Улучшение производительности AMD Ryzen в Windows 10

AMD говорит, что новый план энергопотребления для Windows 10 ускоряет Ryzen на 21 процент.
Так ли это?

После выпуска процессоров AMD Ryzen были выявлены некоторые проблемы с производительностью в Windows 10.

Например, в некоторых игровых приложениях разница в частоте кадров относительно Windows 7 может достигать 10-15%.

Для исправления недоработки AMD выпустила обновление для исправления сложившейся ситуации.
Речь идет о новом плане энергопотребления для Windows 10, который получил название AMD Ryzen Balanced, так как стандартный профиль Balanced, рекомендуемый системой, не совсем корректно работает с новинками AMD.

Технология AMD SenseMI, впервые появившаяся на Ryzen, позволяет процессорам быстро выполнять тонкие настройки напряжения и частоты для получения максимальной производительности в каждый момент времени.
Изменения могут происходить каждую 1 мс, но это зависит не только от самого процессора.

Такие переходы регулируются параметром P-States — комбинацией частоты и напряжения, запрашиваемой операционной системой.
Соответственно, эффективность работы технологии зависит и от ОС.

Проблема в том, что в профиле Balanced увеличены пороговые значения и задержки между переходами, что не позволяет CPU Ryzen работать максимально эффективно.
Кроме того, в таком режиме «отдыхающие» ядра активируются позже.
Стандартный режим High Perfomance решает проблему, но при этом любой CPU становится менее энергоэффективным.

Новый режим AMD Ryzen Balanced совмещает в себе черты двух стандартных.
В таком режиме операционная система корректнее работает с новыми CPU, что позволяет им оставаться энергоэффективными при достижении максимальной производительности в определённый момент времени.

С новым профилем питания производительность в новом режиме вырастает почти также, как и в High Perfomance, но при этом CPU потребляет меньше энергии.
В некоторых играх режим позволяет добиться прироста производительности почти в 9%, что немало.

План сбалансированного питания AMD Ryzen теперь включен в официальные драйверы чипсета AMD, начиная с версии 17.10.
Просто скачайте и установите последнюю версию пакета драйверов чипсета, и новый план будет автоматически настроен для вас.

Оказывается, Windows 10 некорректно работает с процессорами AMD Ryzen, так что производительность последних может быть ещё выше

Windows 10 не умеет правильно определять количество ядер процессоров AMD Ryzen

Наше тестирование процессора Ryzen 7 1800X показало, что AMD наконец-то создала сильного конкурента для решений Intel. К сожалению, пока это лишь три CPU верхней ценовой категории, но выход более доступных моделей не за горами.

Но производительность Ryzen может быть ещё выше. Дело в том, что Windows 10, как оказалось, некорректно работает с новинками AMD. Для начала, самая современная операционная система Microsoft, по сути, не способна отличить виртуальные ядра Ryzen от реальных. Точнее, планировщик задач видит восьмиядерные процессоры AMD, которые поддерживают технологию SMT (Simultaneous Multi-Threading), как полноценные 16-ядерные модели. В идеале ОС должна изначально нагружать реальные ядра, а лишь затем, при возможности, отдавать часть нагрузки виртуальным потокам. В случае с Ryzen планировщик Windows 10 может загружать виртуальные потоки раньше физических, что приводит к падению производительности. В частности, тесты некоторых ресурсов показали, что отключение SMT положительным образом сказывается на производительности в играх. Собственно, в своё время аналогичные проблемы были и с технологией Intel Hyper-Threading, так что этот вопрос Microsoft точно решит.

Второй нюанс — планировщик Windows 10 неправильно определяет размер кэш-памяти новых процессоров AMD. Вместо 20 МБ кэш-памяти второго и третьего уровня суммарно планировщик видит сумасшедшие 136 МБ! Это также негативно влияет на производительность Ryzen.

Занятно то, что Windows 7 работает с Ryzen вполне корректно. Что же касается Windows 10, можно не сомневаться, что Microsoft выпустит обновления, которые решат описанные выше проблемы. Вероятно, тогда новые CPU AMD будет иметь смысл протестировать ещё раз, чтобы посмотреть, есть ли прирост производительности в реальных приложениях.

AMD Ryzen и Windows 10 — это пока плохо совместимые понятия

Новейший процессор должен работать под управлением самой свежей версии операционной системы — логика вроде бы проста и понятна. Именно наиболее новая операционная система должна «знать» все реализованные в процессоре инструкции и уметь максимально эффективно распределять нагрузку в случае наличия у процессора нескольких ядер, особенно с поддержкой технологий «одновременной многопоточности», когда процессор представляется операционной системе так, как будто у него вдвое больше ядер, чем на самом деле.

реклама

Реальность оказывается суровой: программное творение некоей корпорации с штаб-квартирой в Редмонде, известное как «операционная система Windows 10», формально хоть и является актуальным, на деле оказалось неспособно полноценно работать с новыми процессорами AMD. Согласно опубликованной на WCCTech статье, в этой ОС заложен целый веер недоработок, приводящий к тому, что процессоры AMD Ryzen просто не показывают весь свой потенциал производительности.

(Источник: AMD)

Во-первых, операционная система Windows 10 не умеет различать логические и физические ядра AMD Ryzen, как это происходит с процессорами Intel. Для планировщика задач Windows 10 AMD Ryzen R7 выглядит как полноценный 16-ядерный CPU и, соответственно, нагрузка распределяется равномерно, что приводит к конфликтным ситуациям, когда на одно физическое ядро приходится загрузка обоих логических ядер, а другое физическое ядро при этом простаивает. В результате, вместо прироста производительности на 20-30%, как в случае с процессорами Intel, здесь происходит падение быстродействия. Зачастую оказывается, что отключение SMT даже повышает производительность в тех случаях, когда приложение не умеет распараллеливаться на большое количество потоков, что подтверждено результатами испытаний целого ряда интернет-ресурсов.

реклама

Справедливости ради, надо сказать, что подобная проблема была в своё время и у Intel HyperThreading, но тогда реализация SMT была просто в новинку и с тех прошло, ни много ни мало, 15 лет (поддержка SMT была реализована в процессорах Intel Xeon в феврале 2002 года, а в ноябре того же года она вышла и на потребительский рынок в процессорах Pentium 4).

Во-вторых, как оказалось, Windows ещё и неправильно определяет объём кэшей L2 и L3 AMD Ryzen R7, считая, что он составляет аж 136 Мбайт, тогда как в реальности он почти в семь раз меньше — 20 Мбайт.

Windows 10 Scheduler Single Core Thread Mapping:
*————— Data Cache 0, Level 1, 32 KB, Assoc 8, LineSize 64
*————— Instruction Cache 0, Level 1, 64 KB, Assoc 4, LineSize 64
*————— Unified Cache 0, Level 2, 512 KB, Assoc 8, LineSize 64
*————— Unified Cache 1, Level 3, 16 MB, Assoc 16, LineSize 64
-*————— Data Cache 1, Level 1, 32 KB, Assoc 8, LineSize 64
-*————— Instruction Cache 1, Level 1, 64 KB, Assoc 4, LineSize 64
-*————— Unified Cache 2, Level 2, 512 KB, Assoc 8, LineSize 64
-*————— Unified Cache 3, Level 3, 16 MB, Assoc 16, LineSize 64

Подобное, так сказать, недоразумение, также приводит к проблемам и снижает общее быстродействие.

реклама

По неофициальным данным, соответствующее обновление от Microsoft уже готово и должно было выйти ещё в феврале, но в итоге релиз был перенесён. Новые сроки публикации программных заплаток для Windows 10 пока не называются.

Самое смешное и грустное в этой ситуации то, что Windows 7, которую Microsoft давно объявила устаревшей и так старательно хоронила любыми способами, в том числе, и откровенно грязными, прекрасно работает с AMD Ryzen, правильно определяя и SMT, и размер кэшей. Другое дело, что в ней нет, например, DirectX12.

Ускорить работу AMD Ryzen позволят простые настройки режима питания в Windows 10

Неделю назад представитель AMD заявил, что готово новое обновление пакета AMD Generic Encapsulated Software Architecture (AGESA), на основании которого должен быть исправлен BIOS материнских плат для процессоров Ryzen. Точнее, с помощью BIOS будут устранены некоторые недочёты, допущенные при проектировании процессоров на архитектуре Zen. Среди прочих улучшений в первое исправление AGESA вошла коррекция состояния режима потребления платформы AMD Ryzen под управлением Windows 10. Вскоре при настройке плана потребления в Windows 10 появится выбор одного из трёх состояний: сбалансированный стандартный, сбалансированный для AMD Ryzen и план для высокой производительности (обновлённый драйвер для чипсетов AMD брать здесь , его надо установить самостоятельно).

реклама

Установка драйвера и выбор плана «High Performance» делает две интересных вещи. Во-первых, снижается латентность и порог переключения процессоров Ryzen в новое состояние P-States (комбинация напряжения питания и тактовой частоты). Иначе говоря, процессоры Ryzen быстрее и агрессивнее возвращаются к производительной работе. Во-вторых, активнее включаются в работу простаивающие ядра. Например, при выборе сбалансированной работы до превышения уровня нагрузки 10% «просыпалось» только одно ядро из восьми (одно — физическое и второе — SMT). Выбор плана «High Performance» заставляет сразу включаться большему числу ядер, что может понадобиться в играх. Настолько это эффективные новшество, можно судить из графика ниже, в котором сравнивается производительности системы при выборе планов «High Performance» и «AMD Ryzen Balanced».

Обновление Windows 10 увеличит быстродействие процессоров AMD, но это не точно

В начале октября специалисты компании Microsoft планируют выпустить новую версию операционной системы Windows 10 версии 1909 (19H2), в которой будет существенно переработана политика ротации «быстрых» ядер, что позволит эффективнее распределять нагрузки, а также сулит повышение производительности и надёжности.

реклама

Источник изображения: AMD

Технологии, определяющие «быстрые» ядра и помечающие их как «особенные», есть как у «синей», так и у «красной» команды. Так, у Intel за данную функцию отвечает Turbo Boost Max 3.0, у AMD же данные касательно «лучших» ядер предоставляются ПО Ryzen Master.

Загвоздка состоит в том, что Microsoft уже должным образом поработала над повышением производительности процессоров AMD в майском апдейте Windows 10 версии 1903, о чём тут же отчитались представители «красной» команды, наглядно показав изменения в лучшую сторону на красочных слайдах. Данный факт вселяет некоторое беспокойство касательно каких-либо улучшений, ведь оптимизация для процессоров AMD уже была включена в предыдущую версию ОС.

реклама

Источник изображения: AMD

Естественно, подтвердить или развеять данные опасения можно будет уже через несколько дней — дебют новой версии Windows 10 состоится уже совсем скоро.

Стоит также отметить, что специалисты Microsoft пока что не дают какой-либо конкретики касательно тех или иных семейств процессоров.