AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

AMD CPU尚存两处软肋

AMD的Ryzen香不香?Ryzen3、Ryzen5、Ryzen7、Ryzen9几个款式任你选,随便拉出来一款都是能刚能挑的角色。但是,问题咱们也要看清:CPU最高智能加速频率、CTD内存延迟值,这两点依然还是AMD CPU粉丝们需要忍气吞声的槽点。

AMD粉丝必读:

AMD CPU Core to DRAM延迟问题

前文所述关于第三代新锐龙(涵盖R5 3600~R9 3900X等一系列产品)在智能加速时频率难以达标(不能达到产品标称值)的问题,AMD已经在上一周通过BIOS补丁方式对各个OEM主板制造商进行事后修补。所有新锐龙用户,建议近期关注自己的主板供应商官网,及时下载新版BIOS升级即可。

百科:频率问题算是告一段落,那么CTD内存延迟又是个什么鬼?

我们的计算机发展至今近百年,依然还是沿用的冯诺依曼体系。而这一体系注定了计算单元与存储单元相分离。运算数据和存储数据之间的链路,通过各类存储器和他们之间的数据链路传递。

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

2019年的PC系统,依然沿用冯诺依曼体系

举例来说,CPU是一座工厂的产品线,用户输入数据则是原材料,最终显示器上、音箱里输出的运算结果(图像、数据、音频等)就是这座工厂的产品。而外存储总线、内存总线、CPU Cache(处理器缓存)总线就等同于各个工作节点之间的物料传送带(如下图,笔者草绘):

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

以原材料到产品的生产过程模拟PC工作流程

从上图可以看到,作为中间那个亮着红灯的生产机器(CPU),其生产效率(运算性能)受多个环节的影响。如原材料传送带(SATA、M.2接口的硬盘传输速率、USB传输速率)的运转速度决定了原材料(待处理数据)进入生产机器(CPU)的速度,而输出传送带(PCIE总线及显示卡、音频处理器性能)的速度也对最终产品(运算结果的输出如音频、视频等)的产量带来影响。

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

左侧为Intel CPU的数据运算模式,右侧为AMD CPU的数据运算模式

因此,当代计算机对冯诺依曼架构的完善和升级成为主流IC业界竞争的焦点。Intel和AMD在这一路线上的发展方向略有不同,Intel属于物理多核+多线程的捍卫者,而AMD则属于多核心模块并联方式的拥护者。两者的区别可以参考笔者上图草绘。

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

AMD Ryzen CPU各模块实拍照片

AMD的这一设计可以降低研发和生产成本(提升良品率、加速产能爬坡),但代价也是显而易见的。从笔者的上述运算模式草绘图可以看出,AMD的多核处理数据流并不那么顺畅,即便拥有相同甚至更高的显存带宽,数据进入多核模块内还需要再进行一次分流,进入不同的CPU核心才能开始运算处理。也就是说,如果用AMD的生产机器制造坦克玩具,需要在原材料进入生产机器之后,再进行一次物料筛选,不同的零配件进入不同的CPU核心,最终生产结束之后,再统一输出到成品传送带上。

我们把AMD CPU的这一问题,成为Core to DRAM延迟(CPU—内存延迟)简称CTD

实测AMD第三代Ryzen处理器的CTD延迟表现

今年的科隆展上,Intel高管虽说是顾不上矜持与风度,扬言i9-9900K仍然是世界上最好的游戏CPU且没有之一,但事实上确实如此。因为Intel的CTD延迟表现,从架构上就已经决定了此番优势。

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

在现有的公开测试数据中,以AIDA64为测试基准,Intel的i9-9900K处理器CTD延迟时间在50ns,而AMD的Ryzen系列处理器(上图包含1代、2代以及第3代新Ryzen)的CTD延迟都在70ns~75ns左右。说白了,CTD延迟表现Intel比AMD强40~50%,这是一个较为致命的数据。

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

而在Intel自家较为推崇的Sisoftware测试数据中,情况发生了一些改变:AMD的Ryzen系列处理器在CTD延迟表现上甚至可以追上i9-9900K!但不幸的是,CTD延迟上下延的稳定度较差(最高CTD延迟时间和最低CTD延迟时间的时差高达2~2.5倍以上),以至于表现最佳的Ryzen9 3900X可以拥有超越i9-9900K的30.2ns CTD最低延迟时间,而最高延迟时间则高达81.2ns(Intel最慢也仅有52.6ns)。

读者们会问,这个延迟时间仅仅几十个纳秒,能对性能产生多了不起的影响?

大家可以回想一下,我们使用第一代Ryzen的时候,是不是会发现游戏帧数表现不稳定?最快fps可以超过Intel的产品,然而卡顿时又慢如老狗。一场游戏下来,帧数波动令人厌恶,整个fps测试曲线堪比锯齿。

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

虽然这种情况在AMD发布第2代Ryzen之后有了一定改善,然而架构因素决定了CTD延迟这个棘手的问题很难被AMD完全摆脱。从上图(Computerbase及IT媒体总结的)游戏测试数据来看,Intel的i9-9900K的游戏性能(含fps高低帧权重计分)要比AMD的R9 3900X强11%。14nm的8核心对标7nm的12核心产生如此规模的性能优势,CTD延迟对此难辞其咎!

总结

单模多核CPU架构是AMD的价格竞争优势法宝之一,也在7nm制程下获得了强大的性能提升与良好的市场表现。主频问题目前已经不算是AMD当前最主要的顾虑所在,增强CTD延迟性能(尤其是CTD高低延迟稳定性)、减少高低延迟时间差才是最立竿见影的提升用户体验良药。

AMD Ryzen锐龙CPU需攻克的最后阵地:Core2DRAM(CTD)延迟稳定性

消除CTD延迟峰谷差,是AMD CPU急需攻克的最后阵地

消除CPU性能波动方面的症结已经摆在面前,苏阿姨再加把劲把!一旦CTD延迟高低差控制在10ns以内,AMD用户的游戏体验绝对可以获得飞跃般的提升!


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