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IPC 大勝!AMD Ryzen 9 5900X、Ryzen 5 5600X 處理器評測開箱

全新 Zen 3 微架構效能曝光,IPC 大進步

Labbie by Labbie
2020-11-05
in 評測開箱, 處理器
1
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IPC 大勝!AMD Ryzen 9 5900X、Ryzen 5 5600X 處理器評測開箱

AMD 正式推出 Zen 3 微架構代號 "Vermeer",最重要的 IPC 比起上世代提升 19% 效能,更是目前市場上最強的遊戲處理器,單核心壓勝 Intel 處理器,目前 UH 收到第一波測試型號是 AMD Ryzen 9 5900X、AMD Ryzen 5 5600X,分別是 12 核 / 24 緒 和 6 核 / 12 緒 的規格,這次會使用 Intel Core i9-10900K、Intel Core i5-10600K、AMD Ryzen 9 3900XT 和 AMD Ryzen 5 3600XT 進行各方面的對比測試。

All new AMD Zen 3 微架構
  • 全新 Zen 3 微架構
  • Ryzen 9 5900X 和 Ryzen 5 5600X 實際外觀
  • 為何 Zen 3 單 CCD 的處理器,記憶體寫入只有一半速度呢?
  • Ryzen 9 5900X 和 Ryzen 5 5600X 實測數據
  • Cinebench R20
  • AIDA64 Benchmark
  • Blender Benchmark
  • x264 Benchmark
  • V-Ray Benchmark
  • 3DMark Time Spy CPU
  • PugetBench for Premiere Pro
  • AAA 遊戲 FPS 測試
  • 燒機溫度測試與功耗觀察
全新 Zen 3 微架構

AMD Zen 3 微架構是由 Zen 2 微架構進化然後整個重新設計而來,強調更好的單核心效能,原生 8 核心的 CCD,讓每個核心和快取有更低的延遲,提供市場上桌上型電腦最佳功耗比,每一瓦特功耗可以獲得過多的效能。採用 TSMC 7nm N7 進步製程,內建 41.5 億個電晶體,晶片尺寸約為 80.7mm²,接觸點數一樣是 1,331 隻針腳。

Zen 3 的三大重點:最佳性能、低延遲、高效率。
Zen 3 的三大重點:最佳性能、低延遲、高效率。
Zen 3 架構整體架構圖。
Zen 3 架構整體架構圖。
  • 單一 CCD 8 核心晶片設計
  • 單一 32MB L3 快取設計
  • 大幅減低 Core to Core 延遲 (核心和核心)
  • 大幅減低 Core to Cache 延遲 (核心和快取)
  • Core to Cache Ring System
  • Execution 引擎 10 issues per Cycles
  • 強化 Front-end Fetch、Pre-Fetch
  • 增加 Branch Predictor Bandwidth 頻寬
  • 加大 L1 Branch Target Buffer
  • 加大 Integer window
  • 加大 Floating Point 浮點運算 Bandwidth 頻寬
  • 加大 Load/Store Bandwidth 頻寬
  • 更快的 Floating Point FMAC

Zen 3 微架構全面改善了 Front-end,白話一點說就是做出前端快速的 X86 指令集反應,分支預測器減少錯誤造成的延遲,使用者會直接感受到更低延遲、更大量的 x86 指令集吞吐量,讓處理器的 SMT 同步多線程運算效率提升。還有一點 Floating Point 浮點運算也加大了頻寬,讓 Floating Point 浮點運算效能更棒。

Execution 引擎的多工處理能力,AMD Zen 3 微架構有獨立的 Integer window 和 Floating Point 浮點運算,都有獨立的通道和入口,電晶體和面積增加,多工能力高度提升, 更進一步提升 SMT 同步多線程運算效率,比 Intel 的 Intel Hyper-Threading 更強悍。

Load / Store 訪存單元,更高的頻寬,更多的訪存 ops,提升整體資料吞吐量,讓 Execution 引擎減低閒置及延遲,整體的快取子系統與上一代提升相當有感,玩家從記憶體的延遲就可以感受到威力。

Zen 3 微處理器架構三大新設計,讓整體 IPC 提升 19%。
Zen 3 微處理器架構三大新設計,讓整體 IPC 提升 19%。
Zen 2 與 Zen 3 架構比較圖。
Zen 2 與 Zen 3 架構比較圖。
以往 Zen 2 一組 CCD 裡面有兩組 CCX,兩組 CCX 有各自的 16MB L3 快取,Zen 3 一組 CCD 只有一組 CCX,可以直接使用 32MB L3 快取,沒有 CCX 之間的溝通延遲,所以 Zen 3 大大減低延遲。
以往 Zen 2 一組 CCD 裡面有兩組 CCX,兩組 CCX 有各自的 16MB L3 快取,Zen 3 一組 CCD 只有一組 CCX,可以直接使用 32MB L3 快取,沒有 CCX 之間的溝通延遲,所以 Zen 3 大大減低延遲。

這次 Zen 3 微架構變成了單一 CCD 搭配 32MB L3 快取設計,透過 Ring Bus 可以讓核心對核心和核心對快取更加直接,延遲就可以大大減少,這種嶄新的 Soc 架構可以帶來 1080P 遊戲提升 26% 效能,以往有些對於 CPU 延遲敏感的遊戲更有超過 40% 的效能提升。關於CCD 組合方式,12 ~ 16 核心型號採用 2 組 7nm CCD + 1 組 12nm cIOD 配置。

一組 CCD 搭配 cIO die 的情況。
一組 CCD 搭配 cIO die 的情況。
兩組 CCD 搭配 cIO die 的情況。
兩組 CCD 搭配 cIO die 的情況。
AMD Ryzen 5000 系列處理器
Ryzen 9 5900X 和 Ryzen 5 5600X 實際外觀

這次的 AMD Ryzen 5000 系列處理器,大多數都沒有內附散熱器,唯一有附 Wraith Stealth 散熱器的只有 Ryzen 5 5600X,雖然粉絲們真的能理解這麼棒、效能這麼好的處理器需要以高階風冷、或是水冷壓制,但是幽靈扇也是信仰配件啊!再來是包裝沒有太大的亮點,最初看到圖片覺得很特別,以為會有嚇死的人特殊設計,結果軟軟的盒子小小令我們失落了啦~ 畢竟這次遠遠超越 Intel 很多很多,希望 AMD 可以多給粉絲們一些驚喜。不過值得開心的是,台灣目前售價比起以往的鬼島匯率看來,還是可以喊一下真香。

CPU Cores/threads base clock boost clock Cache
Ryzen 9 5950X 16C/32T 3.4 GHz 4.9 GHz 72MB
Ryzen 9 5900X 12C/24T 3.7 GHz 4.8 GHz 70MB
Ryzen 7 5800X 8C/16T 3.8 GHz 4.7 GHz 36MB
Ryzen 5 5600X 6C/12T 3.7 GHz 4.6 GHz 35MB
CPU TDP Cooler Launch Price
Ryzen 9 5950X 105W N/A 799 USD
Ryzen 9 5900X 105W N/A 549 USD
Ryzen 7 5800X 105W N/A 449 USD
Ryzen 5 5600X 65W Wraith Stealth 299 USD
這次 Ryzen 5000 的包裝有金屬髮絲紋的質感。
這次 Ryzen 5000 的包裝有金屬髮絲紋的質感。
外觀跟 AM4 的 Ryzen 沒有太大差異。
外觀跟 AM4 的 Ryzen 沒有太大差異。
Ryzen 5 5600X 和 Ryzen 9 5900X 都是 1,331 隻針腳,廢話 AM4 不會變。
Ryzen 5 5600X 和 Ryzen 9 5900X 都是 1,331 隻針腳,廢話 AM4 不會變。

為何 Zen 3 單 CCD 的處理器,記憶體寫入只有一半速度呢?

關於記憶體寫入少一半的原因,只要是單 CCD 的型號都會發生,6 和 8 核心的型號都有,例如 Ryzen 5 5600X、Ryzen 7 5800X。
頻寬上 CCD 與 cIOD 之間的頻寬為 32Byte/c,工作頻率為 FCLK 頻率,一般情況等於記憶體的實際工作頻率 (非 DDR 頻率),但實際可以自己以 33Mhz 為步進手動調整,在 3200MHz 的記憶體頻率頻寬為 51.2GByte/s。
大家有看到記憶體的延遲變很低,下圖的 Ryzen 9 5900X 套用 DDR4-3600 / CL14 記憶體,延遲只有 58ns。

Ryzen 9 5900X CPU 相關資料與記憶體和快取測試數據。
Ryzen 9 5900X CPU 相關資料與記憶體和快取測試數據。

而 cIOD 內部,DF 與記憶體控制器之間,頻寬也是 32Byte/c,工作頻率為 UCLK 頻率,這部分頻率和記憶體直接掛鉤,可以設定為 1:1 記憶體工作頻率,也可以設為 1:2 記憶體工作頻率,這種設定減小了記憶體跑高頻時給記憶體控制器帶來的壓力,以 3200MHz 的記憶體使用 1:1 的話,頻寬剛好是 51.2GByte/c,和雙通道記憶體頻寬一致,但如果使用 1:2 的設定則只有實際記憶體的一半,基本上 1:2 模式除了可以把記憶體頻率超高之外,實際上沒有幫助。

Ryzen 5 5600X CPU 相關資料與記憶體和快取測試數據。
Ryzen 5 5600X CPU 相關資料與記憶體和快取測試數據。
測試平台設置和實測數據
Ryzen 9 5900X 和 Ryzen 5 5600X 實測數據

測試主要是透過 BC1 裸測平台進行,AMD 和 Intel 兩方記憶體設置都是套用 XMP 設定 DDR4-3600,Intel 平台有解開功耗封印,室溫 25 度上下,沒有直吹測試平台,沒有更動任何其他設定。每一顆處理器都是預設頻率 Stock。

全部的測試數據都是 2020 年 11 月份重新測得,不用過去舊數據。
測試平台
處理器: AMD Ryzen 9 5900X
AMD Ryzen 5 5600X
AMD Ryzen 9 3900XT
AMD Ryzen 5 3600XT
Intel Core i9 10900K
Intel Core i5 10600K
主機板: ROG Crosshair VIII FORMULA 2311
ROG Strix Z490-A Gaming 0707
記憶體: G.SKILL Trident Z Neo DDR4 3600 CL14 8GB*2
顯示卡: MSI GeForce RTX 3080 GAMING X TRIO 10G
儲存: XPG GAMMIX S50 1TB
機殼: STREACOM BC1
電源供應器: FSP Hydro G PRO 1000W
散熱器: ROG Strix LC 240 RGB
顯示器: VG289Q

Windows 10 Pro 20H2
NVIDIA GeForce Game Ready 456.71 DCH 驅動程式
關閉休眠
設定高效能
關閉防毒

Cinebench R20

Cinebench R20 是一個使用 CPU 做渲染的測試軟體,有單核心和多核心的測試,分數愈高越強。Ryzen 9 5900X 單核心可達 638 pts。

Zen 3 就算是 Ryzen 5 5600X,分數也是大大超越 Intel。
Zen 3 就算是 Ryzen 5 5600X,分數也是大大超越 Intel。
多核心重磅碾壓 Intel。
多核心重磅碾壓 Intel。
AIDA64 Benchmark

CPU PhotoWorxx 是測試處理數位照片性能,CPU AES 是使用 AES 數據加密測量 CPU 性能,CPU ZLib 是測量處理器和記憶體子系統性能,CPU SHA3 以第三代安全雜湊演算法運算測量 CPU 性能。測試的數字越大越強,有部分測試因為 Zen 3 新架構,分數會較低。

CPU PhotoWorxx。
CPU PhotoWorxx。
CPU ZLib。
CPU ZLib。
CPU AES。
CPU AES。
CPU SHA3。
CPU SHA3。

FPU SinJulia 測量擴展精度浮點性能,FP64 Ray-Trace 測試通過使用 SIMD 增強光線跟踪引擎計算場景來測量雙精度 (也稱為 64 位元) 浮點性能,FP32 Ray-Trace 測試通過使用 SIMD 增強光線跟踪引擎計算場景來測量單精度 (也稱為 32 位元) 浮點性能。

FPU SinJulia。
FPU SinJulia。
FP64 Ray-Trace。
FP64 Ray-Trace。
FP32 Ray-Trace。
FP32 Ray-Trace。
Blender Benchmark

Blender 是一款開源的跨平台全能 3D 動畫製作軟件,提供從建模、動畫、材質、渲染、到音源處理、影片剪輯製作解決方案。
使用 Blender 官網上的 benchmark,有 6 個 3D 渲染測試場景 bmw27、classroom、fishy_cat、koro、pavillon_barcelona、victor。
裡面單位是秒數,越低代表處理器越強。Ryzen 9 5900X 和 Ryzen 5 5600X 在這些測試項目都樂勝 Intel 處理器。

bmw27。
bmw27。
classroom。
classroom。
fishy_cat。
fishy_cat。
koro。
koro。
pavillon_barcelona。
pavillon_barcelona。
victor。
victor。
x264 Benchmark

針對 1080P 下,處理器 x264 影音轉檔的速度測試,FPS 越高越好。

x264 Benchmark。
x264 Benchmark。
V-Ray Benchmark

V-Ray是一種渲染引擎,它使用全局照明算法,包括路徑跟蹤,光子映射,輻照度映射和直接計算的全局照明,測試跑分越高越好。

V-Ray Benchmark。
V-Ray Benchmark。
3DMark Time Spy CPU

針對 Time Spy 裡面的 CPU 測試分數作為基準點,分數越高越好。這項目 Core i9-10900K 是最高分。

3DMark Time Spy CPU 分數。
3DMark Time Spy CPU 分數。
PugetBench for Premiere Pro

Adobe Premiere Pro 2020 的執行 Benchmark 專案測試,分數越高越好。

PugetBench for Premiere Pro。
PugetBench for Premiere Pro。
AAA 遊戲 FPS 測試

1080P 遊戲 FPS 測試,特效 MAX、關閉 Sync,DX12 優先、不開 DLSS 和光追,這次 AMD Ryzen 5000 的遊戲表現真的是很誇張耶,不愧變成最佳遊戲處理器。

Shadow of the Tomb Raider 古墓奇兵:暗影

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Gears 5 戰爭機器 5

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Horizon Zero Dawn 地平線 期待黎明

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FAR CRY 5 極地戰嚎 5

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Assassin's Creed Odyssey 刺客教條:奧德賽

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燒機溫度測試與功耗觀察

溫度測試,AIDA64 燒機 60+ 分,溫度觀察點 CPU Die (AMD) 和 CPU Packed (Intel)。都是使用相同散熱器,相同的風扇轉速。使用外掛的功耗儀觀察功耗數值,整機燒機功耗。

功耗,單位瓦特 (W)。
功耗,單位瓦特 (W)。

補充一下燒機時候每顆處理器的頻率,R9 5900X 4.5GHz、R5 5600X 4.4GHz、R9 3900XT 4.0GHz、R5 3600XT 4.1GHz、i9-10900K 4.9GHz、i5-10600K 4.5GHz。

單位攝氏。
單位攝氏。

Ryzen 9 5900X、Ryzen 5 5600X 簡易超頻測試

超頻的設定大概說明一下,開 XMP 套用記憶體 DDR4-3600,兩個處理器都是設定全核心倍頻 48x,Ryzen 9 5900X 電壓設定 1.45v,Ryzen 5 5600X 電壓設定 1.35v,兩個處理器都可以跑連續 10 次 Cinebench R20。

看到這超頻分數不香嗎?
看到這超頻分數不香嗎?

Ryzen 9 5900X 多核心分數 8399 變成 9495 pts,Ryzen 5 5600X 多核心分數 4375 pts 變成 4836 pts,比較有趣的是 Ryzen 9 5900X 單核心分數變低了,從 638 pts 變成 622 pts,但是 Ryzen 5 5600X 單核心從 599 pts 變成 622 pts,這意味著如果沒有超過 6 核心需求用戶,可以選擇 Ryzen 5  5600X 全核心超頻,讓單核心可以超越 600 pts。
目前 FCLK 都可以達成 1 : 1,測試中的就是 FCLK 1800MHz,更高的 FCLK 後續會再 Ryzen 9 5950X 有更多記憶體超頻測試。


UH 推薦大家買全新 Ryzen 5000 處理器嗎?

UH 一路和 AMD Ryzen 一路成長過來,經歷過無數的測試,Zen 3 微架構真正讓我們感到超級感動,過去 AMD 主打多核心策略,讓對手 Intel 不得不放棄堅守 4 核心處理器,也因為 AMD 讓 Intel 推出更多核心的處理器。就在此時此刻,以往單核心 IPC 效能無法達到的境界,透過 Ryzen 5000 系列處理器實現了,Zen 3 與初代 Zen 處理器效能提升了 41%!最後我們要說出為何要購買 AMD Ryzen 5000 系列處理器的理由,當然是更好的 IPC 效能提升、完整的 PCIe 4.0 支援、記憶體更高的超頻體驗、更低的延遲、更高的 CP 值,真香~~~ AMD YES!

AMD Ryzen 9 5900X & AMD Ryzen 5 5600X 獲得 UH 編輯推薦獎。
AMD Ryzen 9 5900X & AMD Ryzen 5 5600X 獲得 UH 編輯推薦獎。

AMD Ryzen 9 5950X vs. AMD Ryzen 9 3950X 兩代旗艦對比評測

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UNIKO's Hardware 網站總編輯,深愛 PC 文化、電腦相關資訊、專注於創作優質評測文章。 掉進電腦世界的兔子麻麻,沒有放棄人生的車手,永遠的光之戰士。 車車是人類最好的朋友,初音是我老婆,主推瑪琳,偽娘最高。 每天都要摸各種電腦零組件、看動畫、蒐集老婆、玩 Final Fantasy XIV。

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