AMD Ryzen: Kern- und CCX-Skalierung in sechs aktuellen Spielen getestet [Test der Woche]

Bekanntlich setzt AMD bei der ersten Zen-CPU-Generation (im Desktop unter dem Codenamen Summit Ridge angeboten) auf CPU-Complexes, sogenannte CCX, als internen Aufbau. Ein solcher besteht aus vier Rechenkernen, die jeweils ihren eigenen L1- (32 KiB Data, 64 KiB Instructions) und L2-Cache (256 KiB) haben, und einem gemeinsamen, 8 MiByte großen L3-Cache. Im Falle der Ryzen 7 koppelt AMD zwei CCX aneinander, die über den Infinity Fabric mit 32 Byte pro Speichertakt miteinander kommunizieren. Zur Synchronisierung muss bei Sechskernern ein Kern pro CCX deaktiviert werden. Bei Vierkernern hat AMD die Option, wahlweise zwei Kerne pro CCX oder einen kompletten CCX auszuknipsen. Was das für theoretische und praktische Vor- und Nachteile hat, wollen wir in diesem Artikel erläutern.

Da der L3-Cache nicht an die CPU-Kerne gekoppelt ist, können selbst Vierkerner die vollen 16 MiByte behalten. Das wird beim Ryzen 5 1500X der Fall sein, wohingegen AMD beim R5 1400 zur Differenzierung jeweils den halben L3-Pool deaktiviert. Auf dem Papier machen sich 16 MiByte L3-Cache natürlich gut, in der Praxis müssen Nutzer dafür den Infinity Fabric als potenziellen Flaschenhals hinnehmen. Dieser wiegt umso schwerer, je häufiger ein Scheduler die Threads zwischen den CCX wechselt. Im Bestfall optimiert ein Entwickler seine Anwendung oder sein Spiel auf die Begebenheit, wodurch es nahezu keine Leistungseinbußen geben sollte.

AMD Ryzen: Kern- und CCX-Skalierung im Praxis-Test

Bereits im initialen Test des Ryzen 7 1800X haben wir uns angesehen, wie die Rechenkerne und CCX in Battlefield 1, For Honor, Rise of the Tomb Raider und Watch Dogs 2 skalieren. Für die PCGH-Ausgabe 05/2017, die am 31.3. digital und am 5.4. am Kiosk erscheint, haben wir darüber hinaus Ghost Recon: Wildlands und GTA 5 getestet. Dazu kommt ein Asus ROG Crosshair VI Hero zum Einsatz, in dessen UEFI die Option angeboten wird, einzelne Kerne künstlich zu deaktivieren - bei vier Kernen können Nutzer wahlweise 2+2 oder 4+0 mit 16 beziehungsweise 8 MiByte L3-Cache einstellen.

Beim Test des R7 1800X hatte sich leider ein Fehler eingeschlichen: Die CPU wurde nicht mit DDR4-2133-, sondern mit -2400-RAM betrieben. Da ein kurzer Check ergab, dass sich die Werte durch eine Veränderung des Speichertaks (2133 vs. 2400 MHz) nicht nennenswert verändern, fügen wir die korrigierten Grafiken für eine bessere Übersicht nachfolgend erneut ein.

Kern- und CCX-Skalierung (neu)

Grand Theft Auto 5 Ghost Recon: Wildlands

Vollbild-Vergleich

Kern- und CCX-Skalierung (alt)

Battlefield 1 For Honor Rise of the Tomb Raider Watch Dogs 2

Vollbild-Vergleich

Schon jetzt zeigt sich, dass Ghost Recon: Wildands, GTA 5 und Watch Dogs 2 entweder schon von Haus aus gut mit den CCX-Modulen umgehen können oder etwaige Leistungseinbußen durch den größeren L3-Cache ausgleichen. Die Unterschiede zwischen den 2+2- und 4+0-Konfigurationen liegen innerhalb der Messtoleranz. In For Honor ist ein einzelner CCX 3,9 Prozent schneller, in Rise of the Tomb Raider 8,1 Prozent und in Battlefield 1 als Extrem-Beispiel 10,6 Prozent. Alle sechs Spiele sind dafür bekannt, gut mit Rechenkerne zu skalieren, sodass auch bei den Ryzen 7 die acht Kerne Vorteile bringen.

Da die Rechenlast für CPUs unabhängig von der Auflösung gleich bleibt und wir ein Grafikkartenlimit möglichst ausschließen wollen, testen wir CPUs wie immer in 720p ohne Anti-Aliasing, anisotrope Filterung und Post-Processing. Die restlichen Details sind maximiert, weil diese auch die CPU-Last erhöhen. Ein Test von Hardware Unboxed zeigt, dass der Unterschied zwischen 4+0 und 2+2 in Battlefield 1 in 1080p bereits auf unter fünf Prozent sinkt (Achtung: Die anderen Spiele laufen im GPU-Limit, sodass keine Unterschied aufgezeigt werden können). Quelle: youtube.com Ryzen-Skalierung in Battlefield 1 @ 1080p

Fazit: Kern- und CCX-Skalierung

Stand jetzt stellt AMDs Infinity Fabric noch eine potenzielle Bremse für die Ryzen-CPUs dar. AMD hatte jedoch versprochen, dass man bereits mit Anwendungs- und Spieleentwicklern zusammenarbeite, um Ryzen-spezifische Patches auszuarbeiten. Spätestens wenn der Scheduler weiß, dass er Threads nur innerhalb eines CCX wechseln sollte, sollte die Leistung nicht mehr gebremst werden. Da DICE ziemlich dicke mit AMD ist, erwarten wir auch da einen Patch.

In dieser Hinsicht erscheint AMDs Entscheidung, die Vierkerner als 2+2-Konfigurationen anzubieten, durchaus logisch: Ryzen 5 bedient mit Preisen von unter 300 Euro den Mainstream und dürfte dort die höchste Verbreitung finden. Je mehr CPUs die "CCX-Besonderheit" aufweisen, desto eher werden Entwickler motiviert, ihre Anwendungen und Spiele entsprechend zu optimieren. Oder anders ausgedrückt: Würden nur die Oberklasse-CPUs - und damit eine tendenziell kleine Masse - von dem Infinity Fabric gebremst, nähmen Entwickler das eher in Kauf.

Ansonsten lässt sich der Status Quo durch schnelleren RAM verbessern. Wir haben mit DDR4-2400 getestet, weil das 1. noch innerhalb von AMDs Spezifikationen liegt und 2. die allermeisten CPU-Mainboard-RAM-Kombinationen mitmachen. Mit höheren Speicherfrequenzen steigt die Übertragungsrate zwischen den CCX, damit aber auch die Fehlergefahr. AMD, die Mainboard- und Speicherhersteller wollen die Kompatibilität erhöhen, sodass künftig höhere Taktraten stabiler laufen sollten. Kommende Tests werden daher auch mit DDR4-3200 (und mehr, wenn höhere RAM-Teiler verfügbar werden) interessant.

Verpassen Sie keinesfalls die PCGH-Ausgabe 05/2017, die 32 Seiten (!) zu Ryzen aufweist. Dort finden Sie Informationen und Messwerte zu den Ryzen-7-CPUs, eine Ryzen-5-Simulation, unzählige Tests zur Speicherskalierung sowie einiger X370-Mainboards. Daneben beleuchtet PCGH Rand-Themen wie die hier erläuterte CCX-Kommunikation sowie Overclocking mittels Referenztakt - inklusive PCI-Express-Durchsatzmessungen.

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AMD Ryzen: Kern- und CCX-Skalierung in sechs aktuellen Spielen getestet [Test der Woche] Am 11. April wird AMD seine Ryzen-5-Prozessoren veröffentlichen und damit erstmals auch zwei Vierkerner auf Basis der Zen-Architektur. Mittlerweile ist klar, dass AMD auf eine 2+2-Konfiguration mit zwei aktiven Rechenkernen pro CPU Complex (CCX) setzen wird. Wie sich eine solche verhält, hat PC Games Hardware in sechs aktuellen Spielen nachgemessen.

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