Review – Ryzen 7 5800X – Arquitetura, resultados e overclock

Fala pessoal, tudo bem?

Desde o lançamento dos Ryzen em 2017, a AMD tem mantido firme o propósito na execução do seu “roadmap”, apresentando sempre novos processadores com uma cadência de lançamento praticamente anual, no caso, isso começou com os Ryzen “Zen” série 1000, que eram fabricados em 14 nm e o primeiro produto realmente competitivo lançado pelo fabricante após anos patinando com os Bulldozer e derivados. Após um ano, foram introduzidas as CPUs da linha 2000 com arquitetura “Zen+”, que basicamente foram um ‘refresh’ da primeira geração com algumas melhorias muito bem-vindas, como, por exemplo, o “Precision Boost 2.0” que os permitiu extrair maior desempenho do processador para diferentes ‘workloads’ variando a frequência conforme fosse possível e diversas otimizações no processo de fabricação, agora em 12 nm, e na menor latência do cache.

Em 2019, a AMD lançou a terceira geração dos Ryzen, cujo codinome do processador era “Matisse”, que trouxe consigo muitas mudanças e foi um salto considerável em vários aspectos, por exemplo, essa geração foi a primeira baseada no uso de “chiplets”, que tem como conceito dissociar o “chip” em vários dies conectados por algum barramento ou “fabric” permitindo assim que cada um desses diferentes dies possam ser fabricados em processos distintos, o que apesar de não ter sido uma decisão livre de “trade-offs” acabou se mostrando bastante acertada, afinal de contas, o die que inclui os cores e cache, chamados de CCDs, podem ser fabricados em um processo mais avançado enquanto o “IO Die”, o qual inclui controladores de memória, PCI-E e outros blocos que pouco se beneficiam com a redução da litográfia ficam em um processo mais antigo e barato, permitindo assim que a AMD produzisse um pequeno CCD de cerca de 75 mm² na TSMC em 7 nm com 8 cores trazendo consideráveis ganhos na frequência máxima de operação, escalabilidade e IPC em relação à solução monolítica adotadas anteriormente.

E por fim, agora no final desse tão sofrido 2020, chegou a hora de lhes apresentar os processadores da terceira geração da arquitetura “Zen”, com vocês os Ryzen série 5000! 🙂

O fato da AMD ter pulado a série “4000” pode inicialmente causar estranheza para alguns, porém, isso foi feito visando a diferenciação dos Ryzen 4000 “Renoir”, que são majoritariamente destinados aos notebooks/OEMs, utilizam a arquitetura Zen2 e possuem vídeo integrado, no caso, a “line-up” da série 5000 é composta por quatro modelos, Ryzen 9 5950X, Ryzen 9 5900X, Ryzen 7 5800X e Ryzen 5 5600X e em relação à contagem de núcleos, tudo permanece inalterado, ou seja, temos 16, 12, 8 e 6 cores, respectivamente.

Como a foto acima sugere, o ‘layout’ usando “chiplets” que manteve com o ‘package’ praticamente inalterado em relação à geração passada, portanto, as CPUs de 16/12 cores possuem 2 CCDs e os de 8/6 tem apenas um. No tocante a quantidade de cache e TDP, tudo também continua aparentemente igual, no entanto, as frequências de operação aumentaram para até 4.9GHz, os modelos Ryzen 7/9, semelhantemente a linha “XT”, não acompanham mais o cooler box e o preço sugerido sofreu reajuste de US$50 para toda a linha relativo aos antigos modelos “X”.

Porém, se a princípio fica a impressão que pouco mudou e ainda houve piora em alguns pontos, por baixo do capô as mudanças foram drásticas! A princípio, houve uma importante mudança na organização dos núcleos e cache dentro da CCD, onde no Zen2 existiam duas CCX com 4 cores e 16 MB de cache L3 cada, onde era necessário fazer uma “viagem” pelo IO Die caso elas precisassem “conversar”, o que obviamente acabava por adicionar latência, comprometendo o desempenho em aplicações sensíveis a esse parâmetro e agora com o Zen3, a CCX e o cache L3 foi unificado e agora possuem 8 cores com 32 MB de cache L3 acessível a todos os núcleos, efetivamente usando uma arquitetura do tipo “Ring”, reduzindo consideravelmente a latência efetiva de memória. Segundo a AMD, a latência do cache L3 no Zen3 é de 46 ciclos enquanto no Zen2 é de 39 ciclos, o que é consequência direta de ter aumentado o L3, entretanto, ainda se trata de algo muito melhor que a penalidade que existia anteriormente com a “viagem” pelo IO Die.

Em relação à arquitetura “Zen3”, a AMD promete ganhos de IPC de até 19% em relação ao Zen2, o que sem a menor dúvida se trata de um aumento substancial e que seria impossível de se explicar apenas com a mudança no ‘layout’ da CCX, porém, facilmente justificáveis com mudanças profundas na arquitetura, o que naturalmente foi o caminho seguido, com mudanças que vão desde o frontend até o backend, conforme pode ser visto abaixo.

A respeito a fabricação da CCD do Zen3, ele continua usando a mesma variante do processo 7 nm da TSMC utilizada nos Ryzen “XT”, portanto, não é dessa vez que vamos ver uma CPU fabricada usando “EUV” e sobre o IO Die, é o mesmo ‘chiplet’ usado no Zen2, produzido em 12 nm pela Global Foundries.

Por fim, sobre a amostra que recebi e irei lhes mostrar nesse review, se trata de um Ryzen 7 5800X aleatório, portanto, não é um processador “binado” como ocorreu no lançamento do Zen2 com o Ryzen 5 3600 e justamente por não ter tido oportunidade de testar mais amostras, não tenho referência do que esperar desses chips no que diz respeito da overclock.

• Configurações utilizadas:

CPU: AMD Ryzen 7 2700X / AMD Ryzen 7 3800XT / AMD Ryzen 7 5800X

MOBO: Crosshair VIII Impact

VGA: ASRock RX5700 XT Challenger

RAM: 2x8GB G.Skill FlareX 3200CL14

REFRIGERAÇÃO: Water Cooler custom e pasta térmica GD900

STORAGE: SSD Goldenfir 256GB NVMe e HyperX UV500 960GB

Software utilizado e drivers utilizados: Windows 10 x64 build 2004, Adrenalin 20.10.1, AMD Chipset Drivers 2.10.13.408, 7Zip 19.00 x64, Blender 2.90.1, Cinebench R20, Geekbench 4.4.4, Google Chrome 86.0.4240.111, HWBOT x265 Benchmark, Luxmark 3.1, PCMark10, Visual Studio Comunnity 2019.

Objetivo dos testes: Aferir o desempenho do novo Ryzen 7 5800X em uma série de benchmarks comparando-os em stock com seus antecessores Ryzen 7 2700X e Ryzen 7 3800XT, verificar como ele se sai nos benchmarks competitivos para o HWBOT em overclock usando refrigeração ambiente e como é o seu comportamento em overclock extremo. Detalhes de como foram conduzidos os testes estão contidos nos textos abaixo.

• Benchmarks em stock:

Sobre os benchmarks utilizados, houve mudanças na suíte de testes visando deixa-la mais próxima da realidade do usuário, eliminando ferramentas semelhantes, porém de versões diferentes, como, por exemplo, o Cinebench R15/R20 e Geekbench 3/4, em favor de outros que são mais representativos nas mais diversas tarefas do cotidiano, então, vamos aos benchmarks, apenas lembrando que esses números foram obtidos com o HPET ligado.

• 7Zip, que é uma ferramenta de compressão/descompressão de arquivos de código aberto, provavelmente um dos mais utilizados mundialmente e no caso, foi utilizada a ferramenta benchmark integrada com suas configurações padrão.
• Blender, que novamente é um software de código aberto que é utilizado para modelagem, renderização e animação 3d, no caso, foi utilizado a “clássica” cena da renderização da BMW que pode ser encontrada nesse link.
• Chromium Build Time, que não se trata de um benchmark per se, mas por onde é possível medir o tempo para compilação de um projeto razoavelmente complexo como é o Chromium, tendo sido ele escolhido por existir um documento passo-a-passo padronizando todo o processo. Foi utilizado o Visual Studio Community 2019 nesse teste.
• Cinebench R20, tradicional software de benchmark de renderização utilizando a engine Cinema 4D, escala com várias threads e permite rodar o teste no modo singlethread e multithread.
• Geekbench 4, que é um benchmark multi-plataforma e generalista, que testa o desempenho em diversos algoritmos diferentes que usam a CPU de maneira distinta (INT ou FP), criptografia usando AES e testes de memória, cuja documentação pode ser visualizada nesse link.
• HWBOT x265 Benchmark, que utiliza o encoder de código aberto x265 para fazer a conversão de vídeo do formato H264 para H265/HEVC e medir o FPS médio, então, trata-se de um teste multithread que pode usar até mesmo instruções AVX caso disponíveis e no caso, foi utilizado o preset 4K sem alterações nas demais configurações.
• Luxmark 3.1, é uma ferramenta benchmark de renderização usando OpenCL ou C++ com a engine LuxRender, que no caso, tem código aberto, é multiplataforma e permite a comparação entre CPUs e GPUs. No caso, foi utilizado o modo C++ nesse teste.
• Octane 2.0, que consiste em um “pacote” com 17 testes em Javascript, portanto, é um bom referencial para o desempenho da CPU enquanto navegando na internet. Por conta desse benchmark rodar direto do navegador, foi utilizado a última versão do Google Chrome na obtenção desses resultados, caso alguém se interesse, esse é o link para o teste.
• PCMark10, que se trata de uma ferramenta benchmark generalista que testa diversos aspectos do uso cotidiano do computador, no caso, ele simula tempo de inicialização dos aplicativos, navegação na ‘internet’, videoconferência e aplicativos de escritório, no caso, ele é muito interessante por conta da integração de softwares de código livre reais que fazem cada uma dessas funções, o que implica que ele não é só mais um benchmark sintético. Para esses testes, foi utilizada o preset padrão, cujos detalhes podem ser verificados nesse documento.

Dos resultados, o Ryzen 7 5800X ficou na ponta em absolutamente todos os testes, apresentando no melhor dos casos uma vantagem de 26,29% (Octane 2.0) perante o R7 3800XT e no pior de 6,47% (Compilação do Chromium), enquanto em relação ao seu “avô” R7 2700X, a diferença chegou a absurdos 82,82% no melhor dos casos (HWBOT X265) e 26,3% no pior (Blender), o que mostra o salto gigantesco entre as gerações, sendo que nos benchmarks multithread ele acabou ficando em média 19,01% a frente do R7 3800XT e incríveis 52,19% sobre o R7 2700X, enquanto nos singlethread, em que pese que essa é a média entre apenas dois testes nessa situação, as diferenças caíram para 16,13% e 43,39%, respectivamente.

Agora chegou a hora dos testes em jogos e para isso foram utilizados os seguintes títulos:

• 3DMark Time Spy, que é um benchmark 3d que simula de maneira razoável um jogo moderno, ou seja, faz bastante uso de ‘compute shaders’ e no caso, ele também é bastante dependente da CPU por conta do seu Physics Test ter um peso bastante razoável na composição da pontuação final.
• O BeamNG é um simulador de física trajado de jogo de corrida e a ferramenta (BeamNG Banana Bench) inclusa nele simula o desempenho conforme se aumenta a contagem de carros controlados por AI e no final retorna melhor resultado obtido, sendo que esse teste ainda exige um pouco menos da CPU do que o jogo, afinal de contas, ela roda em modo texto e por conta disso não tem a carga do render.
• No CS GO, foi utilizado o mapa de FPS Benchmark com o jogo rodando em 1080p Low, pois quem joga isso de forma competitiva sacrifica os detalhes em detrimento de roda-lo com a maior taxa de quadros possível visando diminuir ‘input lag’. Alguns até baixam a resolução para 720p ou menos, mas aqui resolvi ser um pouco menos radical e mantive os 1080p, conforme pode ser visto nos screenshots abaixo.
• Para o GTA V e SOTTR, em ambos os jogos foram utilizadas as ferramentas de benchmark inclusas, entretanto, no GTA V usei apenas a “pass 4”, que é aquela que começa com o caça passando por baixo da ponte e o FRAPS/FRAFS para posterior análise do frametime, enquanto o SOTTR simplesmente usei o resultado gerado pelo próprio jogo. Relativo ao GTA, os resultados podem parecer um pouco estranhos, porém, isso ocorre por limitação da engine do jogo, que começa a ter problemas com o frametime e stuttering enquanto rodando com taxa de quadros (FPS) elevados, conforme pode ser visto nesse vídeo do Gamers Nexus. Abaixo estão as configurações gráficas utilizadas para obtenção desses números:

Antes de apresentar os resultados, é necessário destacar que tenho ciência de que a RX5700 XT não é exatamente a placa mais adequada para esse teste, afinal de contas, o ideal seria se valer da melhor placa de vídeo possível para poder verificar os gargalos e o limite de cada CPU, contudo, infelizmente não disponho de uma GPU melhor no momento e apesar de ter feito o que estava ao meu alcance, também não houve tempo hábil para conseguir uma mais forte, então, desde já peço desculpas por isso e espero resolver essa “pendência” para artigos futuros. 🙂

Apesar de a placa de vídeo ser aquém do ideal para mostrar as diferenças entre esses processadores, ainda sim, ela ficou bastante evidente tanto no CS:GO, que é completamente limitado pela CPU, quanto no BeamNG, cuja ferramenta de ‘benchmark’ não possui modo gráfico. No SOTTR e GTA V, a diferença foi mais sútil, porém, ainda sim evidente pelas maiores médias obtidas, contudo, novamente se faz necessário destacar que no caso do GTA V, a piora no ‘frametime’ se deve por conta de uma limitação da ‘engine’ do jogo e por fim, no Time Spy houve uma diferença de mais de 1000 pontos no ‘Physics Test’ no R7 5800X em relação ao R7 3800XT, o que poderia ser ainda maior com os devidos ajustes de memória e overclock.

• Overclock – Benchmarks competitivos com refrigeração a água:

E como não poderia deixar de fazer, também rodei alguns benchmarks competitivos usando refrigeração líquida com o objetivo de descobrir o limite do R7 5800X com temperatura ambiente e no caso, foi possível completar o Cinebench R15 com frequência de 4.8GHz e tensão de 1.3V com LLC3, enquanto para o Geekbench 3 foi necessário baixar para os 4.75GHz para o teste não travar durante a etapa do “DFFT”, que costuma ser a parte mais pesada desse teste, então, temos um incremento de cerca de 125~150MHz em relação a uma amostra “platinum” do R7 3800XT para uso competitivo.

No que diz respeito ao FCLK, a AMD destaca que para os Ryzen 5000 existe uma margem um pouco maior, e que FCLK @ 2000MHz é o que os 1900MHz foram para geração passada, ou seja, as amostras de melhor qualidade do Ryzen 5000 devem ser capazes de rodar o FCLK @ 2000MHz, no entanto, nos testes não foi possível reproduzir isso e o máximo acabou ficando nos 1900MHz. Talvez isso mude com as futuras atualizações do AGESA, porém, os demais relatos de outros reviewers é que nenhum deles conseguiu ir além dos 1900MHz e no caso, em placas-mãe bastante distintas um dos outros.

Sobre o overclock de memória, tudo continua igual à geração anterior no que concerne aos limites de frequência e também nos ajustes, de forma que foi possível rodar as Samsung B-Die @ 4600 CL14 1.95V normalmente usando o mesmo preset que usava com o R7 3800XT.

Por fim, dos resultados obtidos, foi possível chegar aos 2809cb no Cinebench R15 e 51288 pontos no GB3 e no caso, ambas pontuações são melhores que aquelas obtidas pelo R7 3800X rodando no LN2, com frequências entre 5275MHz e 5225MHz, o que significa que os Ryzen 3000 precisam de quase 500MHz a mais para conseguir igualar os números obtidos pelos modelos da nova geração, o que é excelente!

• Overclock – Benchmarks competitivos com refrigeração extrema (LN2):

Aproveitando o “restinho” (cerca de 5L) do LN2 que havia sobrado do mês passado, resolvi por fazer um teste rápido com o R7 5800XT para ter ao menos uma noção do seu comportamento no overclock extremo e para isso, tratei de isolar a placa-mãe com papel toalha e montar o SF3D Inflection Point, no caso, foi utilizado a pasta térmica Kingpin KPx.

Sobre o funcionamento do processador, ele apresentou CB (coldbug) nos -160 °C e CBB (coldboot bug) em -140 °C, o que significa que foi possível baixar a temperatura até esses -160 °C para rodar os benchmarks, porém, em caso de travamento ou reboot, será necessário aquecer até os -140 °C para a máquina conseguir passar no post novamente e no caso, foi utilizado FCLK @ 1900MHz, algo que nos chips da geração passada era restrito apenas aos melhores exemplares disponíveis. Infelizmente, como disse anteriormente, não houve LN2 e nem tempo hábil para testar mais ajustes visando mitigar o CB/CBB, no entanto, o R7 5800X não apresentou o problema da frequência do FCLK ficar limitada ao subir o VDDSOC acima dos 1.1V, o que significa que talvez exista margem para fazer o ajuste fino do VDDSOC/VDDG e com isso tornar possível baixar mais a temperatura. Nessa sessão foi utilizado VDDSOC em 1.35V direto da UEFI, até 1.45V no SO, VDDG ambos em AUTO e VCORE de até 1.7V, contudo, ficará para uma próxima sessão verificar se o chip escala com mais tensão.

A respeito dos resultados, foi possível completar o Cinebench R15 com a CPU trabalhando a 5925MHz e o Geekbench 3 em 5850MHz obtendo 3455cb, 8520 pontos single-core e 61779 pontos multi-cores, respectivamente, o que excede por margem considerável os atuais recordistas usando processadores i9 9900K/F/S acima dos 7GHz e também o R7 3800XT acima dos 5.8GHz, porém, tenham em mente que esses resultados apresentados aqui são totalmente preliminares, muito provavelmente existe margem para melhora e também devem existir exemplares melhores mundo afora, algo que veremos no lançamento. 😉

EDIT 05/11/2020 –  11:39: Parece que o resultado no Cinebench R15 se sustentou como recorde!!! 😀

https://hwbot.org/submission/4594026_noms_cinebench___r15_ryzen_7_5800x_3455_cb

https://hwbot.org/submission/4594036_noms_geekbench3___multi_core_ryzen_7_5800x_61779_points

• Consumo, temperatura e frequências:

Em relação à temperatura, o R7 5800X não é exatamente um processador “frio” especialmente nas aplicações que fazem uso intensivo de ponto flutuante e que usem instruções como AVX, por exemplo, o Blender ou Cinebench R20, onde temperaturas na casa dos 80 °C são comuns mesmo considerando uma temperatura ambiente de pouco menos de 29 °C, contudo, ainda assim, o ‘Precision Boost’ consegue manter frequências na casa dos 4.55GHz~4.6GHz para todos os núcleos e 4.85GHz, como pode ser visto nas capturas de tela do HWiNFO abaixo que foram feitas durante uma run do Cinebench R20 MT e ST, respectivamente.

No que diz respeito ao consumo, os parâmetros de PPT, TDC e EDC continuam iguais aos modelos com TDP de 105W da geração passada, portanto, o consumo em stock permanece inalterado, permanecendo na casa dos 238W de load enquanto rodando o benchmark do Blender.

• Conclusão:

Diantes dos testes e resultados apresentados, foi possível chegar nos seguintes pontos:

1. Relativo ao desempenho em stock, o Ryzen 7 5800X apresentou uma vantagem de 19,01% sobre o Ryzen 7 3800XT e de incríveis 52,19% em relação ao Ryzen 7 2700X nos benchmarks multithread enquanto nos singlethread, a diferença ficou nos 16,13% e 43,39%, respectivamente, o que representa um salto geracional considerável. No que diz respeito ao desempenho em jogos, infelizmente faltou uma GPU mais forte, contudo, ainda sim houve um salto expressivo no CS:GO e no BeamNG.
2. A respeito do uso em benchmarks competitivos, pelo menos enquanto a Intel não apresentar uma alternativa competitiva, o Ryzen 7 5800XT simplesmente irá nadar de braçada nos rankings de benchmarks com CPUs de 8 cores. No que diz respeito ao overclock com refrigeração a água, foi possível completar o Cinebench R15 @ 4800MHz 1.3V e o Geekbench 3 @ 4750MHz, com memórias rodando @ 4600 CL14 e FCLK @ 1900MHz, no caso desse último, apesar de a AMD ter dito que 2000MHz seria algo possível nessa nova geração, não foi viável atingir a marca com essa amostra. Sobre o funcionamento em overclock extremo, esse exemplar apresentou CB @ -160 °C / CBB @ -140 °C operando com FCLK @ 1900MHz sem maiores problemas e relativo às frequências obtidas, foi possível completar o Cinebench R15 @ 5925MHz e o Geekbench 3 @ 5850MHz, algo praticamente impossível de se atingir na geração anterior. É importante ressaltar que esses resultados são para uma amostra completamente aleatória e que não tenho parâmetros para dizer se isso será algo comum ou se essa amostra é um ponto fora da curva.
3. Do consumo, temperatura e frequência de operação, o consumo em stock permaneceu idêntico ao dos seus antecessores de 1 CCD com TDP de 105W, o que já era esperado por conta dos parâmetros de EDC,TDC e PPT serem iguais. Sobre a temperatura, o Ryzen 7 5800X definitivamente não é uma CPU fria, atingindo temperaturas na casa dos 80 °C enquanto rodando um ‘benchmark’ pesado como o Cinebench R20, contudo, ainda sim ele segurou a frequência dos núcleos em algo como 4550~4575MHz no teste multithread e 4850MHz no singlethread, excedendo o rotulado para o boost máximo em 50MHz.
4. Do custo de aquisição, ainda não possuo informações a respeito do preço desses processadores no mercado nacional e sinceramente, diante do momento de instabilidade e volatilidade dos preços de hardware no Brasil, também prefiro me abster de qualquer palpite nesse sentido, entretanto, o preço sugerido em dólares para esses modelos sofreu um aumento de US$50 em relação aos seus antecessores, o que significa que apenas para citar um exemplo, eles devem chegar no Brasil custando mais do que os Ryzen “XT”. É necessário incluir também o custo de um cooler a parte, pois esses modelos, com exceção do Ryzen 5 5600X, não incluem o cooler. Apesar disso, se o que procura é o melhor desempenho possível que um CPU X86-64 pode oferecer no momento em um desktop, definitivamente os Ryzen 5000 não irão decepcionar, como a própria AMD disse no anúncio desses chips, “performance sem compromissos” e foi exatamente isso que eles entregaram.

E por hoje é só pessoal, até a próxima!