Как AMD Ryzen 7 4700U работает с памятью

Как AMD Ryzen 7 4700U работает с USB-шиной мы уз­на­ли, тес­ти­руя один из са­­мых по­­пу­­ляр­­ных USB-на­ко­пи­те­лей — GOODRAM UME3 128GB USB 3.0, но по­лу­чен­ные ре­зуль­та­ты вряд ли вне­с­ли что-то но­вое в ас­пек­те про­из­во­ди­тель­но­с­ти са­мо­го про­цес­со­ра. Его та­лан­ты в мно­го­по­точ­но­с­ти по­лу­чи­ли на­и­выс­шую оцен­ку у гей­ме­ров. Ос­та­лось раз­ру­шить ил­лю­зии или ук­ре­пить­ся в мы­с­ли, что но­вый AMD Ry­zen столь же эф­фек­ти­вен и в клас­си­че­ской од­но­по­точ­ной схе­ме. Экс­пе­ри­мен­ти­ру­ем с плат­фор­мой Zen­Book UM425.

Латентность кэш-памяти

Как следует из результатов работы CPUID (функция 8000 0005h), каждому ядру AMD Ryzen 7 4700U доступно 32 КБ кэш-па­мя­ти L1-уровня для хранения инструкций и столько же для обслуживания данных — всего 512 КБ на про­цес­сор­ный со­кет. Опе­ра­ции с L2-кэш используют больше пространства: функция 8000 0006h ра­пор­ту­ет о до­ступ­но­с­ти для од­но­го яд­ра 512 КБ ста­ти­че­ской па­мя­ти. Хотя кэш-память L3 представлена объемом в 8МБ, это про­ст­ран­с­т­во делится меж­ду двумя 4-х ядерными комплексами CCX (Compute Com­plex), а, зна­чит, при од­но­по­точ­ной нагрузке от­дель­но взя­тое про­цес­сор­ное ядро в состоянии оперировать толь­ко по­ло­ви­ной — всего лишь с 4МБ L3-кэш.

Представленный коллаж демонстрирует самый пессимистический прогноз на задержки в доступе к кэш-па­мя­ти про­цес­со­ра AMD Ryzen 7 4700U, который, кстати, содержит еще и графическое ядро Radeon Gra­phics. Это связано с тем, что за­ме­ры про­из­во­ди­тель­но­с­ти вы­пол­ня­ют­ся на базовой частоте 2 ГГц, хотя сам чип под­дер­жи­ва­ет ­уза­ко­нен­ный раз­гон ядер до 4,1 ГГц в зависимости от оценки своего состояния. На мак­си­му­ме ла­тен­т­ность всех уров­ней кэш будет, пусть и не в два раза, но существенно ниже.

Численные значения за­дер­жек со­став­ля­ют не более 1 нсек — для L1, от 2 до 3 нсек — для L2, от 7 до 14 нсек — для L3. От­лич­ный ре­зуль­тат!

Производительность оперативной памяти

Главное для современных процессоров — по­стро­е­ние эф­фек­тив­ных алгоритмов работы с оперативной па­мя­тью. Как водится, лучше всего оценить латентность доступа к RAM, сравнивая AMD Ryzen 7 4700U с бли­жай­шим кон­ку­рен­том, не­дав­но по­бы­вав­шим в лаборатории «Компостер 2.0» в составе ноутбука ASUS B9450F, — Intel Core i7-10510U.

Левый график отображает из­ме­ре­ние за­держ­ки на про­цес­со­ре Intel Core i7-10510U. Как видим, здесь с уве­ли­че­ни­ем бло­ка дан­ных, вплоть до выхода за пределы кэш-памяти, среднее значение латентности до­сту­па к DRAM составляет 83,2 наносекунды. Латентность же AMD Ryzen 7 4700U (правый график) в сред­нем не­сколь­ко выше — 95,6 нсек. Урав­но­ве­сить ре­зуль­та­ты можно взяв во внимание, что Intel по­ка­зал себя лучше на час­то­те 2339,4 МГц, в то время, как так­ти­ро­ва­ние AMD вы­пол­ня­лось час­то­той 1998,8 МГц.

Учитывая, что на быстродействие Core i7-10510U повлиял 15% прирост таковой частоты (по сравнению с про­цес­со­ром Ryzen 7 4700U), становится понятным его 13% уменьшение латентности. Другими словами, с уче­том весовых ко­эф­фи­ци­ен­тов AMD не хуже, а даже лучше на 1-2%. Приняв во внимание погрешности из­ме­ре­ния, будем считать, что победила дружба.

Подводя итоги

Одна из причин появления стереотипа о высокой ла­тен­т­но­с­ти памяти у AMD состоит в предпринятой ко­гда-то ра­нее по­пыт­ки скрыть NUMA-топологию для серверных процессоров, физически имеющих NUMA в пределах одного сокета. При этом плат­фор­ма «не сознается» в наличии NUMA, не пред­ос­тав­ляя со­от­вет­ст­ву­ю­щей то­по­ло­ги­че­ской ин­фор­ма­ции в таблицах ACPI. Это решение, возможно принятое под дав­ле­ни­ем мар­ке­то­ло­гов, привело к тому, что NUMA-оп­ти­ми­зи­ро­ван­ное при­ло­же­ние, не получая информации от OS API/ACPI, управляет выделением памяти без учета NUMA, что не по­зво­ля­ет ми­ни­ми­зи­ро­вать то­по­ло­ги­че­скую дис­тан­цию между про­цес­со­ром и системным ОЗУ. Итог за­ко­но­ме­рен — рост ла­тен­т­но­с­ти.

Адекватный сисадмин решает подобную проблему изменением одной опции CMOS Setup, а в по­тре­би­тель­ских про­цес­со­рах, являющихся одним NUMA-доменом, ее просто нет, хотя качество про­ек­ти­ро­ва­ния кон­т­рол­ле­ров па­мя­ти у про­цес­со­ров AMD сом­не­ний не вызывает.

И вот теперь процессоры Ryzen, если их сравнивать с семейством Core, не­из­мен­но де­мон­с­т­ри­ру­ют луч­шую мно­го­по­точ­ную про­из­во­ди­тель­ность. Од­но­по­точ­ность чипов Intel всегда оставалась последним ар­гу­мен­том в споре про­цес­сор­ных гигантов. Теперь процессоры AMD окончательно теряют имидж более де­ше­вой аль­тер­на­ти­вы про­цес­со­рам In­tel, преодолев этот разрыв и даже немного превосходя своих кон­ку­рен­тов.