Surface Laptop 3(Icelake)の電力制御

最近のCPUは、Turbo Boostによって動作クロックが大きく変わるうえ、CPUの個体差や筐体の冷却能力によっても動作クロックが変わってくるので、BIOSでそのあたりの設定をいじり放題なデスクトップPCと違って、ノートPCでは結局どのくらいのクロックで動くのかがよくわからない。

また、最近のTurbo Boostは複雑化して、電力の上限もPL1とPL2だけのような単純なものではなく、段階的に上限が設定されるらしく、正直どうなるのかよくわからない。というわけで、今回はx264エンコード中、QSVEnc中の挙動をチェックしてみた。

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Surface Laptopのスペック

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まずはSurface Laptopのスペックから。

	Surface Laptop 3 13.5"
CPU	Core i5 1035G7
Gen	IceLake 10nm+
コア数	4C / 8T
Base/Turbo(All)/(Max)	1.2 / 3.3 / 3.7 GHz
L3	6MB
GPU	Iris Plusグラフィックス
GPU EU	64EU
GPU Clock	1050MHz
TDP	15W
メモリ	LPDDR4X-3733, 2ch
メモリ容量	8GB
SSD	NVMe 128GB
ディスプレイ	光沢 2256×1504, タッチ対応

All Core Truboは3.3GHzらしい。さて、このクロックでどのくらい動くことができるのか…?

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x264エンコード

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まずは、1080p(preset=slow)のx264エンコード中の動作周波数の履歴から。

ちょうど30秒程度全コア3.3GHzで動いたのち、少しづつクロックが下がっていき、2GHzを切るぐらいまで下がっていっている。



そのときのCPU使用率と温度、消費電力の様子が下の図。左横軸がCPU使用率[%]とCPU温度[℃]、右横軸が電力[W]。

まずは、最初の30秒、3.3GHzで動作しているときはPL1 Limitを超えてCPU Package Powerが40W近くいっていて、CPU温度も92℃(!)までいっている。

そのあとは、CPU Package PowerがPL1 Limitにおさまるように調整され、さらにPL1 Limitが少しづつ下がってくることで消費電力、クロック、CPU温度が下がってきていて、なるほど、これが段階的に調整されるということらしい。最終的にはTDP=15Wまで上限が下がることになるんだと思う。

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QSVエンコード中

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次にそれほど消費電力を喰わないと思われるQSVエンコード中の様子。CPUにはさほど負荷がかかっていないので、消費電力がさほど多くなく、電力の上限に引っかかることもないので、クロックは3.3～3.6GHzあたりで推移している。



そのときのCPU/GPU/Media Engine使用率と温度、消費電力の様子が下の図。左横軸がCPU/GPU/Media Engine使用率[%]とCPU温度[℃]、右横軸が電力[W]。

CPU Package Powerはだいたい16～17W程度なので、比較的CPU温度も上がっていない。

というか、QSVエンコード中、GPU D3D Usageは90%を安定して超えていて、GPUは思いのほか回っているけど、GT Cores Powerは5～6Wになっている。64EUあるにしてはかなり省電力な感じで、このあたりは低クロックなら省電力な10nmの恩恵が出ているのかもしれない。

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というわけでIcelake世代の電力制御を確認してみたけど、すごくきめ細かく調整されているようで、なるべくCPUの性能を引き出せるようになっているのだと思う。、一方で、いろいろな条件によってどのくらいのクロックで動けるかは変わってしまいそうで、スペックから性能を予想するのはより難しくなり、測ってみないと分からない、という状態になってきている気もする。

Surface Laptop 3

Surface Laptop 3を買ってしまった。ろくにノートPC使わないのに…。

まあ、去年からIceLakeのデスクトップがでないと愚痴っていたので、要するにIceLakeを使ってみたかっただけ。

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Surface Laptop3のよいところは最小構成で4コア以上かつGPUが最上位(G7)、RAM 8GB、3:2 2256×1504液晶となっていて、最小構成の比較的お値段の安いものでも(スペック上の)満足度が高いこと。さらに中古品ということ、増税対策の還元なども含めれば、だいぶ安く手に入れられた。

他のIceLakeのPCを見ると、最小構成はCore i3(2コア)だったりメモリ4GBだったりとなかなか辛いというか使いたくない感じなので、最小構成で比較的使えるスペックなのは助かる。

スペックは表にするとこんな感じ。まあ最小構成と考えればいい感じかな?

	Surface Laptop 3 13.5"
CPU	Core i5 1035G7
Gen	IceLake 10nm+
コア数	4C / 8T
Base/Turbo(All)/(Max)	1.2 / 3.3 / 3.7 GHz
L3	6MB
GPU	Iris Plusグラフィックス
GPU EU	64EU
GPU Clock	1050MHz
TDP	15W
メモリ	LPDDR4X-3733, 2ch
メモリ容量	8GB
SSD	NVMe 128GB
ディスプレイ	光沢 2256×1504, タッチ対応

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CPU/GPU/RAM

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とりあえずCPU-Z。TDPは15Wで、負荷をかけてしばらくすると15W制限がかかってクロックが下がってくる感じ。全コアに負荷が悪化った状態だと、処理によるだろうけどだいたい2.0～2.2GHz程度をうろうろする。



ざっとCinebenchを回すとこんな感じ。

Cinebench R15

Single	171.98 pts
Multi	750.82 pts

Cinebench R20

Single	400.447 pts
Multi	1584.700 pts

上位のi7 1065G7のベンチマークとかと比較すると、(あたりまえだけど)ややSingleが低め、Multiはそんなに変わらない感じ。まあ、Multiのほうはもう消費電力の上限(15W)に引っかかっているので仕方ない。

GPUのほうは上位のi7 1065G7/1068G7と同様のG7シリーズ(64EU)。

メモリが8GBなのもポイント高い。まあ、16GBあればと思わなくはないけど、そういう贅沢を言うと間違いなくお値段が一気に高くなってしまう。

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SSD

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SSDは東芝メモリ(現:キオクシア)のNVMe PCIe3x4なので、それなりの速さだけど、いかんせん128GBなので、いまいち伸び切らない感じ。まあこればっかりはしょうがない。それでもSATAよりは全然速くて素晴らしい。

体感としては、よほど大量の書き込みをしなければさくさくな感じ。書き込み続けると、最終的には60～80MB/sまで落ちてしまうが、まあ128GBのTLCならそんなものだと思う。

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ディスプレイ

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これが実際に使ってみて、一番感激したところ。fullHDオーバーの高解像度(2256×1504)というのはもちろん素晴らしいが、一般的な16:9でなく、3:2で縦解像度が1504もあるというのがポイント。縦の解像度が広いとこんなに使いやすいのだということを実感した。正直一度慣れると、普通のfullHDのディスプレイが狭く感じてしまう。

あと、(グレア派なので)光沢液晶なのもうれしいし、視野角もかなり広めで、発色もよかった。タッチ対応も個人的にはありがたい。

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Wi-Fi6

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IceLakeの新機能の一つがWi-Fi6で、リンク速度が有線のGigabit LANを超えるらしい。もちろんこれもWi-Fi6搭載機なのだが、うちでは活用されていない。なぜならば、こういう時代遅れなものでつないでいるからなのだった…。

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動作音

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中程度の負荷ぐらいならほぼ気にならない程度の音しかしないが、やはりエンコードなどでCPUをぶん回すと、ファンが高音で回るので、ややうるさい。さらに背面が結構熱くなって心配になってくるので、排熱がよいという感じではないかもしれない。

ただまあ、薄型ノートPCとしてはこんなもんかな、という範囲。

なお、ノートPCはエンコードをぶん回すものではないという指摘は受け付けない（笑）

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電池の持ち

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基本ACにつなぎっぱなしなので、わからない。

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その他

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ノートPCにありがちな、余計な大量のプリインストールソフトがないのもよかった。まあ、アンインストールすればいいだけなのだけど、ノートPC買って最初にやることがアンインストールってなんなのよ、って思う。

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というわけで一般的なノートPCユーザーからは大きく外れた感想を書いてしまったと思う。

個人的には、比較的お安い値段で、不満のない性能・使い勝手のIceLake環境が手に入ったのでありがたかった。

2019年を振り返る (PC編)

振り返ると、今年はAMDの石ばっかり買った年になった。

Ryzen 7 3700X
結局Ryzen3 3200Gを買いました(笑)
WD Ultrastar DC HC530 14TB HDD

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というわけで去年に引き続きCPU/GPUの買ったもの & 来年買いたいものリスト。

	Intel	AMD	GeForce	Radeon
2008	C2Q6600		GT8600
2009	i7 920		GT9600
2010	Xeon W3680			HD4350
2011	i5 2500		GTX460
2012	i7 3770K
2013	i7 4770K		GTX 660
2014	i7 5960X	A10-7850K
2015	i7 6700K Celeron N3150		GTX970
2016	Celeron J3710		GTX1080 GTX1060	RX 460
2017	i7 7700K i9 7980XE	R7 1700
2018			RTX2070
2019		R7 3700X R3 3200G
2020	IceLake (NUCとか来ないかな?)			RX5500?

CPU
Intelのほうはデスクトップ向けはSkylake系が延々と続いていて、結局もうしばらく主力PCは7980XEで頑張ることになりそう。
Icelakeが面白そうだけど、いかんせんデスクトップ向けが出てこない。32型 4Kディスプレイになれると、ノートPCの13型fullHDは狭くてつらく、正直家ではスマホとデスクトップPCしか使わない…。というわけでIcelake NUCとかでませんかね。IcelakeのQSVで遊んでみたいのですが…。

Cometlake? Skylake改5でしょ? 要らない子ですね…。

AMDのほうは待望のZen2が発売され、3700Xを使った見るととても素晴らしい性能。前の世代の抱えていたAVX2の苦手もなくなったし、ついに同クロックならSkylakeを超えちゃったのではという性能だし、7nm効果なのか消費電力も低く、素晴らしい。3950X欲しいと思ってたけど、お値段的に諦めました…。

GPU
NVIDIAがxxx Superを連投。特にGTX1650 SuperはNVENCの世代が上がって、非常にエンコ向けな製品になっていると思う。ただまあ、個人的にはRTX2070があるので今年はスルーの年に。来年のAmpereはHPC向けという噂もあって、しばらくはTuring世代が続くのかもしれない。

AMDのほうは、新しいアーキテクチャのNaviになり、VegaみたくいろいろなAI向けだのHPC向けだのといったいらない機能が載っていたりもせず、7nmに移行したのもあっていい感じに性能が出るようになった様子。NaviのVCE(VCN)を試してみようと思って待っていたRX5500XTがやっと12月に出てきたのだけど、いわゆるローエンドのわりにお値段が高いような…。まあ出たばっかだし、もう少し待てば安くなるのかな? そうこうするうちにRDNAの次世代も来る?

DRAM
どんどん値下がっていてすごかった。今年の後半はちょっと下げ止まった感じ?

SSD
SSDも夏ぐらいまでがんがん値下がったので、PlextorのNVMe(1TB)以来久しぶりにSSDに手を出して、9月ごろ2TB弱のSSDを買ってみた。

Corsair Force MP510 1.92TB / Phison PS5012-E12 / BiCS3

いまだと後継機種として、PCIe Gen4対応 / BiCS4のForce MP600があるらしく、というかそれが出てきたから MP510 が安くなってたのかも。



さすがNVMeは速いですね。Force MP600みたいにPCIe Gen4だともっと速いらしいけど…。



NVMeは速いのもそうだけど、SATAケーブルとか電源ケーブルとかもいらないのでお手軽だし、ケース内がすっきりするという利点もある気がする。

HDD
14TBのHDDをもう一台追加した。

HDDの大容量化によって、必要なHDDの台数が減ってきていてとても助かっているけど、そのぶん、HDDが死んだときのダメージがヤバくなっているのも確かなので、バックアップは不可欠だと思う。とりあえず、同じデータを2台に書いておけばひとまずは安心かなあ。

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2019年は、AMDの新製品がでて非常に楽しかった一方、個人的にはIntelやNVIDIAは新アーキが出たわけではないので面白みに欠けた1年だった気がする。

来年はとにかくなんらかの形でデスクトップに使えるIcelake + Gen11 iGPUが手に入るといいなあ…。無理かなあ…。

結局Ryzen3 3200Gを買いました(笑)

3950X発売目前なのにあれなのだけど…

Ryzen3 3200GとAsrock X570 Steel Legendを買いました。(なるべくCPUとマザーはセットで買った方がセット割があったりするのでお得)

うちでは残念ながらRyzen7 3700X + Asrock AB350 Pro4でメモリ2枚刺しを安定させられなかったので、CPUとマザーを入れ替えて

・Ryzen7 3700X + Asrock X570 Steel Legend
・Ryzen3 3200G + Asrock AB350 Pro4

みたいに感じで。本来はさらに3700X→3950Xを考えていたけど、

・まあCPUは今ある7980XEで十分じゃね?
・そのうちでる予定のRadeon RX5500を買ってVCEをテストしたほうがいいかも?
・IceLake…出るの…? (というかGen11 GPUのQSVで遊びたい)
・fgoでイシュタルPUからさらにSイシュタルPUが来てしまった(笑)

とかの理由で予算圧縮のため諦めました…。

というわけで3200G。

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3200G付属のCPUクーラーはひどい薄さで(左)、3700X付属のCPUクーラー(Wraith Prism Cooler: 右)と比べると貧弱そのもの。とりあえずソケットは共通なので、余っているWraith Prism Coolerを使うことに。



3700Xを取り外したAsrock AB350 Pro4に取り付けて…



こんな感じ。Wraith Prism Cooler、LEDがなかなか綺麗。



最終的にこんな感じ。

CPU	Ryzen3 3200G	Ryzen7 3700X
CPUコア数	4C/4T	8C/16T
CPU世代	Zen+	Zen2
動作周波数 (Turbo)	4.0GHz	4.4GHz
CPU L3	4MB	32MB
CPUクーラー	Wraith Prism Cooler	Noctua NH-D14 +AM4リテンション
マザー	Asrock AB350 Pro4	Asrock X570 Steel Legend
メモリ	DDR4-2666, 2ch	DDR4-3600, 2ch
メモリ容量	4GBx4	8GBx2
SSD	Plextor PX-1TM9PeGN 1TB	Plextor PX-128M3 128GB

Ryzen3 3200GはOCすると4.25GHz @ 1.4Vで十分冷えていて、これで常用中。この環境でVCEとかのテストができればいいかなと考え中。

3950X延期…orz

9月に出るという話は延期になって、一応今度は11月にThread Ripperと一緒に出るという話に変わったらしい。

まあ9月も半ばすぎた時点で発売日すら出てこない時点で、9月に出ないのは明らかだったのかもだけど、わりと楽しみにしていたので残念。あとまあ、消費税が上がる前に買えなかったというのもお値段がお値段なのでなかなか痛い(2000円ぐらい?)。まあ還元とかあるのかもだけど、上がる前に買っておくに越したことはなかったのに…。

3950XはTurbo 4.7GHzで105Wを謳っているし、やはりなかなか選別が厳しいのだろうか。あるいはTSMC 7nmのキャパをとれなかったのだろうか。

とりあえず、もうしばらくメモリ1枚刺し環境(3700X + AB350 Pro4)で頑張らないといけないようだ…。

Zen2のクロック当たりの速度比較

3700Xの優秀な性能はこれまでのベンチマークでばっちり確認できているが、1700→3700Xでは、アーキテクチャの進化によるIPC向上のほか、クロックの向上も含んで大きな性能向上を果たしている。

じゃあ、Zen/Zen+ → Zen2でクロック当たりの性能はどうなの、とか、IntelのCPUと比べるとクロック当たりの性能はどうなの、というのを見ていきたい。

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問題はIntel CPUをどう比べるかで、9900Kを持っていれば話ははやいのだけど、残念ながら持っていないので、7980XEのコア数をBIOSで8コアに制限し、かつメモリを(物理的に)2chにして、これを「Intel SkylakeX 8コア CPU (仮称)」とすることにした。

え、キャッシュサイズがおかしい? 細かいことは気にしちゃだめだよ…。どこからどう見ても8コアCPUじゃないか↓(笑)

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というわけで、ちょっとインチキくさいけど、8コア / 3.6GHz(固定) / DDR4-2400, 2chに統一して比較を行った。

CPU	R7 3700X	R7 1700	Intel 8コア CPU (仮称) 7980XE 8コア制限
コア	8C/16T
動作周波数	3.6GHz (固定)
Uncore	N/A		3.0GHz
L3	32MB	16MB	24.75MB
RAM	DDR4-2400	DDR4-2400	DDR4-2400
Timing	16-16-16-39-2	16-16-16-39-2	16-16-16-39-2
M/B	Asrock AB350 Pro4		X299 OC Formula
OS	Win10 x64 1903

使用したソフトウェア
Cinebench R15.037
Cinebench R20.060
y-cruncher 0.7.7
7-zip 19.00
x264 rev2969
x265 3.1+2

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Cinebench

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まずはRyzenが元から得意だったCinebech。

これについてはすでに1700のころからSkylakeXとほぼ同等の性能を発揮していたが、3700Xでさらに性能が向上し、突き放したという感じになっている。

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y-cruncher

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y-cruncherでπ計算を1b桁求める際の計算時間を比較。計算時間なので、値が小さいほど高速。

1700→3700XでSIMDが256bit化されたことで、大幅に高速化しているが、それよりもSkylakeXはまだ少し速い。これはSkylakeXがAVX512の効果が見えているからだと思われる。AVX512がなかったら逆転されてしまっていたかもしれない。

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x264

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1080pのsample_movie_1080p.mpg(5203frame)を変換したときの速度を比較した。

1700のころは同クロックの比較ではSkylakeXに対しやや劣勢、だったのが、3700Xで逆転し明らかに優勢になっている。

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x265

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こちらも1080pのsample_movie_1080p.mpg(5203frame)を変換したときの速度を比較した。

1700がSkylakeにかなり引き離されており、Zen/Zen+がx265が苦手とされるのがうなずける結果となっている。3700Xになり、AVX2が256bit化されたことでSkylakeXに追いつくことができている。ただ、x264のほうと比べるとその差はわずか、という印象になっていて、相変わらずx264と傾向が異なるのはやや不思議な感じがする。

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ちょっとIntel CPUの「8コアCPU」のでっち上げ方が無理矢理な感じはあるけど、同じコア数、同じクロック、同じメモリ速度で各CPUの比較を行ってみた。Skylake/Zen/Zen2の各アーキテクチャの同クロックでの性能差がはっきりわかると思う。結果、Zen2は同じクロックであればSkylakeXより高い性能を発揮できるケースが多いことがわかった。

他所の(定格の)ベンチマークでは、3700X vs 9900Kは勝ったり負けたり、という印象だったが、あれはやはり9900Kの高いクロック(Max 5.0GHz)が効いてなんとか引き分けに持ち込んでいるのかな、という感じのする結果になった。まあ、消費電力がその分高いわけなんだけど、それでも5.0GHz回ることは重要だと思う。

一方で、14++プロセスによる9900Kの高いクロックは、Intelにとっては大きな武器なのだけど、それが10nmの苦戦によって14nmのRefreshを延々と重ねなければならなかった結果得られたもので、なおかつ超えるべき高いハードルとして10nmの前に立ちはだかっていると思うと、なんだか皮肉な感じがしてしまう。

それにしてもクロック当たりの性能でAMDが逆転するというのは、ちょっと前までは考えられないことだと思う(Bulldozerのクロック当たりの性能は悲惨だった…)。

Ryzenの躍進によって、CPUが俄然面白くなってきていると思うし、Zen3/Zen4での今後のさらなる性能向上にも期待したい。

B350にもはよ…

B450に「Update AMD AGESA Combo-AM4 1.0.0.3」が来ているので、B350にも近々来てほしいなあ…。

Zen2のSIMD命令のthroughputとlatency

Zen2のポイントの一つとしては、AVX/AVX2/FMA3などの256bit SIMD命令のスループット改善を挙げることができ、その効果はAVX2が効果的なx264/x265で垣間見ることができる。

そこで、今回はこれを直接測定してみた。

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実行ファイルはこちら。 (ソースコードはこちら)

ざっとまとめるとこんな感じ。

	Zen2	Zen	Haswell	Skylake
整数 加減算	256bit x3	128bit x3	256bit x2	256bit x3
飽和処理付き	256bit x2	128bit x2	256bit x2	256bit x2
整数 積算	256bit x1	128bit x1	256bit x1	256bit x2
整数 論理演算	256bit x4	128bit x4	256bit x3	256bit x3
整数 シフト	256bit x1	128bit x1	256bit x1	256bit x2
整数 比較	256bit x3	128bit x3	256bit x2	256bit x2
整数 最大最小	256bit x3	128bit x3	256bit x2	256bit x2
整数 平均	256bit x2	128bit x2	256bit x2	256bit x2
整数 シャッフル	256bit x2	128bit x2	256bit x1	256bit x1
pblendvb	256bit x1	128bit x1	256bit x0.5	256bit x0.5 128bit x3 (謎)
pblendd	256bit x3	128bit x3	256bit x3	256bit x3
pblendw	256bit x3	128bit x3	256bit x1	256bit x1

Zen2はほぼZenの構成のまま256bit化を果たしたように見える。これにより、シフトと積算を除き、理論上はSkylakeと同等ないし上回るスループットを得られることになる。

なお、Skylakeはシフトと積算も2基ついている(port0/port1)が、これはSkylake-Xでport0とport1を束ねてAVX512として使用するための準備だと思われる。

生データはこんな感じ。x264/x265では浮動小数はほぼ使わないのであまり関係ないが、AMDからメッセージのあった通り、浮動小数の積算のレイテンシが3となっているのも確認できる。

Zenはpshufbとかのshuffleが2基ついてるの素敵。なんでIntelはHaswellで1基に減らしちゃったんですかね、SandyBridgeまでは2基あったはずなのに。

microbench 0.02 by rigaya
AMD Ryzen 7 3700X 8-Core Processor 
core frequency: 4391 MHz
                      Throughput,  Latency
instruction                  IPC,    Cycle
movdqa               :  T:  4.00, L:  0.25
movdqa(256)          :  T:  4.00, L:  0.25
por                  :  T:  4.00, L:  1.00
por(256)             :  T:  4.00, L:  1.00
pand                 :  T:  4.00, L:  1.00
pand(256)            :  T:  4.00, L:  1.00
pandn                :  T:  4.00, L:  1.00
pandn(256)           :  T:  4.00, L:  1.00
pxor                 :  T:  4.00, L:  1.00
pxor(256)            :  T:  4.00, L:  1.00
psllw                :  T:  1.00, L:  1.00
psllw(256)           :  T:  1.00, L:  1.00
pslldq               :  T:  2.00, L:  1.00
pslldq(256)          :  T:  2.00, L:  1.00
paddw                :  T:  3.00, L:  1.00
paddw(256)           :  T:  3.00, L:  1.00
paddsw               :  T:  2.00, L:  1.00
paddsw(256)          :  T:  2.00, L:  1.00
paddd                :  T:  3.00, L:  1.00
paddd(256)           :  T:  3.00, L:  1.00
paddq                :  T:  3.00, L:  1.00
paddq(256)           :  T:  3.00, L:  1.00
pabsw                :  T:  2.00, L:  1.00
pabsw(256)           :  T:  2.00, L:  1.00
pmullw               :  T:  1.00, L:  3.00
pmullw(256)          :  T:  1.00, L:  3.00
pmuludq              :  T:  1.00, L:  3.00
pmuludq(256)         :  T:  1.00, L:  3.00
pmulld               :  T:  0.50, L:  4.00
pmulld(256)          :  T:  0.50, L:  4.00
pmaddwd              :  T:  1.00, L:  3.00
pmaddwd(256)         :  T:  1.00, L:  3.00
pmaddubsw            :  T:  1.00, L:  4.00
pmaddubsw(256)       :  T:  1.00, L:  4.00
pmaxsw               :  T:  3.00, L:  1.00
pmaxsw(256)          :  T:  3.00, L:  1.00
pminsw               :  T:  3.00, L:  1.00
pminsw(256)          :  T:  3.00, L:  1.00
pavgw                :  T:  2.00, L:  1.00
pavgw(256)           :  T:  2.00, L:  1.00
psadbw               :  T:  1.00, L:  3.00
psadbw(256)          :  T:  1.00, L:  3.00
packssdw             :  T:  2.00, L:  1.00
packssdw(256)        :  T:  2.00, L:  1.00
pmovsxwd             :  T:  2.00, L:  1.00
pmovsxwd(256)        :  T:  0.90, L:  4.00
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pcmpgtw              :  T:  3.00, L:  1.00
pcmpgtw(256)         :  T:  3.00, L:  1.00
addps                :  T:  2.00, L:  3.00,   35.1 GFLOPS
addps(256)           :  T:  2.00, L:  3.00,   70.3 GFLOPS
addpd                :  T:  2.00, L:  3.00,   17.6 GFLOPS
addpd(256)           :  T:  2.00, L:  3.00,   35.1 GFLOPS
mulps                :  T:  2.00, L:  3.00,   35.1 GFLOPS
mulps(256)           :  T:  2.00, L:  3.00,   70.3 GFLOPS
mulpd                :  T:  2.00, L:  3.00,   17.6 GFLOPS
mulpd(256)           :  T:  2.00, L:  3.00,   35.1 GFLOPS
addps_mulps          :  T:  4.00, L:  6.03,   70.3 GFLOPS
addps_mulps(256)     :  T:  4.00, L:  6.01,  140.5 GFLOPS
addpd_mulpd          :  T:  4.00, L:  6.01,   35.1 GFLOPS
addpd_mulpd(256)     :  T:  4.00, L:  6.00,   70.3 GFLOPS
fmadd132ps(vex)      :  T:  2.00, L:  5.00,   70.3 GFLOPS
fmadd132ps(256)      :  T:  2.00, L:  5.00,  140.5 GFLOPS
fmadd132pd(vex)      :  T:  2.00, L:  5.00,   35.1 GFLOPS
fmadd132pd(256)      :  T:  2.00, L:  5.00,   70.3 GFLOPS
fmadd132ps_addps(128):  T:  2.18, L:  8.01,   57.4 GFLOPS
fmadd132ps_addps(256):  T:  2.18, L:  8.02,  114.8 GFLOPS
fmadd132pd_addpd(128):  T:  2.18, L:  8.00,   28.7 GFLOPS
fmadd132pd_addpd(256):  T:  2.18, L:  8.00,   57.4 GFLOPS
fmadd132ps_mulps(128):  T:  2.00, L:  8.00,   52.7 GFLOPS
fmadd132ps_mulps(256):  T:  2.00, L:  8.00,  105.4 GFLOPS
fmadd132pd_mulpd(128):  T:  2.00, L:  8.00,   26.3 GFLOPS
fmadd132pd_mulpd(256):  T:  2.00, L:  8.00,   52.7 GFLOPS
divps                :  T:  0.29, L: 10.01
divps(256)           :  T:  0.29, L: 10.01
divpd                :  T:  0.20, L: 13.05
divpd(256)           :  T:  0.20, L: 13.04
sqrtps               :  T:  0.18, L:  5.50
sqrtps(256)          :  T:  0.18, L:  5.50
sqrtpd               :  T:  0.12, L:  8.50
sqrtpd(256)          :  T:  0.12, L:  8.52
rcpps                :  T:  1.00, L:  5.00
rcpps(256)           :  T:  1.00, L:  5.01
rsqrtps              :  T:  1.00, L:  5.00
rsqrtps(256)         :  T:  1.00, L:  5.00
maxps                :  T:  2.00, L:  1.00
maxps(256)           :  T:  2.00, L:  1.00
maxpd                :  T:  2.00, L:  1.00
maxpd(256)           :  T:  2.00, L:  1.00
minps                :  T:  2.00, L:  1.00
minps(256)           :  T:  2.00, L:  1.00
minpd                :  T:  2.00, L:  1.00
minpd(256)           :  T:  2.00, L:  1.00
cvttps2dq            :  T:  1.00, L:  3.00
cvttps2dq(256)       :  T:  1.00, L:  3.00
cvttpd2dq            :  T:  1.00, L:  3.00
cvttpd2dq(256)       :  T:  1.00, L:  6.00
cvtdq2ps             :  T:  1.00, L:  3.00
cvtdq2ps(256)        :  T:  1.00, L:  3.00
cvtdq2pd             :  T:  1.00, L:  3.00
cvtdq2pd(256)        :  T:  1.00, L:  4.00
cvtps2pd             :  T:  1.00, L:  3.00
cvtps2pd(256)        :  T:  1.00, L:  4.00
cvtpd2ps             :  T:  1.00, L:  3.00
cvtpd2ps(256)        :  T:  1.00, L:  6.02

Ryzen 7 3700X のキャッシュ速度

前回の全体的なベンチマークに引き続き、Ryzen 7 3700Xのキャッシュの速度を比較した。

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比較環境

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CPU	R7 3700X	R7 1700	i7 7700K
コア	8C/16T	8C/16T	4C/8T
動作周波数	3.6GHz-4.4GHz (定格)	3.0GHz-3.7GHz (定格)	4.5GHz (OC:固定)
Uncore	N/A		4.2GHz
L3	32MB	16MB	8MB
RAM	DDR4-2400	DDR4-2400	DDR4-3600
Timing	16-16-16-39-2	16-16-16-39-2	19-23-23-45-2
M/B	Asrock AB350 Pro4		Asrock Z270 Gaming-ITX/ac
OS	Win10 x64 1903

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まずは、シングルスレッドの結果から。

おおむね32KB/256KB/16MBのところで、L1/L2/L3/RAMの階段がきちんとできていることから計測は正常にできているみたい。ただ、BIOSのPOSTに何度も失敗しているあたり、メモリの速度はちゃんとは出ていないかも…?

L1キャッシュの帯域は1700からほぼ倍増していて、7700Kとほぼ一致するものとなっている。やはり、データパスをZen2で16bytex2/cycleから32bytex2/cycleに拡張したことが効いているのと、シングルスレッドでは4.4GHz近くまで上がる効果だと思う。

L2/L3も1700から2倍とは言わないまでも高速化しており、7700Kより高速かつ大きなキャッシュとなっていることがわかる。

3700Xの結果で面白いのはこのシングルスレッドの測定ではL3キャッシュのサイズが16MBに見えていること。これはやはりCCXが4コア構成のため、1つのコアからはCCX内のL3しか見えないのだと思われる。

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次にマルチスレッドの結果。

まあシングルスレッドの結果から予想はつく結果だが、3700Xは1700から大幅に高速化しており、非常にインパクトがある。なお、こちらではL3/RAM境界が32MB前後まで伸びており、CCXを両方使えばきちんと32MBのキャッシュの恩恵を確認することができる。

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というわけで、Zen2ではキャッシュ帯域のほうも順当に高速かつ大容量化され、全体の高速化に寄与していると思われる。

Zen2のキャッシュの唯一の難点はCCX分割な点だが、分割されても16MBもあり、9900Kが8コアで共有するL3と同容量(!)なので、あまり問題ではないのかもしれない。

Ryzen 7 3700X ベンチマーク

まだ起動が安定していなくて、本来はその原因を先に調べるべきな気もするが、それは後回し。

OSさえ起動してしまえば安定するので、運良く立ち上がった際にざっとベンチマークをとってみた。

まずは、Ryzenの新旧世代対決ということで、Ryzen7 1700とRyzen 3700Xを比較。おまけで7700K(オーバークロック状態)も追加してあるが、これは4コアなので、あまり良い比較とは言えない。

※7700Kはなんで定格じゃないんだとか、突っ込まないでくださいね…。単に設定戻すの忘れました…。

やはり本来は9900Kと比較するのがよいのだが…。

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比較環境

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CPU	R7 3700X	R7 1700	i7 7700K
コア	8C/16T	8C/16T	4C/8T
動作周波数	3.6GHz-4.4GHz (定格)	3.0GHz-3.7GHz (定格)	4.5GHz (OC:固定)
Uncore	N/A		4.2GHz
L3	32MB	16MB	8MB
RAM	DDR4-2400	DDR4-2400	DDR4-3600
Timing	16-16-16-39-2	16-16-16-39-2	19-23-23-45-2
M/B	Asrock AB350 Pro4		Asrock Z270 Gaming-ITX/ac
OS	Win10 x64 1903

使用したソフトウェア
Cinebench R15.037
Cinebench R20.060
y-cruncher 0.7.7
7-zip 19.00
x264 rev2696
x265 3.1+2

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Cinebench

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みんな大好きCinebench。

マルチスレッドで1700を大きく超えるスコアを出していることも目を引くが、注目したいのはi7 7700K @ 4.5GHzを上回るスコアをシングルスレッドでたたき出していること。

Zen/Zen+は、Skylakeと比べるとシングルスレッド性能がもう一歩というところだったが、Zen2でSkylakeと同等、あるいはそれを上回るぐらいまで来ているということになる。

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y-cruncher

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y-cruncherでπ計算を1b桁求める際の計算時間を比較。計算時間なので、値が小さいほど高速。

SIMDを酷使するy-cruncherは、AVX2を128bitx2で実行するRyzen 1700ではいまいちな結果となっていたが、3700XでAVX2/FMA3がフル実装されたことで、大幅に高速化されたことがわかる。

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x264

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ここからが本命のx264/x265。まずはx264から。1080pのsample_movie_1080p.mpg(5203frame)を変換したときの速度を比較した。

旧世代のRyzen7 1700では、重いプリセットではコア数の多さを活かして7700Kに対して高速にエンコードできていた一方、軽いプリセットではクロックの低さとシングルスレッド性能の低さから、4コアの7700Kに負けてしまう状態となっていた。

Ryzen7 3700Xでは、全体的に大きく高速化されて、1700と比べ1.5倍程度の圧倒的な速度を達成しているほか、クロックやシングルスレッド性能の改善により軽いプリセットも高速に実行できるようになっている。

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x265

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こちらも1080pのsample_movie_1080p.mpg(5203frame)を変換したときの速度を比較した。

y-cruncherのところでも書いたように、旧世代のRyzenはAVX2命令を128bitx2に分割して2サイクルで処理する必要があるため、256bitを1サイクルで処理するIntel CPUに比べてAVX2命令の実行が遅くなってしまっていた。そのため、比較的AVX2の効果の大きいx265は、旧世代のRyzenが苦手とするものの一つとなっていた。

3700Xでは、AVX2がフル実装され、256bitを1サイクルで処理できるようになったことで、x265を大幅に高速に実行できるようになっている。

…ついに、x265ばかりするからといって、Ryzenを敬遠する必要がなくなった…！

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終わりに

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…ついに、x265ばかりするからといって、Ryzenを敬遠する必要がなくなった…！

個人的には、この一言に尽きるのですが、まあそれはともかく。

Zen2に進化した3700Xは、同じコア数の1700から大幅に速度が上昇していて、素晴らしい。1700からの置き換えではｘ264/x265で1.5倍近い速度が出ることもあり、2年でこれだけ性能が上がったと考えると驚異的だと思う。

旧世代のRyzenは、マルチスレッドの効く処理についてはよい性能を発揮する一方、どうしてもシングルスレッド性能やAVX/AVX2命令の実行速度に弱点を抱えていた。しかし、Zen2に進化した3700Xは、こうした弱点がきっちり潰されていて、弱点らしい弱点のないCPUになっている。

他所のベンチマークをみると、これまでRyzenの苦手としていたゲームでも9900Kに近い性能が出るようになっているとのことで、「ゲームやエンコードはIntel」という感じを覆すCPUになっている。CPU性能で大きくおいていかれていたBulldozerの時代を思い起こせば、ほぼSkylakeに並んだ画期的なCPUだと思う。

12コアの3900Xや16コアの3950Xは、試せていないがおそらくさらに高い性能が出るのだと思う。最上位の3950Xが出るのが非常に楽しみ。

…まあ、SkylakeからIPCを積み増したIcelakeが出ていれば、また違った評価になってしまっていたのだろうけど、いかんせんIcelakeのデスクトップは出る気配もないので…。

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ところで、1700→3700Xでは、アーキテクチャの進化によるIPC向上のほか、クロックの向上も含んで大きな性能向上を果たしている。

じゃあ、Zen/Zen+ → Zen2でクロック当たりの性能はどうなの、とか、IntelのCPUと比べるとクロック当たりの性能はどうなの、とかそのうち見ていきたい。

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さて、再度接触不良とかないか見直しますかね…。

いまの感触だとオーバークロックはうまくできそうにないので、今回は多分しません…。