AMD Ryzen v notebooku

Po mnoha letech totální nadvlády Intelu se AMD vrátilo k výrobě použitelných mobilních procesorů. Ryzen 5 2500U je prvním, který si už můžete koupit v českých obchodech, a útočí přímo na nové Core i5-8250U. Oba procesory mají čtyři výpočetní jádra a TDP 15 W. Kde tedy uživatel pocítí rozdíl?

amd-ryzen-produkty

Několika Ryzeny jsem si hrál už začátkem roku, ale jak už to bývá, kvůli nedostatku času jsem se k blogu nedostal dříve (naštěstí si nikdo nestěžuje, že je článků méně než dříve…). Návrat AMD do segmentu mid- a high-endu mě mimořádně těší, protože konkurence je potřeba bez ohledu na to, které společnosti fandíte. Ostatně reakce Intelu na sebe nenechala dlouho čekat a dnes již jsou ceny jeho produktů pro stolní počítače nastaveny tak, aby nebyl rozdíl velký.

V případě notebooků je situace taková, že jediným zde dostupným procesorem je Ryzen 5 2500U jako konkurence k Core i5-8250U, nicméně ten ani na začátku nebyl zamýšlen jako levnější alternativa. Ceny notebooků (nejen v ČR) proto vychází téměř identicky pro AMD i Intelovskou variantu při zachování ostatních parametrů (RAM, SSD,…).

Výpočetní výkon

V průměru jsou na tom oba procesory velmi podobně a vzhledem k tomu, že míří do tenkých notebooků (TDP 15 W – mezní tepelný výkon), může se snadno stát, že větší rozdíl výkonu způsobí konkrétní návrh chlazení a nastavení thermal managementu od výrobce notebooku.

S AMD procesorem se mi do rukou dostal Acer Swift 3 (SF315-41), což je klasický 15,6“ notebook s IPS displejem a cenou okolo 20 tisíc s DPH. Dříve jsem již testoval variantu s Intelem a dedikovanou grafikou (SF315-51G), což mi dává skvělou příležitost otestovat rozdíl na jinak téměř shodném hardware. Oba počítače mají velmi podobné provedení chlazení (z hlediska odvodu tepla od procesoru) a dokonce je i stejně nastavené chování ventilátoru.

Dle očekávání má AMD nižší výkon při zátěži pouze jednoho jádra. Nejde totiž jen o architekturu výpočetních jader, ale také o schopnost správně využívat turbo, což je oblast, ve které Intel vede. Rozdíl však paradoxně není velký. Oba procesory se po čase ustálily okolo taktu 3,4 GHz a Intel nabídl v testech Cinebench o 5 % více výkonu. Podobně vychází i jiné testy.

Na notebookcheck se měření více méně shodovala i v dalších testech mezi zvolenými procesory. Našlo se ale i pár výjimek. Třeba ve výpočtu prvočísel vPrime 2.0x bylo AMD o 20 % rychlejší a při archivaci WinRARem zas Intel vyhrál o polovinu. Architektury jsou evidentně odlišné a je tu určitá závislost na tom, jak se program napíše.

Intel bude ve výkonu jednoho jádra možná ještě lepší u vyšších modelů, kde je závislost na turbu výraznější – v průměru byl nicméně rozdíl ve výsledcích na notebookcheck.net obdobný při srovnání Core i7-8550U a Ryzen 7 2700U. Když jsem zkoušel 65W (TDP) osmijádro AMD Ryzen 7 Pro 1700 v maličkém desktopu DELL Optiplex 5055 (mimochodem moc pěkný a neskutečně tichý stroj – bez ohledu na zátěž), byl výkon na jedno jádro prakticky shodný s mobilním čtyřjádrem.

Na Ryzenu mě těší, že se konečně vyřešil problém pomalého přístupu do vyrovnávacích pamětí (cache). Právě tam předchozí architektura od AMD výrazně ztrácela za Intelem a podepsalo se to na celkovém výkonu.

latence-cache-amd-2500u

latence-cache-intel-i7-4700hq

Nahoře: Přístup do jednotlivých úrovní cache se u Ryzenu 5 2500U výrazně zlepšil a AMD se za výsledky nemusí stydět.
Dole: Srovnání se starším Core i7-4710HQ (4. generace, Haswell)

Mile mě překvapilo chování Ryzenu v Benchmarku Sieve of Eratosthenes, na kterém občas v rámci odpočinku pracuju s kamarádem. Tento benchmark počítá prvočísla metodou, kterou prozrazuje už jeho název a dělá to maximálně optimalizovaně. Máme variantu pro různé procesory všech platforem, tak jak jsme je testovali v reálných strojích (x86, x86-64, ARM, PowerPC, Motorola 68k, MIPS, PA-RISC, Itanium, …), leckdy i s ručně optimalizovanou výpočetní části v Assembleru. Test pracuje na jednom jádře a výsledky jsou zajímavé spíše na starších procesorech. Charakter zátěže se nicméně podobá úlohám jako indexování, parsování XML a podobně. S vypnutým turbem a přepočtem na cykly procesoru (tj. nezávisle na frekvenci) podala architektura Ryzenu lepší výsledek než nové Intely (zde konkrétně desktopový, protože na mobilním nebylo možné ve firmware Aceru snadno vypnout turbo; architektura je nicméně shodná).

Ve vnitřním cyklu testu se pokaždé musí provést osm operací (čtení z paměti, několik aritmetických úkonů, zápis do paměti, skok), a zatímco Intel umí takovou věc optimalizovat v průměru na 3,7 taktu, Ryzen se dostal na pouhé 2 takty. Ne, že by fakticky jeden průchod vnitřním cyklem programu mohl trvat dva takty – znamená to, že procesor dokázal spekulativně spustit instrukce z následujících průchodů cyklu spolu s průchodem prvním. Instrukce vnitřku cyklu si předávají mezivýsledky a musí běžet jedna po druhé, ale instrukce z následujícího průchodu na tom právě prováděném nezávisí, takže mohou běžet zároveň. Pokud tedy procesor zvládne v průměru osm instrukcí za dva takty, musí cyklus rozvinout o čtyři kroky vpřed a tyto pak provádět zároveň. Pozoruhodná je hloubka spekulace – přes tři skoky a tři zápisy do paměti a následná tři čtení z paměti – to u starších super-skalárních procesorů nebývalo.

sieve-amd-intel

V případě zátěže více jader mobilní Ryzen těsně vede nad ekvivalentním Core. Rozdíl nicméně opět není velký. Někde vyšlo téměř 10 %, někde jen 3 %, což nestojí za řeč. AMD kupodivu zvládalo při zátěži všech jader fungovat na vyšším taktu než Intel (2,6 GHz vs. 2,4 GHz), což bude nejspíš hlavní důvod rozdílu.

cb11cb11-nvidia

Z hlediska návrhu vektorových jednotek používaných u (některého) moderního vědeckého softwaru zvolilo AMD odlišný přístup než Intel. Zatímco spotřební procesory Core mají dvě 256-bit jednotky AVX2, AMD má pouze dvě 128-bit SSE jednotky s podporou FMA (fused multiply-add), které se umí spojit a vykonávat AVX2 instrukce (dohromady jako jedna jednotka). Teoretický špičkový výkon na takt je tedy poloviční, nicméně Intelovské procesory musí při masivním využívání AVX snižovat takt. V reálu je výkon u Intelu vyšší, ale je to spíše o desítky procent, pokud se budeme bavit o perfektně optimalizovaném kódu na mobilním procesoru. Záleží ovšem také na povaze úlohy, protože rozdíl se může snadno úplně smazat, když bude úzkým hrdlem komunikace s pamětí.

Grafický výkon

Silnou stránkou mobilního Ryzenu má být integrovaná grafika Radeon RX Vega 8. Právě tu propaguje AMD jako zásadní důvod, proč má smysl zvolit řešení od něj. Integrovaná Vega je výkonnější než jádra Intel HD, a tedy celá myšlenka není nabídnout levnější čip než Intel, ale nabídnout za stejnou cenu více grafického výkonu (a podobný výpočetní výkon).

Tuto filosofii přebrali i výrobci. U Acer Swift 3 to přibližně vychází na stejnou cenu srovnatelných konfigurací s Ryzenem 5 a Core i5 bez dedikované grafiky. Příplatek za dedikovanou grafiku (NVIDIA GeForce MX150) jsou u Intelovské verze dva tisíce korun, což je typický rozdíl i pro jiné notebooky.

Výkon je oproti Intelu vyšší o 80-100 %, což je skvělá hodnota, která posouvá integrované jádro nad úroveň dobíhajících low-end dedikovaných čipů. Aktuálním králem low-endu je ale NVIDIA GeForce MX150, která hranici posunula a ve srovnání s ní ztrácí integrovaná Vega 8 v herních testech 25-30 %. V testech, které svědčí NVIDII (přehnaná teselace) klidně 40 %.

3dmark-amd-vega8

3dmark-nvidia-mx150

3dmark-intel-hd

3D Mark Fire Strike (DirectX 11) – nahoře Vega 8, uprostřed GeForce MX150, dole Intel UHD620

I kdyby uměla samotná Vega 8 nabídnout v grafických benchmarcích stejný výkon, je potřeba brát v potaz také TDP. AMD i Intel mají pro procesory této třídy nastavené TDP 15 W. Díky Turbu jsou obvykle schopné pracovat na vyšší hodnotě někde u 23 W. Pokud však pracují s integrovanou grafikou, je toto mezní teplo rozdělené mezi výpočetní a grafickou část procesoru.

V případě GeForce MX150 se bavíme o více než 20 W (TDP) určených jen pro grafiku bez ohledu na nároky procesoru. Dedikovaná grafika tak není omezovaná zátěži procesoru, zatímco integrovaná omezuje výkon, pokud procesor musí dělat také něco jiného. V praxi je situace o něco složitější – většinou jsou procesory nastaveny tak, aby grafice dávaly prioritu (očekává se, že většinou je beztak tou hlavní brzdou), čímž se minimalizuje dopad ve hrách, které kombinují oba typy zátěže. V případě dedikovaných řešení sice není TDP na úrovni čipů sdílené, ale mnohdy je sdílené chlazení – pokud se chlazení dostane na své limity, musí procesor i grafika stejně snížit výkon. To se ostatně v mnoha noteboocích děje. U integrované grafiky je ale dopad vždy větší.

Grafika nabízí takt až 1,1 GHz, nicméně grafická zátěž náročným FurMarkem snižuje takt na 800 MHz. Pokud jsem zapnul grafickou část FurMarku dohromady s výpočetní zátěží všech jader procesoru, klesl takt grafiky na pouhých 350 MHz – tedy méně než polovinu původního výkonu.

wp12-amd

wp12-nvidia

Vysledky SPEC viewperf 12: nahoře Vega 8, dole GeForce MX150.

Příjemně mě překvapilo chování v profesionálních OpenGL CAD/CAE programech. Vega 8 se chovala podobně jako MX150 (na rozdíl od Intelu, který některé testy ani nezvládá správně vykreslit). Někde vyhrála jedna grafika, někde druhá. Celkově ale příplatek za MX150 nemá smysl, pokud jde o CAD/CAE nasazení.

Chlazení a spotřeba

Nároky na chlazení mají oba procesory stejné. Není divu – základní TDP je stanoveno na stejnou úroveň a maximální TDP (turbo) je také podobné. Proč tomu tak je, není těžké domyslet. Náhoda to není.

AMD mělo velký problém, když Intel přešel na úsporné 15W procesory. Čipy od AMD mohly fungovat i na 35 W TDP, jenže běžné notebooky, kam je výrobci dávali, měly chlazení dimenzované na Intelovskou verzi (15 W TDP). Ve výsledku se tedy muselo TDP snížit, aby se notebook nepřehříval. Tím pro změnu značně utrpěl celkový výkon procesoru, který už tak za moc nestál.

Rozdíl mezi Ryzenem a Core přece jen nějaký je. Týká se spotřeby při „nicnedělání“. Intel umí mnohem lépe optimalizovat běh, aby snížil spotřebu na minimum. Předpokládám, že tomu pomáhá i souhra s operačním systémem, o které zatím u Ryzenu trochu pochybuju.

Při úplném nicnedělání je spotřeba stroje s Core i5 o 36 % nižší, a úměrně tomu je delší výdrž na baterii (12,7 h vs. 8,1 h). Rozdíl by byl pochopitelně menší v počítači, který sám o sobě je žravější, ať už kvůli lepším reproduktorům, nebo displeji s vysokým rozlišením. Rozdíl daný Ryzenem proti Intelu přibližně odpovídá rozdílu mezi konfiguracemi jednoho notebooku s full-HD (1920×1080) a UHD (3840×2160) displejem.

Rozdíl spotřeby se snižuje v reálném nasazení. Běžná práce s webovými aplikacemi, Office a zapnutou wifi znamenala rozdíl méně než 25 % (9 h vs. 7 h). V plné zátěži už rozdíl není žádný.

Závěrem

AMD Ryzen 5 2500U je důstojnou konkurencí Core i5-8250U. Je možné ho osadit do stejných notebooků, vyzařuje podobné množství tepla a nabízí srovnatelný výpočetní výkon. Výhodou je vyšší grafický výkon integrované grafiky (který však překoná jen dobíhající low-end dedikované čipy) a kompatibilita na úrovni dedikovaných Radeonů.

Notebook s Ryzenem je vhodný nejen pro fanoušky značky, kteří už kvůli své náklonnosti nemusí obětovat spoustu výkonu, ale může být i objektivně zajímavější volbou. Celkově vnímám jeho výhodu hlavně ve chvílích, kdy někomu výkon a kompatibilita integrovaného řešení Intel HD nestačí, ale nechce platit nic navíc za dedikovaný čip. Další možností je, že by i zaplatili něco navíc, ale zajímá se o notebooky, kde není pro dedikovanou grafiku ani dost místa.

Jako určitou výhodu by šla brát možná i větší bezpečnost, protože Ryzen je proti nedávno odhaleným útokům (meltdown, spectre) odolnější než současné generace Core. To jsme si ostatně v praxi i ověřovali a důvodem bude odlišný způsob spekulativního vykonávání kódu, který znesnadňuje už základní myšlenku útoků.

Velkou výhradu mám směrem ke spotřebě čipu při nečinnosti. Ryzen totiž neumí snížit spotřebu tak drasticky jako moderní Core, což v praxi při on-line kancelářském použití znamená čtvrtinu výdrže dolů. Z hlediska výdrže je tedy vhodnější vzít raději Intel Core v kombinaci s dedikovanou grafikou. Grafiky jsou dnes stejně v drtivé většině případů přepínatelné, a když je čip odpojený od napájení, neliší se spotřeba od notebooků, které jej nemají vůbec.

Ryzen tedy není univerzálně lepší volbou. Dokonce vzhledem ke stejné ceně (a omezené nabídce notebooků s ním) bude zatím alternativou jen pro malé množství zákazníků. Další zádrhel je nejspíš i pošramocená pověst značky na poli procesorů. Pokud si však teď nějaký notebook s Ryzenem koupíte, nebudete to muset považovat za chybu, a to je taky fajn.

Komentáře k článku

  1. 1. Zacker  18.2.2018  13:42:02

    Jak je na tom Vega s hardwarovou akcelerací přehrávání videa ve VP9 ?
    Moc transparentních informací k tomu nikdo nepublikoval.

    Od doby, co začalo YouTube VP9 tlačit mi to přijde z pohledu hlučnosti a spotřeby při přehrávání jako docela podstatná funkčnost.

    BFU určitě nebude řešit pluginy do prohlížeče kvůli fallbacku na H.264

  2. 2. swarm  18.2.2018  20:39:37

    [1] Dle wikichip tam podpora VP9 je pro dekódování @1080p 4:2:0 při 240 fps, resp. @2160p 4:2:0 při 60 fps. To by mělo pro youtube stačit.

    Když jsem se před pár měsíci setkal s lidmi z AMD ohledně serverových CPU, tak říkali, že věci na wikichip ohledně všech Zenů až na několik drobností odpovídají realitě, takže já bych tomu věřil.

    https://en.wikichip.org/wiki/amd/ryzen_5/2500u

  3. 3. Jan Olšan  20.2.2018  17:01:05

    [1]
    Neměl jsem to možnost vyzkoušet, ale hardware tam na to je, a zřejmě by to mělo být nějak už exponované i v ovladačích. Nicméně zatím se ten hardwarový dekodér údajně používá jen v v prohlížeči Edge, ne v Chrome (což bude IMHO záležitost kódu Chrome, možná mají nějaké whitelisty nebo je potřeba nějaká explicitní podpora ve frameworku, který k dekódování používají). Firefox nevím.

    Zdroj: https://forums.anandtech.com/threads/amd-ryzen-5-2400g-and-ryzen-3-2200g-apus-performance-unveiled.2533111/page-69#post-39306741

  4. 4. Pavel Kouřil  26.2.2018  22:28:17

    Jaký může být cca rozdíl mezi Ryzenu s integrovanou Vegou v porovnání s laptopovou Intel i5 a RX 550? Konkrétně, rozhoduji se mezi E480 a E485, a nevím, zda počkat na E485, nebo ten rozdíl ve výkonu bude propastný (a údajné přehřívání/slabší baterii to stejně nevyřeší).

    Další možnost je počkat na (podle mě na zajímavé) čipy Intel + Vega (s extra HBM pamětí); ty nicméně podle všech zatím známých informací budou pouze v 15″ noteboocích a nejspíš v uplně jiné cenové kategorii? Každopádně doufám, že se brzy čipy ve stylu Intel + Vega dostanou i do menších notebooků. :/

  5. 5. swarm  8.3.2018  11:29:56

    [4] Pokud se rozhoduješ mezi Ryzenem s integrovanou grafikou a i5 s RX550, tak druhá možnost bude pochopitelně lepší (až na cenu). Výkon grafiky bude větší a díky možnosti tu druhou grafiku i vypnout, bude také nižší spotřeba při nenáročné kancelářské práci. O Ryzenu má podle mě smysl uvažovat vždy jen proti Core iX bez dedikované grafiky a celé se to točí jen okolo toho, zda upřednostníš větší výkon integrované grafiky, nebo větší výdrž při nenáročných činnostech.

    Intel+Vega vypadá zajímavě. Já tomu celkem fandim. Myslim, že by to klidně mohlo trochu pohnout s NVIDIÍ, která teď byla v notebookových grafikách v podstatě jediný seriózní hráč. Slabší verze má výkon jako 1050 a silnější jako 1060. Podle mě není důvod, aby se ta slabší objevila i v nějakých 14″ strojích. Ostatně i dneska umíme 1050 Ti narvat do relativně tenkých notebooků.

    Je jen otázkou, jestli se takové stroje objeví v první vlně…


Napsat komentář