AMD Ryzen Threadripper 2990WX und 2950X im Test – Echter Fortschritt mit bis zu 32 Kernen

AMD hat es also doch getan! Nicht genug damit, dass man dem Threadripper 2 ebenfalls die neuen Zen+ Dies gegönnt hat, wie wir sie auch schon beim Ryzen 2700X und anderen Modellen dieser Baureihe vorfinden, nein, man belegt bei einem der beiden heute getesteten Modelle auch gleich noch alle vier möglichen Plätze statt derer zwei und schafft so mit dem Ryzen Threadripper 2990 WX elegant (und fast schon mit einer lässigen Geste von Nonchalance) die erste 32-Kern-CPU (64 Threads) für den geneigten Consumer außerhalb der Server-Welten!

Sicher, der Käufer wird sich auch beim voll bestückten Modell plattformbedingt auch weiterhin mit Quad- statt Okta-Channel zufrieden geben müssen, aber das Ganze hat man auf den X399 Boards fast verlustfrei hinbekommen, auch wenn man auf zwei Speichercontroller nicht zugreifen kann. Die später folgenden Benchmarks aus allen möglichen Anwendungsgebieten werden das sicher noch eindrucksvoll zeigen.

Und so hat nicht nur der Ryzen Threadripper 19950X mit dem 2950X einen würdigen 16-Kern-Nachfolger bekommen, sondern es ist erstmals eine Monster-CPU auf dem Markt angekommen, deren Einsatzzwecke und -Gebiete vor einem möglichen Kauf gründlich erforscht werden wollen und auch sollten. Denn es stellt sich wirklich die berechtigte Frage, wer solche CPUs überhaupt braucht und wenn, was sie dann am Ende wirklich leisten können.

Und wenn es nicht schon für den Mitbewerber demütigend genug wäre, kühlt man die ganze Fuhre bis hin zum überlangen 32-Tonner auch noch medienwirksam mit Luft! Gut, auch hier gibt es natürlich physikalische Limits, aber ich habe insgesamt fünf verschiedene Kühllösungen bzw. -methoden getestet und lote später noch im Detail aus, wer wann was für wieviel Performance überhaupt braucht. Aber es geht durchaus, soviel ist sicher. Da muss man noch nicht einmal heimlich einen Chiller unterm Tisch verstecken.

Threadripper, die Zweite

Die Ryzen Threadripper 2950X und 2990WX setzen, analog zu den Ryzen 2xxx, nicht mehr auf den 14nm-LPP-Node von GlobalFoundries, der bei den Threadripper-Modellen der ersten Generation zu finden ist, sondern auf den neuen 12nm-LP-Prozesstechnologie von GloFo. Auch wenn sich die Namenskonventionen für Halbleiter-Nodes mittlerweile eher zu einer Marketing-Blase entwickelt haben, die nicht auf der traditionellen Methode der Gate-Längen- und Pitch-Messungen basiert, liefern neue Prozesstechnologien doch immer noch spürbare Verbesserungen.

Das neue 12nm LP-Verfahren von GlobalFoundries bietet neben einer Schrumpfung im Hinblick auf die Lithografie auch weitere verfahrenstechnische Verbesserungen. AMD hat sein 14nm-Design auf 12nm portiert, verwendet aber die Verbesserungen in der Prozesstechnologie eigentlich nur, um die Schaltgeschwindigkeit und damit die Leistung der Transistoren zu erhöhen, so dass die eigentliche Fläche und die Transistordichte gleichbleiben. Die Anzahl der Transistoren eines Dies beträgt demzufolge ebenfalls ca. 4,8 Milliarden und man nutzt auch die identische Fläche von 213 mm² pro Die im Vergleich zu den Vorgängermodellen.

Der verfeinerte Prozess garantiert zudem deutlich geringere Leckströme. Diese Energieeinsparungen geben AMD Raum für weitere Verbesserungen, so dass man einen Teil der zusätzlichen Leistung und des thermischen Spielraums für Precision Boost 2 nutzen und in die XFR2-Algorithmen investieren konnte. AMD verbesserte zudem die L1-, L2- und L3-Cache-Latenzen, die wir bereits mit den Ryzen Threadripper Prozessoren gesehen haben, und reduzierte auch die Speicherlatenz um 11%.

AMD bietet den Kunden mit Absicht die gewohnten Enthusiasten-Features, wie z.B. Indium-Lot zwischen dem Die und dem IHS, um die Effizienz der Wärmeübertragung zu verbessern. Die Kombination aus Kühler und Indium-Lot steht in krassem Gegensatz zu Intels Core i9-79xxX(EE), die eine Standard-Wärmeleitpaste zwischen Die und Heatspreader nutzen und mangels Relevanz auch nicht mit einer Boxed-Kühllösung ab Werk ausgeliefert werden. Wie auch?

Precision Boost 2 und XFR2

Die Threadripper-Prozessoren der vorherigen Generation von AMD verfügten zwar bereits über Precision Boost, eine DVFS-Implementierung (Dynamic Voltage Frequency Scaling) ähnlich dem Turbo Boost von Intel, sowie eXtended Frequency Range (XFR), die eine zusätzliche Frequenzsteigerung ermöglichen, wenn Ihre Kühllösung nur genügend thermischen Spielraum bietet. Sie bieten allerdings nur Dual-Core oder All-Core Precision Boost und XFR-Taktfrequenzen.

Viele Anwendungen (wie z.B. Spiele) entlasten andere Threads von weniger kritischen Aufgaben, arbeiten aber mit mehreren Threads, ohne alle davon gleichzeitig wirklich richtig auszulasten. Diese eher leichtgewichtigen „Hilfs“-Threads lasten die Kerne trotzdem immer noch genügend aus, um als Folge die niedrigere Ganzkernfrequenz auszulösen, wodurch die Leistung bei diesen leichteren Workloads dann unnötig beeinträchtigt wird, obwohl der Prozessor eigentlich die Leistungsreserven und den thermischen Spielraum hätte, um auch bei höheren Frequenzen noch im Rahmen der Limits zu arbeiten.

Die neuen Precision-Boost-2-Algorithmen (die ja kürzlich auf dem Desktop mit den Raven Ridge Prozessoren debütierten) und XFR2 verbessern die Leistung in Multithread-Workloads, indem sie die Frequenz von beliebig vielen Kernen und Threads erhöhen. Precision Boost 2 liefert am Ende bis zu 500 MHz mehr Taktfrequenz bei echten Multicore-Workloads, während XFR2 noch einen zusätzlichen Boost von 7% liefert, wenn der Kühler stark genug ist.

Diese Verbesserungen erweitern den Nutzen der eh schon starken Multi-Thread-Performance nun endlich auch auf einer größere Anzahl von gleichzeitigen Workloads, aber nur solange, wie der Prozessor 68°C Tcase (also 95 °C Tctl) oder die gesetzten Limits für den Stromfluss unterschreitet. Sonst wird es weniger. Wir haben jedoch später noch ein sehr interessantes Experiment mit fünf verschiedenen Kühllösungen dazu in petto.

Die neuen Ryzen Threadripper kommunizieren mit dem Stromversorgungs-Subsystem der Hauptplatinen, um die Leistung basierend auf den existierenden Stromversorgungsmöglichkeiten auszuloten. Der Prozessor überwacht das variable Package Power Tracking (PPT) und den Thermal Design Current (TDC), um den Abstand zur maximalen Ausgangsleistung bzw. zum Strom der Hauptplatine zu ermitteln. Der Electrical Design Current (EDC) definiert zusätzlich den maximal möglichen Strom aus den VRMs bei Spitzen-/Transientenbedingungen.

Der Regelkreis leitet dann die Echtzeit-Telemetriedaten an die Infinity Fabric zurück, die es dem Prozessor ermöglicht, die Leistung basierend auf den Wärme- und Leistungsbedingungen auch in Echtzeit dynamisch zu modulieren. AMD stellt einige dieser Überwachungsfunktionen wie PPT, TDC und EDC mit seiner aktualisierten Ryzen Master 1.4 Übertaktungssoftware zur Verfügung – wenn das BIOS des Motherboards dies auch unterstützt.

 

Precision Boost Overdrive (PBO)

AMD hat für die neuen Threadripper zudem auch die Übertaktungssoftware Ryzen Master auf die Version 1.4.x aktualisiert und um weitere Funktionen bis hin zum Precision Boost Overdrive (PBO) ergänzt. Die Software identifiziert die schnellsten Kerne mittels eines farbigen Sterne- und Punkte-Rankings und kommuniziert perfekt mit dem Power-Delivery-Subsystem der Motherboards, welches viele neue Übertaktungs-Überwachungsfunktionen bietet. Die beiden Threadripper verfügen, wie schon 2000er-Ryzen-Serie von AMD, zudem über eine verbesserte SenseMI-Suite.

Doch was verbirgt sich hinter PBO eigentlich? Das Framework für Overdrive ist derzeit in den Ryzen Zen+ CPUs und den X470- bzw. X399-Plattformen vorhanden. Overdrive ist nun eine Funktion, die erstmals mit dem neuen Ryzen-Master-Tool und den aktuellen BIOS-Versionen verfügbar ist. Alles, was XFR2 und Precision Boost 2 derzeit tun, liegt auch Overdrive zugrunde. Am Ende darf man sich also Overdrive als einen aggressiveren Precision Boost 2 vorstellen.

Was Overdrive mehr kann als Precision Boost 3und XFR 2 ist eine noch schärfere Überwachung der VRM-Nutzung (u.a. Socket Power Capacity und VRM Capacity) auf dem Motherboard, um herauszufinden, ob noch genügend Spielraum in Bezug auf die Stromversorgung vorhanden ist. Wenn ein solcher erkannt wird, kann Precision Boost Overdrive den vCore-Limiter (ermöglicht höhere vCore Spannungen) auf der CPU etwas aushebeln. Dadurch kann die CPU über die eigentlichen Spezifikationen und Werkseinstellungen hinaus betrieben werden. Dies dann allerdings auch außerhalb des Garantieumfangs.

Auf der nächsten Seite haben wir als neuen Service speziell für diesen Launch sowohl den Videostream des Briefings, als auch die wichtigsten Folien zur Technologie und den Strategien von AMD bereitgestellt.