Закрепившись с помощью архитектуры Zen 2 на плацдарме серверных процессоров, компания AMD планомерно стала разрабатывать пласт решений для рабочих станций, где ранее конкурентное давление Intel не позволяло надеяться на сколько-нибудь значимые результаты. И вот настала очередь мобильных платформ: ноутбуки на базе процессоров семейства AMD Ryzen 4000H должны прекратить фактическую монополию одного производителя.

По правде говоря, характеристики даже самых современных процессоров AMD по прежнему далеки от идеальных, если их оценивать по такому параметру, как латентность доступа к памяти. Но в 4000-й серии компания, не улучшая этот показатель, оптимизировала скорость отклика в условиях пониженного энергопотребления. Другими словами — вывела производительность CPU при питании ноутбука от аккумуляторных батарей на максимальный уровень.
Благодаря украинскому представительству ASUS у нас появилась возможность познакомиться с одной из платформ, где применение AMD Ryzen 7 4800H произвело своего рода сенсацию в плане производительности. У нас в гостях игровой ноутбук ASUS TUF Gaming A15 (по заводской кодификации — FA506IV).
С чем мы имеем дело?
Процессор
AMD Ryzen 7 4800H — это первый в мире 8-ядерный мобильный процессор, разработанный и выпущенный по 7-нм техпроцессу. Компания утверждает, что переход на передовую литографию экономит до 20% потребляемой электроэнергии. Эффективность Ryzen 7 4800H достигается за счет двухкартного увеличения количества транзисторов, уместившихся на полупроводниковом кристалле меньшей площади. Кроме того, удельная производительность 4000-й серии на каждый потребляемый ватт вдвое выше по сравнению с предыдущим поколением CPU.
Штатная тактовая частота AMD Ryzen 7 4800H составляет 2,9 ГГц с узаконенным разгоном до 4,2 ГГц. Номинальный термопакет процессора составляет 45 TDP, но декларируется возможность уменьшить это значение за счет схемных решений до 35 TDP.
За оптимальный режим работы чипа (и защиту его от перегрева) отвечает обновленная технология STAPM (Skin Temperature Aware Power Management). Она способна обеспечить резкий прирост производительности, перераспределяя вычислительную нагрузку. При этом процессор в состоянии комфортно удерживать такой форсаж, зная тепловые характеристики корпуса и маневрируя ими в известных пределах.

Кроме аппаратной оптимизации в AMD Ryzen 7 4800H реализован совершенно иной программный механизм управления энергосбережением. Понятно, что без ACPI здесь не обошлось, но в отличие от ранее используемого одномоментного Cstate, новое семейство использует многоступенчатый алгоритм экономии.

Новации в 4000-й серии имеют своей целью количественно (в четыре раза) улучшить разгонные возможности процессора, что достигается за счет следующих факторов:
- процессор учитывает предпочтения пользователя и готов обеспечить высокий уровень производительности даже за счет сокращения времени автономной работы (ниже мы увидим, что при полностью заряженном аккумуляторе это возможно и в щадящем режиме);
- процессор предоставляет планировщику операционной системы карт-бланш для управления потоками;
- UEFI и драйверы ставят условия, в рамках которых ОС может создавать типовые профили рабочих нагрузок;
- аппаратный мониторинг Ryzen Mobile 4000 в режиме реального времени отслеживает состояния своих систем (собственно, для этого и были имплементированы Model-Specific регистры MPERF и APERF, позволяющие предельно точно измерить тактовую частоту процессора);
- Power Management, анализируя все выше перечисленные входные воздействия, управляет состоянием процессора для достижения оптимальной производительности.
Ноутбук
Модель FA506 ноутбука ASUS TUF Gaming A15 поставляется на рынок в двух модификациях: с аккумулятором повышенной емкости C41N1906-1 и с штатной батареей. В последнем случае освобождается место для установки дополнительного SATA-накопителя.

Аккумуляторная батарея C41N1906-1 на 90 Wh не оставляет места для дополнительных устройств хранения, об этом напоминает пустующий SATA-разъем. На фотографии он отмечен стрелкой.
Автономный источник питания у ASUS TUF Gaming A15 управляется операционной системой через ACPI-функции, что открывает возможность следить за динамикой изменения его состояния. Для этого будем использовать Java-утилиту PowerInfo, которая детально информирует пользователя о своих характеристиках:

Кстати, через ACPI-интерфейс аккумулятор представляется, как ASUS A32-K55, что не совпадает с маркировкой на корпусе. Его реальная емкость без износа несколько выше заводской: 91,4 Wh вместо 90 Wh. Это, безусловно, обрадует потенциального покупателя.
Максимальная производительность
Оценим латентность DRAM, используя NCRB (NUMA CPU and RAM Benchmark). Наблюдать за питанием будем с помощью PowerInfo.

При питании ноутбука ASUS FA506 от сети мы получаем профиль его максимальной производительности в части доступа к оперативной памяти. С увеличением объема блоков, латентность AMD Ryzen 7 4800H вплотную приближается к отметке 90 нс, характерной для всех процессоров, исповедующих философию Zen 2.
Латентность доступа к памяти при питании от батарей
Рассмотрим производительность памяти AMD Ryzen 7 4800H при переходе мобильной платформы ASUS TUF Gaming A15 на батарейное питания. В отличие от предыдущего теста, когда ноутбук питался от внешнего адаптера, с переходом на автономное питание Charging Monitor утилиты PowerInfo сразу же демонстрирует естественное снижение уровня заряда (Actual Level) аккумуляторной батареи с 88,4 Wh до 86,7 Wh в процессе измерения латентности.

Сама же латентность до определенного момента вполне адекватно отражает переход в энергосберегающий режим: выход на отметку 350 нс свидетельствует о почти четырехкратном снижении производительности. Так до недавнего времени поступали все мобильные процессоры, экономя аккумуляторный ресурс.
Когда тест латентности уже был близок к завершению, Ryzen 7 4800H преподнес сюрприз: операционная система посчитала возможным форсировать производительность. На графике видно, что задержки при доступе к памяти вышли на ограниченном участке на «довоенный» уровень — 90 нс. Прежде, чем перейти к его анализу, заметим, что приведенный график — один из многих тестов, выполненных для самоконтроля.
Обратим внимание еще на один параметр, отслеживаемый монитором Charging Monitor утилиты PowerInfo. В данном случае — это Actual Rate, текущая скорость разряда аккумулятороной батареи (ее положительные величины соответствует зарядному процессу, а отрицательные — разряду).
От начала наблюдений Current Rate плавно снижался — нагрузка, создаваемая утилитой NCRB, истощала батарею ноутбука. В момент всплеска производительности Actual Rate просто свалился в крутое пике, удовлетворяя запросы AMD Ryzen 7 4800H.

Выполнив поставленную задачу, процессор вернулся к режиму энергосбережения, что видно по замедлению работы с оперативной памятью. Скорость разряда автономного источника питания при этом заметно снизилась. Завершение же энергоёмкого теста NCRB прошло с всплесками активности — компромисс между щадящим энергопотреблением и производительностью.
Итоги и выводы
Сопоставляя характеристики Ryzen Mobile 4000 с предыдущим поколением мобильных процессоров, можно отметить ряд улучшений, связанных с подъемом и снижением тактовой частоты, когда это необходимо, и длительным удержанием низкого энергопотребления. На них AMD обращает наше внимание, вводя в обращение специальный термин — резидентность (residency). Так, резидентность CPUOFF, т.е. способность удерживать это состояние, у процессоров типа Ryzen 7 4800H увеличилась, по сравнению с Ryzen Mobile 3000, почти в восемь раз. Теперь, согласно AMD, продолжительность CPUOFF составляет до 32%, что позволяют новому семейству процессоров 4000-й серии при выполнении приложений потреблять на 59% меньшую мощность, чем это делали предшественники.
В энергоэффективности Ryzen 7 4800H мы воочию убедились, оценивая латентность доступа к памяти. Пока электрохимия аккумуляторных батарей ноутбука «топчется на месте», единственный способ продлить автономность мобильной платформы — распределение мощности и резидентности состояний с низким энергопотреблением.