February 7, 2020

AMD Ryzen Threadripper 3990X новый 64-ядерный монстр

Threadripper 3990X – это первый в истории 64-ядерный процессор, который предназначен для использования в высокопроизводительных настольных системах. До недавних пор предложения с таким количеством ядер существовали лишь в серверном сегменте, но теперь AMD решила уровнять в правах серверы и рабочие станции и предложить обоим рынкам примерно одно и то же, но в немного различной обёртке. Фактически, Threadripper 3990X – это HEDT-аналог EPYC 7702P поколения Rome, но с четырьмя, а не с восемью, каналами памяти, уполовиненным числом поддерживаемых линий PCI Express, отрезанными серверными функциями безопасности, но зато с расширенными рамками TDP и увеличенными тактовыми частотами.

Отличия между Threadripper 3990X и следующим в модельном ряду 32-ядерным Threadripper 3970X заключаются не только в двукратном расхождении в числе чиплетов и ядер. AMD относит своего 64-ядерного монстра к несколько иному классу «HEDT-процессоров специального назначения». И это отчасти объясняется разницей в частотной формуле «обычных» и 64-ядерных представителей семейства Threadripper.


Дело в том, что за двукратным увеличением числа ядер в Threadripper 3990X не стоит роста энергетических аппетитов. Тепловой пакет 64-ядерника ограничен величиной 280 Вт, как и у 32- и 24-ядерного процессоров. Причём, это же значение используется и для значения PPT (Package Power Tracking), то есть технология Precision Boost 2 попросту не даёт потреблению процессора выйти во время работы за 280-ваттную границу. Все подобные попытки жёстко пресекаются снижением частоты и напряжения. Поэтому AMD не смогла заявить для Threadripper 3990X столь же высокие тактовые частоты, как для его собратьев.

Базовая частота, на которой Threadripper 3990X должен работать при полной 128-поточной нагрузке, составляет 2,9 ГГц против 3,7-3,8 ГГц у родственных процессоров с меньшим числом ядер. Максимальная частота в турборежиме по спецификации составляет 4,3 ГГц, в то время как для Threadripper 3970X/3960X заявляется авторазгон до 4,5 ГГц. Справедливости ради стоит заметить, что Threadripper 3990X действительно достигает заявленной максимальной частоты. Более того, при однопоточной нагрузке он, бывает, прыгает даже до отметки в 4,35 ГГц.

В целом же практическая кривая зависимости частоты от нагрузки для нашего экземпляра 64-ядерного процессора получилась следующей.Ц

На графике приведена частота, наблюдавшаяся в Cinebench R20 при выполнении рендеринга с разным числом активных потоков. Любопытно, что частоты выше 4,0 ГГц выдерживаются процессором Threadripper 3990X вплоть до нагрузки на 20 ядер (по одному потоку на ядро). Примерно такую же картину мы видели с частотами Threadripper 3970X, что косвенно указывает на примерно одинаковое качество чиплетов, используемых во всей серии новых HEDT-процессоров AMD. Более того, если в Threadripper 3990X одновременно работает 32 ядра, его частота тоже оказывается примерно такой же, как у Threadripper 3970X и находится в районе 3,8 ГГц.

Тем не менее в целом считать Threadripper 3990X процессором, который предлагает по сравнению с Threadripper 3970X удвоенную мощность, не получится. Правило «x2» распространяется на число ядер и потоков и на объём L3-кеша, разросшийся у 64-ядерной новинки до 256 Мбайт.

Поскольку Threadripper 3990X не отличается от младших собратьев ни по внешним интерфейсам, ни по характеристикам энергопотребления и тепловыделения, он может без проблем использоваться в сложившейся экосистеме Socket sTR4-материнских плат, основанных на наборе логики TRX40.

От них потребуется лишь совместимость с новинкой на уровне BIOS, но все производители уже успели пообещать оперативно обновить прошивки своих платформ и внедрить в них полноценную поддержку 64-ядерника.

Проблемы данного процессора

Проблема на этот раз состоит в том, что существующие операционные системы, включая любые версии Windows, не умеют вот так запросто адресовать более 64 потоков. И это – не какая-то недоработка Microsoft, а глобальное ограничение архитектуры x86-64, связанное с максимальной разрядностью целого числа, которым кодируется привязка потоков к логическим ядрам – affinity.

На практике это означает, что все ядра Threadripper 3990X в операционной системе видны и доступны в двух процессорных группах по 64 потока. Однако чтобы задействовать обе группы сразу могли и приложения, в них тоже должна быть добавлена поддержка соответствующей функциональности. В противном случае задача будет исполняться лишь в рамках какой-то одной 64-поточной группы.

Поскольку столь развитая многопоточность – явление относительно новое, соответствующие возможности внедрены далеко не повсеместно. Поэтому заметное число ресурсоёмких программ попросту не сможет получить выигрыш от переноса на процессоры, подобные Threadripper 3990X, потому что они будут выполняться лишь в рамках одной группы – на 64 логических ядрах, оставляя вторую половину ядер без работы. Более того, как показывает практика, в ряде случаев с неоптимизированным ПО можно наблюдать даже какие-то совсем непонятные коллизии и заметное падение производительности.

С учётом всего сказанного, придуманная AMD для Threadripper 3990X метафора «HEDT-процессор специального назначения» приобретает особый смысл. Кажется, маркетинговый отдел компании совершенно напрасно отбросил из модельного номера 3990X литеру «W». В данном случае она была бы более чем уместна, потому что явно указывала бы на непростой характер этого CPU и подчёркивала, что ожидаемая масштабируемость производительности у 64-ядерника проявляется лишь в ограниченном круге задач.