CPU AMD Ryzen 7000 al debutto: con Zen 4 IPC e clock si impennano

Dopo una lunga attesa, e molte indiscrezioni emerse online nelle ultime settimane, AMD ha annunciato i nuovi processori Ryzen 7000 per sistemi desktop basati su architettura Zen 4. Sono 4 i nuovi modelli, appartenenti alle famiglie Ryzen 9, Ryzen 7 e Ryzen 5: altri ne arriveranno nel corso dei prossimi mesi.

Sono molte le novità che questi nuovi processori portano in dote, delle quali abbiamo del resto già parlato nel corso delle scorse settimane seguendo le indiscrezioni apparse online. La prima è una nuova piattaforma, quella socket AM5, dalla quale derivano nuove schede madri e ovviamente nuovi chipset. Il cambio di piattaforma è stato per AMD un passaggio obbligato per poter implementare le numerose nuove tecnologie che affiancano i processori Ryzen 7000 e che andranno a caratterizzare anche le proposte di prossima generazione degli anni a venire.

La nuova piattaforma è abbinata a memorie DDR5, grazie alle quali AMD ha potuto ottenere un sensibile incremento della bandwidth, oltre a controller PCI Express 5.0 integrato all'interno del processore. L'architettura Zen 4 è un'evoluzione di quella Zen 3 adottata dalle CPU Ryzen della serie 5000 per sistemi desktop: ha permesso di ottenere un incremento medio del 13% dell'IPC, a parità di frequenza di clock, rispetto a Zen 3 nelle tipiche applicazioni desktop. Per poter ottenere questo tipo di risultato, AMD ha inoltre utilizzato la tecnologia produttiva a 5 nanometri messa a disposizione dal partner TSMC, al quale è delegata la produzione delle nuove CPU.

Ma quali sono le specifiche tecniche principali di questi processori? Le abbiamo raccolte in questa tabella, a confronto con i corrispondenti processori della serie Ryzen 5000 ora in commercio (i prezzi sono quelli MSRP previsti per il mercato americano al debutto, tasse escluse).

Osservando le specifiche tecniche dei nuovi arrivati notiamo immediatamente un netto incremento delle frequenze di clock rispetto ai corrispondenti modelli della serie Ryzen 5000. Colpisce in particolare, per il top di gamma Ryzen 9 7950X, l'incremento nella frequenza di boost clock massima che è di 800MHz rispetto a quella di Ryzen 9 5950X ma notiamo come per tutte le CPU le frequenze di clock siano incrementate in misura considerevole, tanto nel base clock come in quello boost.

Non cambia il numero di core, tantomeno quello dei thread che possono essere processati in parallelo; la cache L3 rimane invariata per quantitativo per ogni processore mentre cambia la cache L2 che raddoppia per quantità. Altre differenze sono da rintracciarsi nel TDP: al momento la gamma 7000 non prevede modelli con consumo contenuto in 65 Watt, mentre il precedente limite di 105 Watt viene superato dalle CPU Ryzen 9 che si portano a 170 Watt di TDP. Da segnalare che queste CPU integrano una GPU al proprio interno: AMD non si è volontariamente soffermata su questo aspetto, rimandandolo ad un'analisi successiva, in quanto quelle annunciate sono CPU destinate a sistemi desktop di fascia alta e che per questo motivo saranno abbinate a schede video PCI Express.

Zen 4: aumentano l'IPC e le frequenze di clock

Con l'architettura Zen 4 AMD è stata capace di incrementare l'IPC, cioè il numero di istruzioni processate per ciclo di clock, in misura ragguardevole rispetto a quanto offerto con i processori basati su architettura Zen 3. Nei test interni con frequenza di clock fissa a 4GHz con 8 core e 16 thread attivi AMD ha registrato un incremento medio del 13% circa nel passaggio da Zen 3 a Zen 4, con margini che ovviamente variano a seconda del tipo di applicazione utilizzata.

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A tale risultato si è arrivati attraverso differenti innovazioni architetturali che hanno interessato la Cache L2, raddoppiata in quantitativo per ogni core, per poi passare all'Execution Engine, al Branch Predictor, alle unità di Load/Store e al Front End: è quest'ultimo l'elemento che ha concorso maggiormente all'aumento dell'IPC stando a quanto anticipato da AMD nella presentazione.

Oltre a questo incremento dell'IPC, AMD ha lavorato sull'architettura e sulla tecnologia produttiva per aumentare le frequenze di clock dei processori Ryzen 7000 in modo da accrescere ulteriormente le prestazioni. Come abbiamo visto nella tabella precedente, i valori tanto di base clock come di boost clock sono aumentati considerevolmente, permettendo di arrivare ad un incremento medio delle prestazioni in single threaded del 29% rispetto ai corrispondenti processori Ryzen della serie 5000.

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AMD ha fornito, nel corso della presentazione, vari dati prestazionali sui nuovi processori Ryzen 7000: come sempre in questi casi è bene ricordare che si tratta di misure riportate dal produttore, che dovranno essere poi verificate dai nostri test in laboratorio non appena avremo a disposizione le nuove CPU.

Il primo grafico mette a confronto Ryzen 9 7950X con Ryzen 9 5950X, il precedente top di gamma della famiglia, evidenziando un incremento delle prestazioni tanto con i giochi come con un pacchetto di software utilizzati per la creazione di contenuti. Merito di questi risultati l'incremento nell'IPC oltre ovviamente alle frequenze di clock più elevate.

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Il secondo grafico mette a confronto Ryzen 9 7950X con il processore Core i9-12900K, l'attuale top di gamma di Intel basato su architettura Alder Lake. In questo caso il confronto è con il benchmark V-Ray 5.x, con il quale il nuovo arrivato di AMD riesce ad ottenere un netto balzo in avanti delle prestazioni pari al 57% con un aumento del 47% nel rapporto tra prestazioni e watt consumati.

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Nel terzo grafico AMD mette a confronto il processore Core 9-12900K con la CPU Ryzen 5 7600X, una proposta di fascia mainstream caratterizzata da un prezzo di listino ben inferiore a quello della CPU Intel. Ne emerge un comportamento medio con videogiochi che è del 5% superiore rispetto a quello della CPU Intel, a testimoniare come le innovazioni in termini di IPC e di frequenza di clock massima abbiano profonde e positive ricadute sulle prestazioni con i videogiochi. Tutto questo, è bene ricordarlo, con impostazioni di risoluzione che non sono particolarmente spinte, viceversa gli FPS sarebbero influenzati dalla potenza della CPU in misura inferiore.

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Tra le novità architetturali implementate da AMD in Zen 4 troviamo anche il supporto AVX-512, che ha positive implicazioni prestazionali in ambiti di intelligenza artificiale e accelerazione delle elaborazioni tipiche del mondo HPC. La nuova gamma Ryzen 7000 permette di ottenere incrementi delle prestazioni sino a 1,3x nell'nT FP32 Inferencing con AVX-512, passando a un valore sino a 2,5x per nT Int8 Inferencing con AVX-512 VNNI. Le ricadute dirette sono importanti in ambito desktop ma lo saranno ancora di più per i processori EPYC di prossima generazione basati su architettura Zen 4.

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Nel complesso, AMD sintetizza le migliorie delle CPU Zen 4 rispetto a quelle con architettura Zen 3 con due metriche: un incremento delle prestazioni sino al 49%, a seconda dell'applicazione, con lo stesso valore di consumo e una riduzione del consumo sino al 62% a parità di prestazioni.

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Ritroviamo queste metriche anche in quest'ultima slide, che mette a confronto l'incremento delle prestazioni medie nel passaggio da Ryzen 9 5950X a Ryzen 9 7950X al variare del TDP del processore. Il balzo più grande è con un valore contenuto in 65 Watt, che limita la frequenza di clock massima e che permette di sfruttare meglio i benefici in termini di consumo propri della tecnologia produttiva a 5 nanometri con cui sono realizzate le nuove CPU.

La nuova piattaforma AM5

Come segnalato, i processori Ryzen 7000 necessitano di nuove schede madri dotate di socket AM5 e di una nuova famiglia di chipset. Del resto, la piattaforma socket AM4 ha debuttato sul mercato a fine 2016 ed è stata sfruttata da 5 differenti architetture di CPU costruite con 4 diversi processi produttivi, utilizzata da oltre 125 processori diversi e oltre 500 schede madri prodotte dai partner: di fatto la più longeva tra le piattaforme desktop apparse sul mercato.

Il socket AM5 è di tipo LGA, quindi integra al proprio interno i pin di contatto con il processore in numero di 1718; è costruito per poter assicurare una power delivery sino a 230 Watt così da lasciare spazio per incrementi nella potenza delle future generazioni di processori Ryzen qualora se ne presentasse la necessità. Il nuovo socket, abbinato alle CPU Ryzen 7000, supporta le periferiche PCI Express 5.0 ed è compatibile con la memoria DDR5 ma è compatibile con i sistemi di raffreddamento adottati con i processori AMD di precedente generazione basati su socket AM4, ovviamente a condizione che questi siano in grado di gestire il TDP dei nuovi processori e soprattutto il valore di 170 Watt delle due proposte Ryzen 9.

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Una delle novità delle piattaforme AM5 è la tecnologia AMD EXPO, EXtended Profiles for Overclocking: le memorie compatibili permettono di utilizzare in automatico le impostazioni di timing e frequenza di clock migliori per l'abbinamento con i processori Ryzen 7000, permettendo di incrementare le prestazioni complessive. AMD indica un aumento sino all'11% nelle prestazioni gaming alla risoluzione di 1080p, con una riduzione della latenza sino a 63ns. Al debutto queste memorie saranno disponibili in versioni sino a DDR5-6400, per poi spingersi oltre con l'evoluzione naturale dello standard DDR5.

A partire dal mese di settembre i partner di AMD renderanno disponibili sul mercato le prime schede madri socket AM5 basate sui chipset AMD X670 Extreme e AMD X670, seguite nel mese di ottobre dai modelli con chipset B650 Extreme e B650. Il chipset AMD X670 Extreme offrirà le opzioni più varie in termini di connettività, supportando con interfaccia PCI Express 5.0 tanto soluzioni di storage come le schede video in abbinamento al set di funzionalità per l'overclocking più spinto.

Il modello X670 manterrà supporto all'overclock e alla connettività PCI Express 5.0 per lo storage, integrando supporto opzionale per quello PCI Express 5.0 con le schede video. Per il modello AMD B650 Extreme troveremo supporto PCI Express 5.0 fisso per le periferiche di storage e opzionale per quelle grafiche, mentre il modello AMD B650 avrà supporto PCI Express 5.0 solo per gli SSD: entrambi i modelli B650 supporteranno l'overclock.

Uno sguardo al futuro: la roadmap AMD

Il debutto delle CPU Ryzen 7000 è solo il primo passaggio, per l'azienda americana, nel lancio della nuova generazione di processori. La gamma Zen 4 si svilupperà con altre due versioni, la prima delle quali sarà per le CPU dotate di tecnologia 3D V-Cache mentre la seconda è quella Zen 4c dedicata a specifiche versioni di processore EPYC dedicate agli ambiti cloud. Queste CPU vedranno l'utilizzo di tecnologia produttiva a 5 nanometri, adottata per le CPU annunciate quest'oggi, oltre a quella a 4 nanometri per alcune delle versioni: AMD non ha ufficialmente specificato per quali.

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A seguire, nel 2024, assisteremo al debutto dei processori basati su architettura Zen 5 con un'evoluzione speculare: Zen 5 per i processori desktop (e notebook), con evoluzione dotata di 3D V-Cache per sistemi desktop e server oltre alla declinazione Zen 5c che potremmo per certi versi definire custom in quanto rivolta a uno specifico target di sistemi. Per queste soluzioni la tecnologia produttiva evolverà ulteriormente, passando a quelle a 4 nanometri e a 3 nanometri.

Per ora non ci resta che attendere alcune settimane: il debutto commerciale di questi processori avverrà il prossimo 27 settembre, in concomitanza (o quasi) con la scadenza dell'embargo sui test prestazionali. Sarà in quel momento che pubblicheremo la nostra analisi prestazionale, confrontando queste nuove CPU con quelle Ryzen che le hanno precedute oltre che con le proposte concorrenti Core di Intel.