AMD Ryzen 5000 notebooks - refinamentos para mais desempenho e menos consumo

A AMD apresentou durante a CES sua nova geração de processadores para notebooks, os Ryzen 5000. Nesse artigo vamos mostrar uma visão mais aprofundada das novidades dessa microarquitetura que busca manter a boa fase da empresa, que vem expandido sua participação no mercado e aumentando o número de empresas utilizando seus chips em seus produtos, mérito da evolução da AMD no mercado de processadores desde a introdução da microarquitetura Zen.

Antes de prosseguir, é relevante indicarmos uma pequena “bagunça” no line-up Ryzen 5000. Toda a linha de alta performance, com chips final H, HS e HX, bem como alguns modelos da linha U, são baseados na nova tecnologia Zen3, codinome Cezanne. Alguns modelos da linha U, porém, ainda serão feitos na tecnologia Zen2 já presente em chips Ryzen 4000 para notebooks. Vamos focar nesse artigo nas novidades da microarquitetura nova.

O Zen3 codinome “Cezanne”

Apesar de tanto os chips Renoir (Ryzen 4000) quanto os Cezanne (Ryzen 5000) serem desenvolvidos no mesmo processo de 7nm, as tecnologias que vamos listar aqui não estão disponíveis nos chips baseados em Zen2 (Ryzen 4000), e sim somente na nova geração de produtos. Os produtos baseados em Zen2 na série 5000 recebem outro codinome, Lucienne, e também não contarão com essas novas tecnologias dos Cezanne.

A AMD espera ganhos de performance relevantes com os chips baseados em Zen3 para notebooks. São até 23% mais performance em ciclos de trabalho single-thread comparado a geração anterior, até o dobro de performance multithread comparado a modelos Intel Core de 11ª geração e um incremento estimado de 2 horas na autonomia de bateria comparado a notebooks Ryzen 4000.

Entre as mudanças mais relevantes, os Cezanne herdam a grande reorganização dos chips Ryzen 5000 de desktop. Os Zen3 unificam as estruturas que antes eram divididas em Zen, Zen+ e Zen2. Enquanto as gerações anteriores agrupavam os núcleos em grupos de quatro, com estruturas como cache dividido entre eles e com o Infinity Fabric fazendo a ponte de comunicação entre múltiplos complexos (CCX), o Zen3 une 8 núcleos em uma única estrutura, reduzindo sensivelmente as latências de comunicação entre os núcleos e unificando a estrutura de cache. Além da reestruturação, a quantidade de cache foi duplicada, com um total de 16MB de cache de nível 3 contra os apenas 4+4MB de cache disponível em um chip Zen2.

Mas não é só de mudanças que já existem nos modelos de desktops que vemos novidades. Os novos Ryzen trazem um grau de refinamento na alimentação de energia, com reguladores de energia individuais por núcleos. Em um Ryzen 4000 ou anterior de notebook, a tensão elétrica utilizada é idêntica em todos os componentes. Se o chip gráfico integrado precisa de performance e para isso subir as frequências, por exemplo, todo o restante do chip passa a operar na mesma tensão.

Isso muda nos Ryzen 5000. Cada núcleo pode operar em tensão elétrica e frequência próprios, se adaptando mais precisamente às demandas. Isso quer dizer que esses novos produtos conseguem, por exemplo, subir a tensão apenas nos núcleos em alta carga, em um cenário de uso single-thread, por exemplo. Ou em um ciclo de trabalho com alta carga de CPU porém baixa de GPU, dá para entregar uma baixa tensão para o chip gráfico integrado e “pegar mais pesado” na quantidade de volts indo aos núcleos do processador.

Essa otimização traz múltiplos benefícios, entre eles uma redução no aquecimento e, principalmente, um aumento na autonomia do notebook, que usa a energia de forma mais eficiente. O ganho em standby estimado é de 20 horas, com 4 horas mais de duração de bateria com o notebook ocioso e mais 2 horas extra de carga em atividades cotidianas, como já mencionamos.

As memórias também receberam um refinamento. Foi introduzido o suporte a memórias de maior densidade, chegando a 32GB na tecnologia LPDDR4x, que entrega 33% mais largura de banda comparado ao DDR4, e também temos outro refinamento: o deep power state, ou estado de energia profundo.

O que a AMD implementou foi um nível de consumo de energia bastante baixo para memórias nos momentos de inatividade. Posto dessa forma, parece fácil, o problema é que manter em baixa operação memórias causa um atraso na resposta do dispositivo quando ele volta a ser necessário em mais desempenho, impactando negativamente na responsividade do notebook. Definitivamente, essa é a última coisa que queremos em um aparelho móvel. Para minimizar o problema, a empresa desenvolveu uma tecnologia que consegue sair desse estado de economia de energia e retomar sua largura máxima de banda em um menor período de tempo.

Algumas outras melhorias estão na operação dos núcleos de processamento e dos gráficos. Começando pelo processador, otimizações foram feitas para definir um núcleo favorito, aquele que entrega mais eficiência, tornando ele o preferencial pelo sistema operacional em ações com foco em single-thread.

Outro elemento importante no ganho de eficiência foi novamente um melhor ajuste na operação dos núcleos. Antes os núcleos possuíam diferentes estados (P-States) que traziam diferentes níveis de performance e consumo de energia. A nova controladora agora é muito mais granular, conseguindo mais níveis intermediários entre os modos de alta performance e de baixo consumo. Essa nova controladora também é muito mais ágil, conseguindo fazer ajustes em intervalos de 1 a 2 milissegundos, contra os 30ms necessários por modelos da geração anterior. Além de possuir mais níveis disponíveis para equilibrar consumo e desempenho, a controladora faz o ajuste em menos tempo, tornando assim o sistema mais eficiente.

O ajuste das tensões que listamos anteriormente também trazem seus benefícios na performance. Com a possibilidade de “tirar o pé do acelerador” em núcleos de baixa carga, os chips Cezanne conseguem distribuir mais do “orçamento” de energia e dissipação de calor para o chip gráfico. Na prática, isso significa novos níveis de performance, chegando a até 2.1GHz, um incremento de até 350MHz comparado a gerações anteriores, e clocks mais altos por períodos mais longos.

Os produtos

Os chips Ryzen 5000 são divididos em duas principais categorias: os chips de eficiência da linha U, focada em notebooks utlrafinos de uso cotidiano, e os chips H de performance, com outras subdivisões que iremos explicar adiante.

Os chips U da linha 5000 seguem a nomenclatura semelhante ao dos desktops, com modelos Ryzen 3, com quatro núcleos e oito threads, Ryzen 5, com seis núcleos e 12 threads, e Ryzen 7, com impressionantes oito núcleos e 16 threads. Todos tem um TDP de 15W, logo podem ser implementados em notebooks finos e leves, sem precisar de um sistema de resfriamento ou alimentação robustos.

É bom ficar de olho que essa série tem duas tecnologias diferentes: metade é baseada em Lucienne, a Zen2 usada também em Ryzen da série 4000, e outra metade vem com a Cezzane, que traz o Zen3 e todas as novas tecnologias listadas anteriormente no artigo.

Já na série H temos mais divisões. Os produtos variam de Ryzen 5 (seis núcleos e 12 threads) a Ryzen 7 (oito núcleos, 16 threads), com as subdivisões H, HS e HX.

A linha H é a que costumamos ver em notebooks gamers, e que devem equipar os modelos mais populares com seus 45W de dissipação de calor. A linha HS é uma linha especial, como modelos mais eficientes escolhidos e ajustados para operar dissipando menos calor. Com operação em 35W, eles viabilizam modelos mais finos, com notebooks premium para jogos.

Por fim, a linha HX é aquela que vai desafiar os limites entre portabilidade e desempenho. Com um TDP que supera os 45W, ele vai estar em notebooks mais parrudos que vão dar possibilidade de chegar a frequências de até 4.8GHz ou além, pois podem ser overclockados.

E quando chega?

Os Ryzen 5000 chegam no mercado ainda no primeiro trimestre de 2021. De acordo com a AMD, seu portfólio de parceiras vem expandindo de geração em geração, subindo de 100 sistemas baseados em Ryzen 4000 para 150 sistemas com Ryzen 5000.

No Brasil, porém, vamos precisar esperar para ver novidades. A Acer no final de 2020 trouxe ao mercado um modelo do Nitro com Ryzen da série 3000, que nós testamos aqui no Adrenaline, e temos alguns modelos baseados nessa geração de outras fabricantes como Lenovo. Já a série Ryzen 4000, no momento há apenas alguns modelos da HP, inclusive um que já apareceu por aqui.

Mas com a dificuldades até para manter a produção dos consoles de nova geração, é possível que vá levar um tempo para vermos opções de produtos com essa nova tecnologia aqui no país. Mesmo a geração anterior, a 4000, não está presente em vários modelos disponíveis no mercado com Ryzen, o que é uma pena considerando os avanços importantes da microarquitetura Zen2, especialmente para quem quer jogar.