AMD Ryzen 7 2700X und Ryzen 5 2600X mit X470-Mainboards im Test (2/8)

AMD Ryzen 2000 CPUs Technik und X470-Chipsatz im Detail

Die neuen CPUs der Ryzen-2000-Serie basieren auf den vor rund einem Jahr eingeführten "Zen"-Kernen. Die eigentliche Technologie der Kerne wurde dabei von AMD nicht verändert, weshalb das Unternehmen die neue CPU-Generation auch nicht "Zen 2" sondern "Zen+" nennt.

Auch die Ryzen-2000-CPUs sind auf Kernen mit vier Integer-ALUs (Arithmetisch-logische Einheit), zwei Lade-/Speicher-Einheiten ausgelegte AGUs (Address Generation Units) sowie vier Piplines für Maschinenbefehle aufgebaut sind. Die Gleitkommaeinheiten sind als 128-Bit-SIMD-Einheiten (Single Instruction, Multiple Data) konzipiert und unterstützen AVX-Instruktionen. Durch die Zusammenlegung von zwei AVX-Einheiten lassen sich somit auch AVX-2-Insturktionen mit 256 Bit auf den Kernen ausführen.

Die CPU selbst ist in CCX-Module (Core CompleX Module) eingeteilt, welche aus bis zu vier Kernen besteht, die auf einen Cache-Bereich Zugriff haben. Die CCX-Module kommunizieren miteinander mittels "Infinity Fabric" genannten Bündeln aus seriellen, verschachtelten Verbindungen . Dieser Aufbau erlaubt die effiziente Skalierung der Leistung bei Verwendung von mehr als vier CPU-Kernen. Insgesamt können acht Megabyte Level-3-Cache und zwei Megabyte Level-2-Cache pro CCX-Modul angesprochen werden, so dass ein Ryzen 7 2700X mit zwei CCX-Module und acht physikalischen Kernen insgesamt vier Megabyte Level-2- und 16 Megabyte Level-3-Cache nutzen kann.

Um aus diesem Konstrukt der Zen-Kerne noch mehr Leistung für die Zen+-Architektur herauszuholen, hat AMD die Latenzen der Cache-Speicher und für die Kommunikation des RAM-Speichers heruntergesetzt. AMD gibt an, dass die Latenzen des Level-1-Cache rund 13 Prozent, des Level-2-Caches 34 Prozent und des Level-6-Cache rund 16 Prozent niedriger ausfallen als es bei den Ryzen-CPUs und APUs der ersten Zen-Generation der Fall ist. Ebenfalls kann die Latenz für die Kommunikation mit dem DDR4-Speicher um 11 Prozent reduziert werden. Zusammen mit der offiziellen Unterstützung von DDR4-RAM von bis zu 2.933 MHz gehen diese Änderungen laut AMD mit einer Performance-Steigerung von rund 10 Prozent einher, wenn eine Ryzen-1000-CPU mit gleichem Takt mit einer Ryzen-2000-CPU verglichen wird.

Mit dem zusätzlichen Shrink von 14 Nanometern auf das 12-nm-Design steigt sich die Performance pro Watt im Vergleich zu dem Vorgänger um bis zu 16 Prozent. Bei in etwa gleicher Leistung der CPUs sinkt der Stromverbrauch um rund 11 Prozent durch die Anpassungen der Technologie und des Fertigungsprozesses.

Eine der größten Änderungen bei den Ryzen-2000-CPUs im Vergleich zu den Vorgängern ist die Einführung des Precision Boost 2, welchen wir bereits in unserem Testbericht der Ryzen-2000-APUs genauer unter die Lupe genommen haben. AMD verabschiedet sich dabei von dem klassischen Boost pro Kern und führt ein dynamisches und "smarten" Takt-Verlauf für die eigenen Prozessoren ein.

Zu dieser Änderung gehört auch der XFR-2.0-Boost (Extended Freauency Range 2), welches die dynamische Übertaktung aller CPU-Kerne in Abhängigkeit von der Kühlung erlaubt. Die Nutzung eines sehr guten CPU-Kühlers kann sich damit direkt auf die Leistungsfähigkeit der Prozessoren auswirken, wenn dieser durch eine gute Kühlung über einen längeren Zeitraum höhere Taktraten anlegen kann.

 Dies bedeutet allerdings auch, dass für die Vergleichbarkeit der CPU-Benchmarks eine immer gleiche Umgebungstemperatur voraussetzt wird. Je nach Szenario sollen die Ryzen-2000-CPUs mit einem guten Kühler und einer kühlen Umgebungstemperatur bis zu sieben Prozent mehr Leistung bieten. Ein ähnliches System wird bereits bei den aktuellen Grafikkarten für die Nutzung des optimalen Boost-Takt verwendet.

Der X470-Chipsatz im Detail

Mit den Ryzen-2000-CPUs werden auch neue Mainboards mit X470-Chipsatz vorgestellt. Konkrete Änderungen bei der Anzahl der USB-3.1-Anschlüsse, der SATA-6-Gbps-Ports oder dem NVMe-RAID-Funktionen gibt es im Vergleich zu dem X370-Chipsatz nicht.

Der X470-Chipsatz besitzt 16 PCI-Express-Lanes für den Anschluss einer Grafikkarte oder dem Betrieb von zwei Grafikkarten im SLI-/Multi-GPU-Setup (x8/x8). Darüber hinaus stehen acht PCIe-Express-2.0-Lanes zur Verfügung. Es können bis zu zwei USB-3.1-Gen2-Port über den Chipsatz und sechs USB-3.1-Gen1-Ports  realisiert werden. Für SATA- und NVMe-Laufwerke werden RAID-0-, 1- und 10-Modi unterstützt. Insgesamt kann der Chipsatz sechs SATA-Ports ansprechen, wovon zwei mit dem PCI-Express-Standard arbeiten können.

Die Unterschiede zwischen den X370- und X470-Chipsatz liegen bei der Unterstützung des neuen XFR-2-Boosts, StoreMI und des Precision Boost Overdrives. Dies hat zur Folge, dass das volle Potenzial und die maximale Leistung der neuen Ryzen-2000-CPUs nur in Verbindung mit einem neuen X470-Mainboard abgerufen werden kann, auch wenn die CPUs trotzdem auf alten Mainboards funktionieren.

Mit der Erhöhung des maximalen RAM-Overclocking-Taktes auf 42 erlauben die X470-Mainboards aber auch bei der Nutzung einer Ryzen-1000-CPU einen Geschwindigkeitysvorteil, wenn entsprechend schneller RAM zum Einsatz kommt.

Mit der StoreMI-Technologie stellt AMD zudem eine Neuerung in Verbindung mit Datenspeichern und dem X470-Chipsatz vor. Die StoreMi-Technologie erlaubt den Zusammenschluss von klassischen HDDs mit SATA-SSDs, NVMe-SSDs und bis zu zwei Gigabyte DDR4-RAM als RAM-Disk für den Aufbau eines enorm schnellen, intelligenten Speichersystems. Der Aufbau eines Speichersystems mit der StoreMi-Technologie soll dabei besonders einfach umgesetzt werden und benötigt keine neue Konfiguration von Partition, den Dateisystemen oder sonstigen tiefergehenden Einstellungen. Dies hat den Vorteil, dass ein SotreMi-System genauso leicht wieder entfernt werden kann. Die Nutzung von StoreMi ist kostenlos, funktioniert aber nur mit Mainboard mit 400er-Chipsatz.

StoreMi von AMD setzt dabei auf einen intelligenten und lernfähigen Algorithmus für die Wichtigkeit der Daten um diese nach der Präferenz des Nutzers und nach der Häufigkeit der Aufrufe auf die entsprechenden Laufwerke zu verteilen. Dabei wird betont, dass die Leistung durch die Verwendung von StoreMi erst nach einer Lernphase ansteigt, ähnliche wie es bei SSHDs mit integriertem Cache-Speicher aus NAND-Flash der Fall ist. Je nach Applikation kann ein StoreMi-System den Start von Programmen und Spielen um mehr als das 9-Fache beschleunigen.