Launch-Analyse AMD Ryzen 5000

Mittwoch, 11. November 2020
 / von Leonidas
 

Mit dem Launch der ersten Ryzen 5000 Prozessoren letzte Woche hat AMD die Zen-3-Generation eingeläutet, mittels welcher AMD inzwischen schon die vierte Prozessoren-Generation sowie die dritte Architektur-Generation innerhalb der Zen-Serie an den Start bringt. Ermöglicht durch die Vorteile der Zen-3-Architektur verspricht AMD für seine Ryzen 5000 Prozessoren erhebliche Zugewinne an Singlethread-, Multithread- und Spiele-Performance – und somit nichts anderes als die endgültige Entthronung Intels auch unter diesen Disziplinen, welche AMD-Prozessoren bislang weniger lagen. Hauptaufgabe der nachfolgenden Launch-Analyse wird sein, die hierzu aufgelaufenen (umfangreichen) Benchmark-Werte zu bündeln sowie auszuwerten – um somit belastbares Datenmaterial zur Beantwortung dieser Frage liefern zu können.

    AMD Ryzen 5000

  • "Zen 3" Architektur
  • Chiplet-Ansatz aus 1-2 Core-Chiplets (4,2 Mrd. Xtors auf 81mm²) und einem I/O-Chiplet (2,1 Mrd. Xtors auf 125mm²)
  • Fertigung in 7nm TSMC (Core-Chiplet) & 12nm GlobalFoundries (I/O-Chiplet) (gleich zu Zen 2)
  • 6/8-Kerner: 1x Core-Chiplet + 1x I/O-Chiplet (= 6,3 Mrd. Xtors auf 206mm² Chipfläche)
  • 12/16-Kerner: 2x Core-Chiplet + 1x I/O-Chiplet (= 10,5 Mrd. Xtors auf 287mm² Chipfläche)
  • bis zu 16 CPU-Kerne + SMT2 (gleich zu Zen 2)
  • 512 kByte Level2-Cache pro CPU-Kern & 32 MB Level3-Cache pro Core-Chiplet (gleich zu Zen 2)
  • ein Core-Chiplet wird nicht mehr in zwei CCX aufgetrennt (damit ungeteilter L3-Zugriff über das komplette Core-Chiplet)
  • Architektur-Verbesserungen an allen Stellen, IPC-Gewinn offiziell +19% gegenüber Zen 2
  • Speichersupport bis zu DDR4/3200 (gleich zu Zen 2)
  • PCI Express 4.0 (20 Lanes zur freien Verfügung, weitere 4 Lanes fest vergeben zur Anbindung des Mainboard-Chipsatzes) (gleich zu Zen 2)
  • Sockel AM4 (gleich zu Zen 2)
  • gedacht für 500er Mainboard-Chipsätze, läuft (nach BIOS-Update) aber auch auf 400er Mainboards
  • Release: 5. November 2020

Im Gegensatz zu Zen 2 (Ryzen 3000), welches durch den (erstmaligen) Chiplet-Ansatz einen sehr offentlichen technologischen Sprung hinlegte, hat AMD bei Zen 3 eher Arbeit an den Architektur-Innereien selber betrieben – womit das Grundgerüst nahezu das gleiche bleibt: Bis zu zwei 8-Kern-Chiplets werden mit einem I/O-Chiplet zusammengeschaltet – wie bei Zen 2, so auch bei Zen 3. Die augenfälligste Veränderung ist noch der Verzicht auf die (logische) Aufteilung des Core-Chiplets in zwei CCX (Core Complex) mit jeweils 4 CPU-Kernen: Bei Zen 3 ist der CCX nunmehr 8 CPU-Kerne groß und entspricht damit dem kompletten Core-Chiplet. Die Maßnahme hat Vorteile bei (niedriger werdenden) Latenzen, zudem hat ein CPU-Kern nunmehr direkten Zugriff auf den kompletten Level3-Cache des Core-Chiplets (bei Zen 2 nur direkter Zugriff auf den Level3-Cache eines CCX, sprich der Hälfte wie bei Zen 3).

Daneben hat AMD an vielen Stellschrauben der eigentlichen CPU-Architektur gedreht – was an dieser Stelle allerdings nicht vertieft werden soll, hierzu sei auf die extra Architektur-Artikel von Planet 3DNow! und PC Games Hardware verwiesen. Keine wirkliche Verbesserung gibt es dagegen auf der Schiene der Taktraten, wo Zen 3 zumeist minimal niedrigere Base-Taktraten mit minimal höheren Boost-Taktraten verbindet. In der Praxis werden die offiziellen Boost-Taktraten durch die Ryzen-5000-Prozessoren dann jedoch durchgehend minimal überboten – faktisch hat AMD die offizielle Taktraten-Nennung etwas zu niedrig angesetzt. Hier ist sicherlich ein Lerneffekt wegen der Boosttakt-Problematik von Ryzen 3000 zu sehen – und genauso muß AMD wohl auch nicht mehr angeben, denn für die Performance macht die Taktraten-Angabe keinen Unterschied und so bleibt die magische 5-GHz-Marke wohl dem Nachfolger unter einer besseren Fertigung (Zen 4) vorbehalten.

Wichtig für Anwender und Käufer ist, dass AMD mit der Ryzen-5000-Generation nochmals die Sockel-Kompatibilität mit dem Sockel AM4 wahrt, der Support von Ryzen-5000-Prozessoren allerdings nur auf Mainboards von AMDs 500er Chipsatz-Serie sowie der 400er Chipsatz-Serie nach vorherigem BIOS-Update gegeben ist. Der offizielle Speichersupport verbleibt bei maximal DDR4/3200, wobei in der Praxis wie bekannt einiges mehr geht. Die vier derzeit in den Markt entlassenen Ryzen-5000-Modelle dürften natürlich nur die Speerspitze des eigentlichen Ryzen-5000-Portfolios darstellen, sprich es sind noch weitere – beispielsweise non-X – Prozessoren-Modelle (voraussichtlich im nächsten Jahr) zu erwarten. Die Ryzen-5000-Prozessoren sind derzeit wie bekannt nur zu überhöhten Preisen verfügbar, allerdings sind größere Nachlieferungen wohl auf dem Weg und ergibt sich somit die Chance, jene demnächst tatsächlich zu einem dem Listenpreis entsprechenden Straßenpreis zu erwerben.

Kerne Takt L2+L3 TDP/PPT Kühler Liste Release
Ryzen 9 5950X 16C/32T 3.4/4.9 GHz 8+64 MB 105/142W keiner $799 5. November 2020
Ryzen 9 5900X 12C/24T 3.7/4.8 GHz 6+64 MB 105/142W keiner $549 5. November 2020
Ryzen 7 5800X 8C/16T 3.8/4.7 GHz 4+32 MB 105/142W keiner $449 5. November 2020
Ryzen 5 5600X 6C/12T 3.7/4.6 GHz 3+32 MB 65/88W Wraith Stealth $299 5. November 2020
Alle Zen-3-basierten Vermeer-Prozessoren kommen im Sockel "AM4" daher und bedingen Mainboards aus AMDs 500er Chipsatz-Serie (empfohlen) bzw. 400er Chipsatz-Serie (erst nach BIOS-Update). Der offizielle Speicher-Support reicht (durchgehend) bis maximal DDR4/3200.

Für den Augenblick reichen zur Beurteilung der Schlagkraft der Zen-3-Architektur diese vier Prozessoren-Modelle jedoch voll und ganz aus, wird damit eine breite Leistungs-Palette von Sechskerner bis 16-Kerner geboten, sprich Mainstream- bis HighEnd-Segment. Dies führt aber auch zu der Problematik, dass die nachfolgende Performance-Auswertung ziemlich breit angelegt werden musste, zusammen mit den notwendigen Vergleichs-Prozessoren seitens AMD und Intel wurden somit die Performance-Daten von insgesamt 17 Prozessoren-Modelle erfasst. Da dies unmöglich in einer gemeinsamen Tabelle unterzubringen war, wurden die nachfolgenden Tabellen zur Anwendungs- und Spiele-Performance unterteilt. Jene stellen sinnbildlich aber jeweils eine Tabelle dar, die Werte sind untereinander vergleichbar und die gemeinsame Basis ist durchgehend der Ryzen 9 5900X (auf 100%).

Zur Anwendungs-Performance wäre vorab zu erwähnen, dass sich hierbei erhebliche Ergebnis-Differenzen zwischen verschiedenen Hardwaretests ergeben können. Dies hängt primär an der vom Reviewer getroffenen Benchmark-Auswahl: Viele Rendering-Tests und wenige Office-Tests ergeben eine hohe Performance-Skalierung zugunsten von vielen CPU-Kernen – während mehr Office-Tests die Skalierung üblicherweise stark nach unten drücken und (zumindest in der Vergangenheit) oftmals Vorteile für die taktstarken Intel-Prozessoren zeigten. In der nachfolgenden Performance-Auswertung sind Beispiele für beide Extreme zu finden – und natürlich auch Hardwaretests, die in der Mitte davon liegen. Das insgesamt herauskommende Performance-Ergebnis (die "gemittelte Anwendungs-Performance") stellt logischerweise nur den platten Durchschnitt aller dieser Ergebnisse dar, bei einer Präferenz hin zu einzelnen Benchmark-Disziplinen muß man sich hingegen den Einzel-Tests oder auch einzelnen Benchmarks zuwenden.

Anwendungs-Performance 10600K 3600X 3600XT 5600X 1800X 2700X 10700K 3800X 3800XT 5800X
CPU-Kerne & Architektur 6C CML 6C Zen2 6C Zen2 6C Zen3 8C Zen 8C Zen+ 8C CML 8C Zen2 8C Zen2 8C Zen3
AnandTech  (23 Tests) 59,4% - - 74,2% - 56,1% 71,2% - - 87,6%
ComputerBase  (8 Tests) 44,7% 46,6% 47,5% 56,5% 44,2% 50,1% 60,7% 60,3% 61,7% 73,4%
Cowcotland  (11 Tests) 58,8% - 61,6% 69,8% - - 73,4% - 72,6% 86,0%
Golem  (7 Tests) 53,7% 54,1% - 63,4% - 53,9% 64,9% 69,0% - 81,3%
Guru3D  (16 Tests) 47,8% 49,6% 51,9% 60,9% - - 59,7% 62,2% 63,7% 78,0%
Hardwareluxx  (10 Tests) 48,5% 50,5% 50,9% 61,4% - - - 63,5% 64,1% 80,9%
Hardware Upgrade  (13 Tests) 45,4% 48,6% 50,0% 60,0% - 51,5% 61,4% - 62,8% 79,0%
Hot Hardware  (9 Tests) 57,7% 60,0% - - - - - - 73,4% -
Le Comptoir d.H.  (16 Tests) 48,2% 52,1% 52,8% 61,1% 47,0% 51,6% 60,6% 66,7% 67,4% 77,0%
Les Numeriques  (7 Tests) 61,1% 57,6% 59,6% - 49,3% 54,2% - 67,0% 71,4% 82,3%
Puget Systems  (11 Tests) 65,5% - 67,2% 75,5% - - 75,4% - 76,6% 88,2%
PurePC  (11 Tests) 57,1% - - - 53,3% 58,3% 74,6% - - 84,7%
SweClockers  (7 Tests) 48,5% - 52,6% - 50,7% 56,8% - - 68,1% -
TechPowerUp  (30 Tests) 66,4% 63,8% 65,3% 74,9% 56,0% 61,3% 78,6% - 74,6% 88,5%
TechSpot  (12 Tests) 52,2% - - 64,3% - 57,5% 65,3% - - 78,7%
Tom's Hardware  (29 Tests) - - - - 52,4% 58,1% 71,6% - - -
Tweakers  (10 Tests) 58,1% - 59,9% 67,1% - 56,1% 73,0% - 71,0% 83,5%
gemittelte Anwendungs-Perf. 54,8% 56,0% 57,3% 66,2% 50,2% 55,6% 68,1% 67,5% 69,1% 82,1%
Listenpreis $262 $249 $249 $299 $349 $329 $374 $399 $399 $449
Performance-Durchschnitt gemäß geometrischem Mittel, gewichtet zugunsten jener Hardwaretests mit vollzähliger Beteiligung der Ryzen 5000 Modelle; normiert auf Ryzen 9 5900X = 100%; gesamte ausgewertete Benchmark-Anzahl: ca. 2790 (beide Tabellen zusammen)
Anwendungs-Performance 10700K 5800X 10850K 10900K 3900X 3900XT 5900X 3950X 5950X
CPU-Kerne & Architektur 8C CML 8C Zen3 10C CML 10C CML 12C Zen2 12C Zen2 12C Zen3 16C Zen2 16C Zen3
AnandTech  (23 Tests) 71,2% 87,6% 80,8% 81,6% 77,8% - 100% 87,6% 107,8%
ComputerBase  (8 Tests) 60,7% 73,4% 75,7% 76,1% 83,2% 84,3% 100% 103,1% 119,4%
Cowcotland  (11 Tests) 73,4% 86,0% - 84,0% - 87,5% 100% 98,7% 114,2%
Golem  (7 Tests) 64,9% 81,3% 77,5% 79,0% 86,5% - 100% - 111,1%
Guru3D  (16 Tests) 59,7% 78,0% - 70,2% 81,2% 82,6% 100% 97,5% 114,4%
Hardwareluxx  (10 Tests) - 80,9% 73,7% 75,5% 85,5% 86,9% 100% 103,0% 120,1%
Hardware Upgrade  (13 Tests) 61,4% 79,0% - 77,1% 83,6% 85,2% 100% 99,9% 118,9%
Hot Hardware  (9 Tests) - - - 82,2% 87,4% 89,4% 100% 101,6% 111,7%
Le Comptoir d.H.  (16 Tests) 60,6% 77,0% - 73,4% 89,8% 90,1% 100% 102,8% 113,5%
Les Numeriques  (7 Tests) - 82,3% - 83,3% 83,3% 85,7% 100% 100,5% -
Puget Systems  (11 Tests) 75,4% 88,2% - 83,8% - 87,8% 100% 95,8% 107,1%
PurePC  (11 Tests) 74,6% 84,7% - 84,1% 83,5% - 100% 94,2% 112,3%
SweClockers  (7 Tests) - - 75,6% 76,5% - 89,5% 100% 103,6% 112,6%
TechPowerUp  (30 Tests) 78,6% 88,5% - 86,5% 84,9% 85,8% 100% - -
TechSpot  (12 Tests) 65,3% 78,7% - 79,7% 87,6% - 100% 102,2% 113,3%
Tom's Hardware  (29 Tests) 71,6% - 79,9% 81,2% 84,9% 85,1% 100% 93,0% 108,5%
Tweakers  (10 Tests) 73,0% 83,5% - 83,8% - 86,6% 100% 99,4% 114,3%
gemittelte Anwendungs-Perf. 68,1% 82,1% 78,7% 79,7% 84,9% 86,1% 100% 98,5% 113,0%
Listenpreis $374 $449 $453 $488 $499 $499 $549 $749 $799
Performance-Durchschnitt gemäß geometrischem Mittel, gewichtet zugunsten jener Hardwaretests mit vollzähliger Beteiligung der Ryzen 5000 Modelle; gesamte ausgewertete Benchmark-Anzahl: ca. 2790 (beide Tabellen zusammen)

Schon auf den ersten Blick läßt sich erkennen, dass Zen 3 die Vorgaben erfüllt: AMD stellt unter der Anwendungs-Performance in jeder einzelnen Kern-Klasse nunmehr den mit Abstand schnellsten Prozessor. Zwischen Zen 2 und Zen 3 ergibt sich ein grober Performancegewinn von ca. 15-20%, je nach konkretem Vergleich sowie ob man gegenüber früherem X- oder XT-Modell rechnet. Dabei gewinnt Zen 3 oftmals dort hinzu, wo Zen 2 bisher schlecht lag – sprich, das Performance-Bild wird nochmals runder und die Anzahl der prinzipiell Intel liegenden Einzeltests fällt nochmals (erheblich) niedriger aus. Dies betrifft insbesondere die Disziplin der Office- und Adobe-Benchmarks, wo Intel bislang noch seine Stärken hatte, dort aber nunmehr auch durch Zen 3 auf die Plätze verwiesen wird (besonders eindrucksvoll zu sehen beim Test von Puget Systems).