Seite 4: Mehr Leistung für Ryzen: Speicher und Windows-Scheduler

Bereits mit den vorherigen Ryzen-Generationen nahm AMD in Zusammenarbeit mit Microsoft für Windows und den Linux-Entwicklern zahlreiche Optimierungen vor, damit die Zen-Architektur und der spezifische Aufbau der Prozessoren auch in der Software beachtet wurden. Eben diese Schritte nimmt man für die dritte Generation der Ryzen-Prozessoren jetzt ebenfalls vor – zum einen wegen der Zen-2-Architektur, zum anderen aufgrund der spezifischen Konstruktion der Prozessoren in Form des Chiplet-Designs.

Ganz gut erklären lässt sich dies Anhand der Ryzen-Threadripper-Prozessoren, denn das MCM-Design konnte hier je nach Anwendung nicht das volle Potenzial ausschöpfen. Mehr als ein NUMA-Knoten, die Anbindung des Arbeitsspeichers über mehr als einen CPU-Die hinweg, dies alles konnte für Probleme sorgen.

Für die Ryzen-Prozessoren der dritten Generation hat AMD bereits einige Optimierungen vorgenommen, die mit dem Mai-Update für Windows 10 eingeflossen sind. Ein zusätzlicher Chipsatz-Treiber soll dann das volle Potenzial zum Start einfließen lassen.

Unter anderem bekommt der Windows Scheduler eine Topology Awareness zugeschrieben. Das heißt er kennt den Aufbau des Prozessors, den Aufbau der CCDs und CCX und versucht Prozesse und Threads des gleichen Prozesses auf einem CCX zu belassen. Dies minimiert unnötigen Daten-Austausch über die Caches, reduziert die Latenzen und sorgt insgesamt für einen schnelleren Ablauf.

Über eine schnellere Clock Selection (im UEFI per CPPC2-Unterstützung umgesetzt), sollen die Ryzen-Prozessoren der dritten Generation zudem schneller ihren Takt wechseln können. Ein schnellerer Anstieg des Taktes unter Last sorgt natürlich dafür, dass schneller die maximal mögliche Leistung zur Verfügung steht. Dies funktioniert in Zusammenarbeit mit Windows 10, bzw. dem Mai-Update ebenfalls. AMD spricht davon den Takt des Prozessors nun nicht mehr in 30 ms anpassen zu können, sondern dies teilweise in 1 bis 2 ms zu tun. Über eine längere Last zeigt sich dies in nur einem geringen Leistungsplus. In der täglichen Arbeit an einem solchen System sollen Programme und Workloads jedoch deutlich schneller reagieren können.

Je nach Anwendung spricht AMD von einem Leistungsplus von bis zu 15 % durch die Topology Awareness und die schnellere Clock Selection.

Die IPC-Leistung ist der zentrale Punkt der Zen-2-Architektur. Wie bereits erwähnt, sorgen verschiedene Maßnahmen dafür, dass die Leistung in dieser Form gesteigert werden konnte. 38 % des IPC-Pluses können durch die Fertigung in 7 nm realisiert werden. Die übrigen 62 % kommen durch Verbesserungen in der Architektur. Hier spielt nun der Speicher eine maßgebliche Rolle. Der Wechsel von DDR4-2667 zu DDR4-3200 bringt bereits ein Leistungsplus. AMD spricht beim Wechsel auf DDR4-3600 von 8 % und empfiehlt damit gleichzeitig wieder auf schnellen Speicher für die Ryzen-Prozessoren der dritten Generation zu setzen. Erst im Zusammenspiel mit dem größeren L3-Cache und der insgesamt geänderten Cache-Hierarchie kann AMD davon stärker profitieren.

Der Speichercontroller der Ryzen-Prozessoren auf Basis der Zen-2-Architektur wurde komplett überarbeitet. Hinzu kommt ein verbessertes Routing der DIMM-Steckplätze auf den X570-Mainboards. Zwar unterstützen die neuen Ryzen-Prozessoren offiziell nur DDR3-3200, laut AMD aber sollten die Nutzer eines solches Prozessors auf schnelleren Speicher setzen, um zusätzlich zu profitieren.

Bis zu einem Takt von DDR4-3733 sind der Takt des Speichers und des Infinity Fabric miteinander gekoppelt – skalieren also auch über die Leistung linear, bzw. die Latenzen sinken. Ab DDR4-3866 kommt ein Teiler von 2:1 ins Spiel, der für einen Anstieg der Latenzen sorgt. Der Wechsel von DDR4-3733 zu DDR4-3866 kann also zunächst einmal für eine etwas schlechtere Leistung sorgen. Mit dem entsprechenden Speicher ausgestattet sieht AMD aber DDR4-4200 als durchaus machbares Ziel für jeden ambitionierten Nutzer. Auf dem Tech Day hatten wir Speicher mit DDR4-4600 laufen sehen und AMD sprach davon, auch DDR4-5100 schon lauffähig auf solchen Ryzen-Systemen gehabt zu haben.

Mit dem Speicher-Overclocking einher gehen natürlich noch weitere OC-Optionen der neuen Ryzen-Prozessoren und der dazugehörigen Mainboards. Das Overclocking im Menü, bzw. die Menüs sollen einheitlicher werden. Hinzu kommt eine bessere Beschreibungen im BIOS, so dass die Optionen verständlich erläutert werden.

Die Ryzen-Master-Software wird umfangreicher und erlaubt vor allem beim Speicher noch einmal deutlich mehr Optionen. Hier kommt auch der neue Precision Boost Overdrive ins Spiel, der mit einem Auto-OC kombiniert werden kann. Lässt es die Kühlung zu, takten die Kerne noch einmal 200 MHz höher, als dies unter normalen Umständen der Fall ist. AMD gibt für jeden Prozessor einen Basis- und einen Boost-Takt an. Der Boost-Takt ist der Takt, der erreicht wird, wenn der Prozessor unter normalen Bedingungen betrieben wird. Eine bessere Kühlung sorgt dafür, dass mehr Kerne den Boost-Takt länger halten können. Die Taktung der Ryzen-Prozessoren wird jedoch dynamischer, als dies zuvor schon der Fall war.