c't 16/2019
S. 16
Test
Ryzen 3000: Prozessoren
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Voll auf die Zwölf

Ryzen 9 3900X und Ryzen 7 3700X mit PCI Express 4.0

Mit bis zu 12 Kernen und Zen-2-Architektur übertrumpfen die 7-nm-Prozessoren AMD Ryzen 3000 Intels Core-i-9000-Serie. Zusammen mit dem neuen X570-Chipsatz liefern die neuen CPUs PCI Express 4.0, wovon rasend schnelle SSDs und Grafikkarten profitieren.

Mit der dritten Generation der Ryzen-Prozessoren will AMD nicht nur die Performance-Krone zurückholen, sondern auch die Technologie-Führerschaft von Intel übernehmen. Überarbeitete Rechenwerke, größere Caches sowie ein heterogenes Chipdesign sollen die bisherigen Schwachstellen ausmerzen, sodass die Ryzen 3000 Intels Core-i-9000-Prozessoren nun auch bei der Singlethread-Leistung hinter sich lassen. Ob das bei 3D-Spielen geklappt hat, lesen Sie auf Seite 24.

Zudem hält mit Ryzen 3000 erstmals PCI Express 4.0 in Desktop-PCs Einzug, was das Schnittstellentempo von Grafikkarten und SSD verdoppelt. Die erste SSD sowie die Gaming-Grafikkarten Radeon 5700 und 5700 XT mit PCIe 4.0 haben wir auf Seite 22 und 26 getestet.

Die von uns getesteten Prozessoren Ryzen 9 3900X mit 12 und Ryzen 7 3700X mit 8 Kernen eignen sich für professionelle Anwendungen wie Rendering und Videoschnitt. Preiswerter sind die Ryzen 5 mit sechs Kernen, welche für Allround-PCs und Gaming-Rechner ausreichen.

Mehr Chips für mehr Kerne

Bei den AM4-Prozessoren Ryzen 3000 „Matisse“ hat AMD den Aufbau fundamental geändert und verwendet nun ein sogenanntes Chiplet-Design: Unter dem Heatspreader sitzen ein I/O-Die sowie je nach Kernanzahl des Prozessors ein oder zwei CPU Core Die(s) (CCD) mit jeweils acht Kernen. Letztere bestehen wiederum aus je zwei CPU Core Complexes (CCX) à vier Kernen. Die CCDs stammen vom taiwanischen Auftragsfertiger TSMC, der sie in 7-nm-Technik fertigt. Mit 74 mm2 Fläche sind sie deutlich kleiner als die bisherigen Ryzen-Achtkern-Dies (213 mm2). Die Zahl der Transistoren hat von 4,8 auf 3,9 Milliarden abgenommen, weil ein Teil der Funktionen ins I/O-Die gewandert ist.

Ryzen-3000-Plattform

Die Größe des Level-2-Caches bleibt unverändert, jedem Kern stehen 512 KByte zur Verfügung. AMD hat den Level-3-Cache pro CCX auf 16 MByte verdoppelt, der als Opfer-(Victim)-Cache Daten aufnimmt, die aus dem L2 verdrängt wurden.

Die CCXes kommunizieren per Infinity Fabric mit dem I/O-Die. Diese Hochgeschwindigkeitsschnittstelle kommt bereits seit den ersten Ryzen-CPUs und den Server-Prozessoren Epyc zum Einsatz. Der Datenaustausch zwischen den CCXes läuft immer über das I/O-Die, selbst wenn diese auf dem gleichen CCD liegen. Das hat den Vorteil, dass die Latenzen beim Speicherzugriff und bei der Inter-Kern-Kommunikation identisch sind.

Alle übrigen Prozessorfunktionen stecken im I/O-Die, das bei GlobalFoundries in 12-nm-Strukturgröße vom Band läuft. Es besteht unter anderem aus einem DDR4-Speicher-Controller mit zwei Kanälen, einem PCI-Express-Root-Hub mit 24 PCIe-4.0-Lanes sowie einem Controller für vier USB-3.2-Gen-2-Ports (10 GBit/s). Zwei der PCIe-Lanes können für M.2-SSDs oder SATA-Anschlüsse als SATA-6G-Leitungen arbeiten.

Sofern nur ein Modul im Speicherkanal steckt, erlaubt AMD bei Ryzen 3000 DDR4-3200. Erste DIMMs, die dieses Tempo mit JEDEC-konformen Timings bei 1,2 Volt Spannung schaffen, gibt es seit April von Crucial zu kaufen. Höhere Geschwindigkeiten fallen unters Overclocking.

Beim X570-Chipsatz hat AMD Entwicklungsressourcen gespart und verwendet dafür einfach eine 14-nm-Version des I/O-Dies mit stillgelegtem Speicher-Controller. Er kommuniziert über vier PCIe-4.0-Lanes mit dem Prozessor. Er stellt für Erweiterungssteckplätze und PCI-Express-Chips acht PCIe-4.0-Lanes, für SSDs und Festplatten vier SATA-Ports und für Peripheriegeräte acht USB-3.2-Gen-2- (10 GBit/s) sowie vier USB-2.0-Ports bereit. Darüber hinaus gibt es acht Leitungen, die die Board-Hersteller flexibel für PCIe 4.0 oder SATA 6G nutzen können, beispielsweise um damit beide Typen von M.2-SSDs anzubinden.

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Ergänzungen & Berichtigungen

Ryzen-Messwerte

Wir haben für die Messungen die Cinebench-Version 20 verwendet, nicht Version 15. Außerdem gibt es keinen Core i9-9600K, es handelt sich um den Core i5-9600K.