Оказывается, Windows 10 некорректно работает с процессорами AMD Ryzen, так что производительность последних может быть ещё выше

Windows 10 не умеет правильно определять количество ядер процессоров AMD Ryzen

Наше тестирование процессора Ryzen 7 1800X показало, что AMD наконец-то создала сильного конкурента для решений Intel. К сожалению, пока это лишь три CPU верхней ценовой категории, но выход более доступных моделей не за горами.

Но производительность Ryzen может быть ещё выше. Дело в том, что Windows 10, как оказалось, некорректно работает с новинками AMD. Для начала, самая современная операционная система Microsoft, по сути, не способна отличить виртуальные ядра Ryzen от реальных. Точнее, планировщик задач видит восьмиядерные процессоры AMD, которые поддерживают технологию SMT (Simultaneous Multi-Threading), как полноценные 16-ядерные модели. В идеале ОС должна изначально нагружать реальные ядра, а лишь затем, при возможности, отдавать часть нагрузки виртуальным потокам. В случае с Ryzen планировщик Windows 10 может загружать виртуальные потоки раньше физических, что приводит к падению производительности. В частности, тесты некоторых ресурсов показали, что отключение SMT положительным образом сказывается на производительности в играх. Собственно, в своё время аналогичные проблемы были и с технологией Intel Hyper-Threading, так что этот вопрос Microsoft точно решит.

Второй нюанс — планировщик Windows 10 неправильно определяет размер кэш-памяти новых процессоров AMD. Вместо 20 МБ кэш-памяти второго и третьего уровня суммарно планировщик видит сумасшедшие 136 МБ! Это также негативно влияет на производительность Ryzen.

Занятно то, что Windows 7 работает с Ryzen вполне корректно. Что же касается Windows 10, можно не сомневаться, что Microsoft выпустит обновления, которые решат описанные выше проблемы. Вероятно, тогда новые CPU AMD будет иметь смысл протестировать ещё раз, чтобы посмотреть, есть ли прирост производительности в реальных приложениях.

AMD Ryzen и Windows 10 — это пока плохо совместимые понятия

Новейший процессор должен работать под управлением самой свежей версии операционной системы — логика вроде бы проста и понятна. Именно наиболее новая операционная система должна «знать» все реализованные в процессоре инструкции и уметь максимально эффективно распределять нагрузку в случае наличия у процессора нескольких ядер, особенно с поддержкой технологий «одновременной многопоточности», когда процессор представляется операционной системе так, как будто у него вдвое больше ядер, чем на самом деле.

Реальность оказывается суровой: программное творение некоей корпорации с штаб-квартирой в Редмонде, известное как «операционная система Windows 10», формально хоть и является актуальным, на деле оказалось неспособно полноценно работать с новыми процессорами AMD. Согласно опубликованной на WCCTech статье, в этой ОС заложен целый веер недоработок, приводящий к тому, что процессоры AMD Ryzen просто не показывают весь свой потенциал производительности.

Во-первых, операционная система Windows 10 не умеет различать логические и физические ядра AMD Ryzen, как это происходит с процессорами Intel. Для планировщика задач Windows 10 AMD Ryzen R7 выглядит как полноценный 16-ядерный CPU и, соответственно, нагрузка распределяется равномерно, что приводит к конфликтным ситуациям, когда на одно физическое ядро приходится загрузка обоих логических ядер, а другое физическое ядро при этом простаивает. В результате, вместо прироста производительности на 20-30%, как в случае с процессорами Intel, здесь происходит падение быстродействия. Зачастую оказывается, что отключение SMT даже повышает производительность в тех случаях, когда приложение не умеет распараллеливаться на большое количество потоков, что подтверждено результатами испытаний целого ряда интернет-ресурсов.

Справедливости ради, надо сказать, что подобная проблема была в своё время и у Intel HyperThreading, но тогда реализация SMT была просто в новинку и с тех прошло, ни много ни мало, 15 лет (поддержка SMT была реализована в процессорах Intel Xeon в феврале 2002 года, а в ноябре того же года она вышла и на потребительский рынок в процессорах Pentium 4).

Во-вторых, как оказалось, Windows ещё и неправильно определяет объём кэшей L2 и L3 AMD Ryzen R7, считая, что он составляет аж 136 Мбайт, тогда как в реальности он почти в семь раз меньше — 20 Мбайт.

Windows 10 Scheduler Single Core Thread Mapping:
*————— Data Cache 0, Level 1, 32 KB, Assoc 8, LineSize 64
*————— Instruction Cache 0, Level 1, 64 KB, Assoc 4, LineSize 64
*————— Unified Cache 0, Level 2, 512 KB, Assoc 8, LineSize 64
*————— Unified Cache 1, Level 3, 16 MB, Assoc 16, LineSize 64
-*————— Data Cache 1, Level 1, 32 KB, Assoc 8, LineSize 64
-*————— Instruction Cache 1, Level 1, 64 KB, Assoc 4, LineSize 64
-*————— Unified Cache 2, Level 2, 512 KB, Assoc 8, LineSize 64
-*————— Unified Cache 3, Level 3, 16 MB, Assoc 16, LineSize 64

Подобное, так сказать, недоразумение, также приводит к проблемам и снижает общее быстродействие.

По неофициальным данным, соответствующее обновление от Microsoft уже готово и должно было выйти ещё в феврале, но в итоге релиз был перенесён. Новые сроки публикации программных заплаток для Windows 10 пока не называются.

Самое смешное и грустное в этой ситуации то, что Windows 7, которую Microsoft давно объявила устаревшей и так старательно хоронила любыми способами, в том числе, и откровенно грязными, прекрасно работает с AMD Ryzen, правильно определяя и SMT, и размер кэшей. Другое дело, что в ней нет, например, DirectX12.

Как пользоваться AMD Ryzen Master

Содержание

Содержание

Утилита AMD Ryzen Master специально разработана для разгона процессоров Ryzen. Она поддерживает все процессоры семейства от Zen до Zen 2, а также серию Ryzen APU и процессоры Ryzen ThreadRipper. Скачать программу можно непосредственно с веб-сайта AMD.

Прежде чем приступать к обзору программы и разгону, вспомним теорию и строение архитектуры процессора Zen 2.

Процессоры семейства Zen2 состоят из чиплета с вычислительными ядрами CCD (Core Complex Die) и чиплета ввода/вывода (cIOD). ССD в свою очередь состоит из двух ССX (Core Complex), один CCX несет в себе до четырех процессорных ядер с поддержкой технологией SMT.

Каждое ядро в процессоре по-своему уникально, оно имеет собственную максимальную частоту и напряжение для стабильной работы. Лучшие и худшие ядра специально маркируются, эту маркировку можно посмотреть в программе Ryzen Master. Золотой звездой отмечено лучшее ядро в CCD, серебряной звездой — ядро чуть хуже. Кружочком обозначено наихудшее ядро.

Все процессоры AMD Ryzen имеют разблокированный множитель тактовой частоты, поэтому вы можете без труда увеличить частоту процессора либо через Bios материнской платы, либо c помощью программы Ryzen Master.

Разгон процессора на примере Zen 2 3900Х

На первом шаге установки программы нужно принять условия лицензионного соглашения о возможной потере гарантии.

После запуска программы нужно снова принять соглашение о риске разгона и потери гарантии в случае выхода процессора из строя.

При первом запуске программы нас встречает такое окно, это упрощенный вид программы.

После перехода в расширенный режим работы программа изобилует разного рода информацией и настройками, поэтому сначала разберемся с интерфейсом.

Интерфейс программы можно разделить на четыре части:

• 1 часть — панель информации о процессоре и его состоянии;
• 2 часть — отвечающая за процессорные ядра и напряжение;
• 3 часть — отвечает за частоту работы infinity fabric, оперативную память, тайминги и напряжение;
• 4 часть — панель слева содержит в себе настройки самой программы и профили с настройками.

На панели информации расположены встроенные датчики, отображающие информацию о процессоре в режиме реального времени:

• Temperature — текущая температура процессора и максимально допустимая;
• Peak Speed — текущая частота процессора;
• PPT— потребление энергии процессором в процентах, зависит от максимальных возможностей материнской платы;
• CPU Power — потребление энергии ядрами процессора в ваттах;
• SOC Power — потребление энергии контроллером памяти процессора в ваттах;
• TDC — сила тока в процентах при тяжелых нагрузках, ограничение тока, подаваемого на процессор. Зависит от характеристик VRM на материнской плате;
• EDC — сила тока в процентах при легких нагрузках, тоже ограничение тока, но этот параметр определяется эффективностью охлаждения VRM.

В программе предусмотрено четыре профиля, два из которых уже настроены — Creator Mode и Game Mode. Оба эти режима могут помочь решить проблемы с приложениями, не поддерживающими больше восьми ядер процессора. Проблемы могут проявиться в виде слишком низкой производительности, незапуске программ и игр или вылетов.

Если верить AMD, подобные проблемы наблюдались даже в таких свежих играх, как «Far Cry 5» и «Total War: Warhammer II».

В программе Ryzen Master предлагается на выбор 3 варианта разгона процессора:

• Precision Boost Overdrive;
• Auto Overcloking;
• Manual.

Разберем каждый режим более подробно.

Precision Boost Overdrive или сокращенно PBO — функция разгона, которая позволяет процессору и материнской плате выходить за пределы спецификации AMD.

Дает возможность устанавливать собственные лимиты PPT, TDC и EDC.

Устанавливать максимально допустимое значение 1000 для всех трех параметров (PPT, TDC и EDC), чтобы отключить лимиты, смысла совершенно нет. Пользы это никакой не принесет, а только лишит материнскую плату системы защиты. Лучше всего подобрать лимиты под свои нужды или систему охлаждения.

Или просто воспользоваться наиболее оптимальными значениями (PPT, TDC, EDC) для конкретных процессоров.

• 3900Х> 160 105 160;
• 3800X> 145 95 145;
• 3700X> 105 70 105;
• 3600X> 140 90 140;
• 3600> 105 70 105.

Расширение лимитов положительно отразится на частоте процессора во время сильной нагрузки на все ядра при условии хорошего охлаждения.

Auto Overcloking — это функция разгона, которая работает совместно с Precision Boost Overdrive. Она должна добавлять дополнительное смещение максимальной частоты Boost процессора, работает в диапазоне от 0 до 200 МГц.

На деле производительность либо не увеличивается, либо увеличивается совсем незначительно, а нагрев усиливается примерно на 10 %.

Manual — ручной разгон процессора. Вы сами задаете максимальную частоту и напряжение процессора. Если выбран данный режим, установленные лимиты PPT, TDC и EDC игнорируются.

У ручного режима разгона процессора есть свои эксклюзивные особенности: разгон отдельных ядер внутри CCX, разгон отдельных CCX внутри CCD, разгон отдельных CCD внутри процессора, а также отдельное отключение ядер процессора внутри CCX, которое доступно только в программе Ryzen Master.

Какого-либо реального смысла в отключении ядер нет, даже если они не очень удачные, но для энтузиастов, которые хотят покорить более высокие частоты, данный способ может быть полезен.

Фиксированный разгон процессора по всем ядрам ограничен частотным потенциалом наихудшего ядра внутри процессора.

Помимо разгона процессора в Ryzen Master есть режим Eco Mode. Он снижает максимальные лимиты потребления процессоров Ryzen с TDP 105/95 Вт до 65 Вт, а процессоры с TDP 65 Вт — до уровня 35 Вт. Это положительно отражается на температуре процессора.

Плюсы и минусы разных способов разгона

Мы рассмотрели все возможности разгона процессоров с помощью программы Ryzen Master.
Но в действительности путей разгона всего два, и зависят они от степени удачности вашего процессора и того, как используется процессор (игры или рендеринг 24/7).

Первым делом проверяем, насколько удачен процессор. Выставляем напряжение 1,35-1,4V и фиксированную частоту 4400-4500 МГц. Если процессор стабилен, то подбираем минимальное напряжение для данной частоты, на этом все.

Плюсы использования ручного разгона:

• Значительный рост многопоточной производительности при условии удачного экземпляра процессора;
• Уменьшение рабочего напряжения и как следствие потребления и температуры.

Минусы использования ручного разгона:

• Незначительное падение однопоточной производительности.

Если процессор не очень удачен, и для разгона в ручном режиме по всем ядрам до частоты 4100-4200 МГц надо поднимать напряжение до 1,35-1,4V, то в данном случае более выгодно будет несколько расширить лимиты энергопотребления и установить отрицательное смещение напряжения. Это несколько увеличит частоту при нагрузке на все ядра, а уменьшение напряжения снизит рабочую температуру как в простое, так и нагрузке.

Коэффициент смещения (-offset) очень индивидуальный параметр и подбирается конкретно под ваш процессор. Слишком сильное смещение напряжения приведет либо к нестабильности работы компьютера, либо к уменьшению производительности.

Свежие партии процессором Zen 2 выпуска 2020 года разгоняются в ручном режиме значительно лучше, и частота 4400 МГц не кажется уже такой недосягаемой. Даже 12-ядерный процессор Ryzen 9 3900X 2007 SUT при фиксации частоты 4300 МГц и напряжении 1,287V остается полностью стабилен.

Плюсы использования расширенных лимитов:

• Незначительный рост многопоточной производительности;
• Нет падения однопоточной производительности;
• Простота в использовании.

А теперь небольшое тестирование различных режимов работы процессора и какое влияние они оказывают на производительность, энергопотребление и температуру.

Если вам попался не совсем удачный процессор не стоит сильно расставиться, разница между использованием ручного режима разгона не столь велика, даже по сравнению с режимом Auto (настройки по умолчанию).