempo le latenze, insieme ad un aumento del throughput (la quantità grezza di dati che il processore può elaborare allo stesso tempo) e ad un'espansione di pipeline e dimensione dei vettori, incrementando esponenzialmente la potenza di calcolo parallelo.

Come se non bastasse, anche le finestre di prediction vengono migliorate sia in dimensione che in numero, passando dalle due di Zen 4 alle tre di Zen 5.

 

Visto che la piattaforma AM5 ed il cIOd rimangono invariati rispetto alla generazione precedente, è logico che l'attenzione degli ingegneri AMD si sia concentrata sui nuovi CCD con processo produttivo TSMC 4nm FinFET.

L'azienda ha fatto dell'aumento delle prestazioni in single thread il fulcro principale di questa nuova generazione, dichiarando un aumento medio delle Instructions Per Cycle (istruzioni per ciclo di clock) del 16% rispetto a Zen 4.

I nuovi core Zen 5, infatti, sono progettati con un occhio al futuro grazie al supporto a set di istruzioni che diventeranno sempre più importanti nel mondo dell'accelerazione di calcoli AI.

 

Anche se manca una NPU (Neural Processing Unit) dedicata e non vi sarà il supporto a Copilot+, i core Zen 5 sono studiati per migliorare l'esperienza di quegli sviluppatori e ricercatori che utilizzano acceleratori AI dedicati, visto che comunque la CPU svolge ancora un compito importante in questo genere di calcoli.

Il miglioramento in quest'ambito (e non solo) è dettato da importanti cambiamenti a praticamente ogni singolo aspetto dei core della CPU, con la parte front-end che contiene l'unità di Branch prediction, le cache integrate, le pipeline di fetch/decode, gli execution engine e persino il meccanismo load/store, che vengono fortemente rivisti.

Il Branch Prediction può adesso eseguire istruzioni diverse della stessa operazione contemporaneamente, senza aspettare che quelle precedenti vengano completate riducendo, quindi, i cicli di clock sprecati e le prediction (previsioni di calcolo) sbagliate.

Troviamo, poi, una cache L1 di 80kB per core, 32kB per la cache L1-Instruction e 48kB per la cache L1-Data, portando il totale di cache L1 per il Ryzen 9 9950X da 1024kB del 7950X a 1280kB, raddoppiando inoltre la banda passante tra L1 e FPU.

Abbiamo anche un predictor su base geometrica più grande, una stack di indirizzi di ritorno da ben 52 entry rispetto a quello da 32 entry trovato su Zen 4, insieme a miglioramenti nell'interconnessione dei core con la cache proprietaria e quella dei core adiacenti, con un aumento del 33% di connessioni alla cache operativa rispetto alla generazione precedente.

 

Le unità ALU e FPU (rispettivamente per calcoli su numeri "integer" o interi e "floating point" o a virgola mobile) vengono migliorate con registri maggiorati rispetto alla generazione precedente, passando da 224/192 valori a 240/192 valori.

In linea di massima, il core presenta un design "maggiorato" passando da un dispatcher a sei vie di Zen 4 a quello a otto vie di Zen 5, migliorando l'efficienza nel calcolo parallelo e, allo stesso tempo, le prestazioni.

 

La cache L1 incrementata del 25%, fortunatamente, non crea peggioramenti dei tempi di accesso, uno svantaggio tipico dell'aumento di memoria a bordo dei singoli core, e ogni core presenta adesso un data path completo da 512 bit invece di due data path paralleli da 256 bit, presentando il supporto completo al set di istruzioni AVX 512, libreria fondamentale per qualsiasi applicativo di intelligenza artificiale.

La cache L2, così come quella L3, rimane invariata in termini di dimensioni, ma aumenta il numero di connessioni verso gli altri tipi di cache, con la L3 che vede la propria latenza di accesso ridotta ed un miglioramento della gestione delle richieste in-flight.

I chipset AMD serie 800.

Insieme alla serie di CPU Granite Ridge, AMD ha annunciato il debutto della serie 800 di chipset per desktop, fissato per il 30 settembre.

Sia chiaro, i processori Ryzen 9000 sono compatibili con le già esistenti schede madri con socket AM5, così come i Ryzen 7000 sono compatibili con le nuove schede madri della serie 800, ma la nuova famiglia di FCH mette ordine in un mercato che, con la serie 600, era diventato particolarmente confusionario e spesso ingannevole nelle fasce di prezzo più basse: con Raphael, infatti, gran parte dell'attenzione degli utenti si è rivolta al chipset di punta, X670E, o al chipset più economico, B650, lasciando X670 e B650E nella polvere sia in termini di diffusione che di gradimento.

 

Stavolta, AMD ha deciso di standardizzare gran parte della connettività ed imporre una maggiore differenziazione tra i vari chipset per rendere la scelta della propria scheda madre più semplice e immediata.

In cima troviamo X870E, chipset che fa da capolista in termini di connettività: si tratta, infatti, di una soluzione a doppio chip (come X670E e X670) con supporto a PCIe 5.0 su schede video e storage NVMe, con l'onere di supportare USB 4, l'overclock di CPU e memorie ed una configurazione PCIe 1x16 e 2x8.

X870, che dispone di un sistema a singolo chip, ricalca tutti i requisiti imposti dal "fratello maggiore" ma, vista l'adozione di un singolo chip Promontory 21, si assiste ad una riduzione del numero di linee disponibili per uso generale come porte USB extra, un secondo chip di rete o più slot M.2 collegati tramite il chipset.

B850, invece, è l'erede diretto di B650: si tratta ancora una volta di una soluzione single-chip, ma viene a mancare il supporto PCIe Gen5 per la scheda video; gli slot M.2 collegati direttamente alla CPU, invece, rimangono su Gen5.

La scelta di supportare o meno il bus PCIe 5.0 per la scheda video è a discrezione del produttore di schede madri.

Altra differenza rispetto ai due chip X870/X870E è il mancato supporto ufficiale a USB 4, ma c'è comunque il supporto allo standard USB 3.2 Gen2x2 da 20 Gbps.

Fortunatamente, questo chipset mantiene il supporto all'overclock per CPU e RAM, cosa che, purtroppo, non si può dire per B840, il quale, rispetto al resto della lineup, presenta connettività limitata ed è pensato come l'erede di A620, pertanto indirizzato a soluzioni entry-level.

Questo chipset, infatti, supporta solo lo standard PCIe 3.0, la velocità minima garantita delle porte USB è quella dettata dallo standard 3.2 Gen2 (10 Gbps), viene supportato soltanto l'overclock delle memorie e mancano le opzioni di scissione delle linee PCI-Express.

Tutti questi tagli, come è logico immaginare, lo relegano alla fascia più bassa del mercato che, spesso, ha come target applicazioni da ufficio.

Come cambia l'overclock per Zen 5.

Se la serie 5000 aveva  l'introduzione del Curve Optimizer, un rapido meccanismo per il tuning delle CPU, con Granite Ridge assistiamo all'evoluzione del sottosistema AMD CBS (Custom BIOS Settings) con la funzionalità Curve Shaper.

 

Se Curve Optimizer può essere visto come un sistema bidimensionale che va a rimuovere tensione in eccesso e sblocca prestazioni "extra" date da un tuning più raffinato per la propria CPU, Curve Shaper può essere invece visto come un sistema tridimensionale, con la possibilità di impostare un comportamento ben più dinamico e versatile andando a togliere tensione dove non serve e aggiungerla laddove richiesta.

Questo meccanismo segue la stessa procedura del Curve Optimizer, ma introduce una maggiore granularità nelle impostazioni, consentendo di aggiungere o rimuovere fino a 15 bande temperatura/frequenza (3 T, 5 F), con la possibilità di combinare Curve Shaper e Curve Optimizer per offset molto più veloci da impostare.

 

Un "effetto collaterale" della riduzione di TDP dei Ryzen 5 9600X, Ryzen 7 9700X e Ryzen 9 9900X è un più ampio margine di miglioramento prestazionale tramite il Precision Boost Overdrive che, a detta di AMD, dovrebbe riuscire a spremere circa il 6% in più di performance dal 9900X e dal 9600X e addirittura il 15% in più dal 9700X, con quest'ultimo che presenta un TDP davvero conservativo di soli 65W.

 

Migliora, infine, il supporto a memorie più performanti, con il supporto nativo a velocità fino a DDR5-5600 (contro DDR5-5200 di Zen 4), insieme alla possibilità di abbinare memorie fino a 8000 MT/s impostando un rapporto 1:2 tra FCLK e MCLK, cosa che accade automaticamente non appena vengono superati i 6000 MT/s.

Una nuova revisione del codice AGESA dovrebbe portare il supporto a tali velocità anche su schede madri della serie 600.