ANÁLISE: AMD Ryzen Threadripper 2970WX

O AMD Ryzen Threadripper 2970WX é o segundo processador mais potente da AMD voltado a produtores de conteúdo e profissionais que precisam de uma quantidade massiva de poder de processamento, especialmente focado em ciclos de trabalho que tirem benefícios de quantidades enormes de núcleos e threads. Para isso essa CPU chega equipada com 24 núcleos e, via SMT, chega a 48 threads, uma contagem impressionante para um produto desse segmento de preço. Vale destacar que o modelo topo de linha é o 2990WX e tem 32 núcleos e 64 threads, com os 4 dies do CPU ativado, enquanto o 2970WX tem um total de oito núcleos desativados.

Site oficial do AMD Ryzen Threadripper 2970WX

Menos é mais: os saltos em desempenho do Threadripper 2990WX quando é parcialmente desabilitado

Seguindo o update dos produtos Ryzen, a AMD apresentou a segunda geração de CPUs Ryzen Threadripper. O primeiro update é bastante óbvio: a empresa implementou a microarquitetura Zen+ em seus modelos high-end, trazendo a litografia em 12 nanômetros. O efeito dessa mudança é semelhante ao alcançado nos demais Ryzen 2000: reduziu o consumo do chip, então é possível entregar frequências mais altas mantendo níveis semelhantes de alimentação de energia e aquecimento.

Mas além da atualização esperada, os novos Threadrippers trazem outra novidade. Enquanto a primeira geração habilitou apenas dois dies Ryzen (criando até curiosos rumores sobre supostos outros dois dies funcionais desligados) a nova geração introduz uma nova linha que possui todos os 4 dies funcionais, chamada Threadripper WX. O W aqui atende por Workstation, e já indica que tipo de uso que a AMD direciona esses processadores.

Análise do AMD Ryzen Threadripper 2990WX
Site oficial do AMD Ryzen Threadripper 2990WX

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Tecnologias Threadripper

A segunda geração dos processadores Zen chega pouco mais de um ano após o lançamento dos primeiros produtos. Diferente da geração 1, não temos aqui um salto tecnológico com os impressionantes 3.7x mais poder de processamento por watt consumido ou o saltos em IPC de 50%, como aconteceu na primeira geração. Temos agora um modesto “refresh” da linha Ryzen, o Zen+, e as maiores inovações vão ficar para o Zen2 em 7nm.

{quote}A segunda geração Ryzen traz um
refresh modesto na microarquitetura{/quote}

A principal novidade da segunda geração é o uso de uma nova litografia, os 12 nanômetros LP da GlobalFoundries (LP atende por “leading performance”, uma marca utilizada na tecnologia que parece ter sido pensada pelo pessoal do marketing). A redução na litografia possibilita maior densidade de transistores e responde por uma performance entre 10 a 15% superior, segundo a AMD.

{quote}Novidades incluem mais performance, menor consumo,
clocks mais altos e latências mais baixas{/quote}

O 12nm LP também viabilizou clocks mais alto, sendo que com essa nova tecnologia, a AMD afirma que há um ganho na casa dos 300MHz comparado a geração anterior, chegando a casa dos 4.3GHz em apenas um núcleo e conseguindo até 4.2GHz em todos os núcleos em situações de overclock.

Algumas tecnologias foram refinadas na segunda geração Ryzen, entre elas a segunda geração do Precision Boost. Essa tecnologia utiliza uma série de sensores que verificam consumo e aquecimento em tempo real e ajustam as frequências com mudanças precisas de 25MHz buscando o ponto ideal. O Precision Boost 2 agora busca manter frequências mais altas mesmo em funções que precisam de múltiplos núcleos, segurando os clocks em níveis mais altos enquanto for possível respeitar limites de temperatura e consumo de energia. A nova geração dessa tecnologia também possibilita a troca mais suave da contagem de núcleos ativos e suas frequências de operação, fazendo com que o clock cai gradativamente, na medida que mais cores são colocados em ação.

Na mesma balada, o Extended Frequency Range (XFR) também ganhou melhorias. Essa tecnologia aumenta os clocks de acordo com as possibilidades do sistema de resfriamento, colocando frequências mais altas se os sensores indicarem que a temperatura está baixa. Isso faz com que investir em um cooler mais potente e eficiente se reflita em ganhos maiores de desempenho, já que o XFR2 vai aumentar as frequências buscando aproveitar a margem maior térmica. Na demonstração da AMD há um ganho de 7% na performance após trocar um cooler básico por um Noctua NH-D15S.

Artigo: As tecnologias dos processadores Ryzen

No restante, esses produtos herdam outras tecnologias desenvolvidas na primeira geração como o Neural Net Prediction e o Smart Prefetch. Vocês podem ver mais sobre essas tecnologias da primeira geração Ryzen nesse artigo aqui.

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Threadrippers geração 2

Com dois dies a mais, a distribuição dos canais de memória se tornou crítico nos modelos WX. A AMD afirma ter buscado a abordagem que se mostrou mais estável e consistente para o ecossistema. Então a estrutura inicial foi mantida: dois dies possuem dois canais de comunicação cada. O problema que surge é óbvio, já que isso significa que dois dies Zen não possui um canal de comunicação direto com as memórias, precisando fazer o caminho através dos outros dois dies, algo que inevitavelmente vai impactar no tempo que esses núcleos vão demorar para ter acesso a dados na RAM, a famigerada latência que vem sendo uma deficiência dos processadores Ryzen frente a modelos rivais.

Dois dies Ryzen não tem acesso direto às memórias nos modelos Threadrippers WX

A otimização que pode ser feita para contornar essa deficiência é dar a preferência para usar primeiro os dois dies que tem acesso mais rápido às memórias. Isso não é pouca coisa: você vai precisar ultrapassar o uso de 16 núcleos para começar a necessitar de núcleos com acesso mais lento às RAM. Segundo a AMD o sistema Windows já é capaz de realizar essa otimização, mas ainda existe espaço para melhorias no software.

Só é possível usar o modo NUMA no 2990WX e 2970WX

Para viabilizar o acesso à memória RAM pelos dois outros dies, a AMD criou canais de comunicação entre todos os dies. Isso significa que todos os dies Zen presentes em um Threadripper WX possuem um canal direto de comunicação com duas vias para todos os demais dies no processador, criando os caminhos necessários para viabilizar a troca de informação presente nas memórias RAM entre todos os núcleos zen presentes nesse processador. Ao total são 25GBps de largura de banda comunicando os dies se você utilizar a frequência 1600MHz nas memórias, e essa largura de banda busca garantir que se um die precisar de algo “na memória de outro”, não se forme gargalos.

Por conta da estrutura do Threadrippers WX também foi limitado os modos de operação das memórias, funcionando apenas em NUMA ou como a AMD chama, o Modo Local. O NUMA melhora a latência ao colocar os dados na memória RAM com comunicação direta com o die em uso, ao invés de tentar usar toda a RAM disponível. A linha Threadripper 2000X mantém a alternância entre NUMA e UMA, então o consumidor pode optar por melhor largura de banda (indicado para aplicações de renderização) trocando para o UMA, ou Modo Distribuído, como a AMD chama, e que irá tentar usar de forma homogênea toda a memória disponível.

Os modelos WX não contam com o NUMA, porém neles há outra opção: o modo dinâmico. Ele é ativado no Ryzen Master e atua em segundo plano no sistema operacional, identificando em tempo real os processos que dependem de melhores latências e direcionando eles aos núcleos com melhor contato com as memórias RAM. A intenção da AMD é implementar esse recurso em nível de chipset no futuro. Essa função é especialmente útil em cargas intermediárias de trabalho, onde o software pode selecionar os threads mais indicados, porém em alta carga, onde todos os núcleos lógicos estão em uso pleno, o impacto dessa função é menor. 

Um dos principais diferenciais do modo dinâmico é que diferente de alternâncias entre o NUMA e o UMA em outros produtos Threadripper, ele pode ser habilitado e desligado sem a necessidade de reiniciar o sistema.

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Sistema utilizado
Abaixo, detalhes sobre o sistema utilizado para os testes.

Máquinas utilizadas nos testes:
Todas os sistemas utilizaram componentes com mesmas características técnicas para os testes, com exceção da placa-mãe/processador que varia de acordo com a plataforma, veja a configuração utilizada:

– Placa-mãe para o CPU analisado: Gigabyte X399 AORUS XTREME [site oficial]
– Placa de vídeo: Gigabyte GeForce GTX 1080 Ti AORUS Xtreme [análise]
– Memórias: 32 GB G.Skill Trident Z RGB @ 3200MHz (4x8GB) [site oficial]
– SSD: Kingston Savage 240GB Sata 6Gb/s [análise]
– HD: Seagate Barracuda 2TB 7200RPM Sata 6Gb/s [site oficial]
– Cooler: Cooler Master Ripper (2990WX e 1950X) Noctua NH-U12S (7900X) [site oficial]
– Fonte de energia (PSU): Thermaltake Toughpower 850W GOLD [site oficial]

{quote}Vamos refazer TODOS os testes no inicio de 2019
para um artigo com a linha completa dos Threadrippers{/quote}

Sistema Operacional e Drivers:
– Windows 10 64 Bits com Updates
– GeForce 417.22

Aplicativos/Games:
– 7-Zip 18.05 [site oficial]
– Adobe Premiere CC 2018 [site oficial]
– AIDA64 [site oficial]
– Blender [site oficial]
– CineBench R15 [site oficial]
– x264 Full HD Benchmark [download]
– V-Ray [site oficial]
– wPrime 1.55 [site oficial]

– 3DMark (DX11) [site oficial]
– Assassin´s Creed Origins (DX11)
– Battlefield 1 (DX11)
– Grand Theft Auto V (DX11)
– The Division (DX12)
– The Witcher 3 (DX11)

CPU-Z/AIDA64
Através do CPU-Z e AIDA64 vemos algumas informações técnicas do processador, como modelo, clocks, número de núcleos e threads etc.

Também tentamos utilizar os modos “Game” e “Creation” através do aplicativo Ryzen Master, mas desd a versão 1.5 ele apresenta problemas, a AMD está ciente e reportou que está trabalhando para resolver o mais breve possível. Com a versão 1.4 do aplicativo o sistema não permitia fazer nenhuma modificação no número de núcleos ativados.

Confiram abaixo as telas principais dos dois aplicativos:

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​Overclock

Colocamos todos os núcleos do Threadripper 2970WX em 4GHz, sendo esse um clock interessante por não forçar demais o CPU. A tensão utilizada foi de 1.41v, abaixo disso o sistema não finalizou todos os testes. Vale destacar que o 2990WX estabilizou em 4.1GHz com o mesmo overclock.

Ganhos interessantes em algumas aplicações

Como se sabe, overclock não é uma ciência exata, um sistema com mesmos componentes pode se comportar de forma diferente mesmo com o mesmo overclock aplicado, no caso dos resultados, veremos que em alguns casos o resultado foi muito bom, em outro abaixo do esperado. As memórias mantivemos em 3200MHz, a frequência máxima via XMP.

“FAÇA OVERCLOCK POR SUA CONTA E RISCO”

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Consumo de energia

Fizemos os testes de consumo de energia do sistema em modo ocioso e rodando o 3DMark, aplicativo que exige bastante do sistema.

É importante destacar que o consumo de energia depende bastante da placa-mãe e pode variar consideravelmente de um sistema para outro com configurações semelhantes.

IDLE (Sistema ocioso)
Começamos pelo teste com o sistema em modo ocioso.

Rodando o 3DMark
Quando colocamos os sistemas rodando o 3DMark, temos os consumos abaixo:

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Temperatura

Começamos pelos testes de temperatura, como o sistema em modo ocioso e rodando o wPrime, aplicativo que “estressa” todos os núcleos dos processadores.

IDLE (Sistema ocioso)
Começamos pelo teste com o sistema em modo ocioso, com o Windows em espera sem estar executando nenhuma tarefa além das tradicionais do sistema.

Rodando o wPrime
Quando colocamos os sistema rodando o aplicativo wPrime, que faz todos os núcleos trabalhem em modo full, temos os consumos abaixo:

“A temperatura varia de acordo com o programa utilizado, mesmo o wPrime estressando todos os núcleos sendo uma boa opção para ver o comportamento desse cenário, alguns programas podem exigir ainda mais do processador e consequentemente esquentar mais o mesmo, como exemplo citamos o Blender.”

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Testes de aplicações profissionais

Abaixo temos uma série de testes de desempenho com o sistema, comparando o processador analisado com outros modelos do mercado e fazendo exatamente os mesmos testes.

{quote}Alguns testes podem tirar maior proveito de CPUs com clocks mais altos,
independente da arquitetura e do número de núcleos/threads,
já outros podem tirar mais proveito de mais núcleos/threads{/quote}

AIDA64 Latency
O software AIDA64 tem vários testes de performance, separamos um que mostra um cenário diferente dos demais, a velocidade de latência das memórias, que quanto menor o resultado, melhor.

Adobe Premiere CC 2018
Utilizamos o Media Encoder para realizar a renderização de um projeto do Premiere, sendo uma versão adaptada do projeto usado no vídeo “PC Ideal encara o Monster Hunter World“. No projeto usamos múltiplas funcionalidades como colorometria das cenas, filtros de nitidez, sobreposição e arranjos de múltiplos clipes na tela e também lettering, tudo com o intuito de buscar dar trabalho para o processador. Nesse teste a aceleração através da placa de vídeo fica desabilitada, garantindo que os recursos do processador sejam o responsável pela execução da tarefa.

Blender
O aplicativo Blender é voltado a profissionais de edição de filmes e para manipulação de objetos 3D, sendo um bom teste real de como o sistema se comporta nesse tipo de cenário.

V-Ray
Ferramenta de benchmark desenvolvida pela Chaos Group, empresa atuante no mercado de computação visual de alta qualidade, o teste V-Ray Benchmark utilizado consiste no resultado de renderização do CPU, quanto menor for, melhor é o desempenho.

x264 Full HD Benchmark
Essa ferramenta é um importante comparativo de performance que mede a capacidade do sistema em realizar a renderização usando o popular codec x264 na resolução FullHD, um teste que tem como principal carga um alto uso de processador. A aplicação mede a velocidade que o hardware é capaz de realizar a codificação em x264, sendo que quanto mais rápido, melhor. Aqui temos os seguintes resultados:

HWBot x265 Benchmark
Com o aplicativo de benchmark de renderização do HWBot, temos um teste renderizando com codec x265, tanto em FullHD como em 4K: Assim como o teste com o x264, quanto mais rápido o sistema for para realizar o teste, melhor.

CineBENCH R15
O CineBench está entre os mais famosos testes de benchmarks para processadores, baseado em um teste convertendo uma imagem. Ele é baseado na plataforma Cinema 4D da MAXON, bastante relevante no meio de produção de conteúdo em 3D e com uso extensivo em filmes de grande bilheteria do cinema mundial.

WinRAR
Outro bom teste para medir o comportamento do processador é o WinRAR, que consegue fazer bom uso de todos os cores. A AMD tem apresentado resultados bem ruins nesses testes quando comparados com a Intel.

7-Zip
O aplicativo 7-Zip se tornou muito popular e hoje é um dos mais utilizados no mundo quando o assunto é compressão de arquivos, sendo outro bom teste para desempenho dos processadores trazer alta carga de estresse para o CPU.

wPrime
Rodando o wPrime, teste que estressa todos os cores do processador, temos os resultados abaixo:

3DMark
Começamos nossos testes com foco em vídeo com o 3DMark, mas por enquanto com a placa de vídeo dedicada.

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Teste em games

Agora vamos para os games, selecionamos alguns dos principais títulos do mercado para mostrar como os processadores se comportam utilizando configurações semelhantes, sendo sempre a mesma placa de vídeo, uma GTX 1080 Ti AORUS Xtreme (versão overclockada), e 32GB de RAM 3200MHz através de 4 módulos de 8GB. Damos preferência a games que trazem alta carga ao processador, buscando testar as situações onde a CPU é realmente mais relevante que a GPU para a taxa de quadros alcançada.

{quote}O artigo mostrando como jogar “bem” com
o Threadripper 299WX sairá nos próximos dias{/quote}

Assassin´s Creed Origins
Assassin's Creed Origins representa o retorno da importante franquia após uma pausa de dois anos. O jogo desenvolvido pela Ubisoft Montreal utiliza o motor gráfico AnvilNext 2.0 e é baseada em DX11, com belos gráficos que representam um desafio e tanto para placas de vídeo. Por conta da complexidade das cidades e vilarejos o jogo também não facilita a vida dos processadores, que passam trabalho para lidar com tanta arquitetura e também pessoas ativas pelo mapa.

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Battlefield 1
Como um dos games com a melhor qualidade gráfica já lançados e com alta demanda de processador e placa de vídeo devido a seu mapa amplo e bastante destrutivo, agora o Battlefield 1 faz parte de nossa bateria de testes. Abaixo o comportamento dos sistemas rodando o game da DICE.

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GTA V
Grand Theft Auto V está entre os maiores sucessos dos últimos anos, trazendo entre seus destaques boa qualidade gráfica. Ele é um dos games que mais faz uso do CPU, sendo um ótimo teste para ver o comportamento e diferença entre esse componente, além de ser muito exigente quando o assunto é latência de comunicação com as memórias. Confiram abaixo os resultados nesse game:

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The Division – DX12
O game da Ubisoft é uma proposta bastante ambiciosa de criar uma Nova Iorque “viva” em partidas com multiplayer totalmente online. The Division usa um motor gráfico próprio desenvolvido pela Ubisoft Massive, e precisa lidar com cenários complexos e grandes quantidades de partículas na tela, com destaque para a neve que ocasionalmente cai em alguns momentos. Ele é nosso escolhido para o teste sobre a API DX12, já que tem uma das melhores implementações da nova tecnologia, realmente trazendo ganhos de desempenho comparado à versão com DX11.

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The Witcher 3
The Witcher 3 foi lançado como referência em qualidade gráfica para PC, sendo um dos games mais interessantes da atualidade para medir desempenho de placas de vídeo e processador. Nesse teste temos um cenário diferente do que usamos em análises de placas de vídeo, visando forçar mais o processador, passando pela famigerada Novigrad. Abaixo os resultados dos sistemas comparados:

O Ryzen Threadripper 2970WX cumpre bem o seu papel como um intermediário entre o topo da linha, o Threadripper 2990WX, e o Threadripper 2950X. Porém para subir a contagem para mais de 16 núcleos, ele precisou seguir uma abordagem de quatro dies ativos, e apenas dois deles com acesso direto às memórias, algo que resulta nos mesmos benefícios porém nas mesmas fragilidades que afetaram o 2990WX.

É importante destacar que ao longo dos testes não foi possível experimentar algumas configurações porque o Ryzen Master simplesmente não abriu. A AMD já está ciente do problema e está trabalhando na solução, porém por conta disso não foi possível usar o modo dinâmico, por exemplo, para verificar o impacto que ele traria. Também é importante destacar que nossos testes ainda estão usando uma GTX 1080 Ti porém serão atualizados no futuro para uma RTX 2080 Ti. Para manter a integridade dos testes de outros processadores, ainda não fizemos essa migração, que vai acontecer no inicio de 2019 e aproveitaremos para lançar um artigo com todos os modelos da primeira  segunda geração Threadripper.

Com a modularidade Zen levada ao extremo nesses produtos, que combinam dois CCXs por die, e depois quatro dies em um único produto, a escalabilidade não é perfeita, como acontece em praticamente qualquer hardware. Em alguns testes esse somatório de núcleos entregam excelentes desempenhos, como no Blender e 7-zip, e é nessas horas que modelos como o 2990WX e o 2970WX brilham. Outras aplicações, porém, parecem esbarrar em questões como latências de memórias, otimização de softwares para essa arquitetura complexa ou até limitações do próprio Infinity Fabric, por exemplo. É aí que temos a clara vantagem do Core i9-7900 na renderização de um vídeo no Adobe Premiere.  

{quote}O 2970WX pode ser uma boa opção pra quem
​precisa de um CPU mais robusto que o 2950X{/quote}

Análise: AMD Ryzen Threadripper 2990WX

Por conta dessas características, a recomendação feita na análise do 2990WX segue válida: para a maioria dos power-user, o ponto ideal está no Ryzen Threadripper 2950X. Ele já traz uma quantidade brutal de núcleos e poder de processamento, mas ao evitar o uso de dois dies sem acesso direto às memórias, traz resultados mais consistentes nos mais variados cenários. Não é que o 2970WX não entregue mais performance em vários cenários, mas a escala de ganho de desempenho não acompanha a escala no custo.

{quote}Apesar de ser um bom CPU, nossa recomendação segue
em optar pelo 2950X para a maioria dos cenários{/quote}

O Ryzen Threadripper 2970WX é uma opção interessante para o consumidor que precisa de mais performance que o 2950X tem para oferecer especialmente em aplicações para uso profissional, que façam muito uso de seus muitos núcleos/threads, mas quer uma opção mais acessível que o 2990WX. Só é importante destacar que é preciso ter segurança que o ciclo de trabalho que você irá direcionar esse processador escala de forma eficiente nessa estrutura desses Threadrippers da linha WX, caso contrário a nossa recomendação segue sendo o 2950X como o melhor modelo para ser adquirido.

Conclusão

{notas}