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Análise | AMD Ryzen 9 5900X desbanca a concorrência e reina absoluto

Sérgio Oliveira
·18 minuto de leitura

Quem acompanha o mercado de processadores há pelo menos uma década certamente jamais imaginou que veria a AMD deixar de ser o “pode ser” para ameaçar o império da Intel. É possível dizer que o ponto de virada foi a estreia da microarquitetura Zen e dos processadores Ryzen em 2017, que chegaram para substituir os ineficientes e esquentadinhos Bulldozer FX. A partir daquele momento, os investimentos da companhia em pesquisa e desenvolvimento começaram a se pagar, sobretudo quando a microarquitetura Zen 2 estreou com litografia de 7 nm, deixando a concorrência para trás em matéria de eficiência energética e custo-benefício.

Corta para 2020 e agora a AMD celebra um momento histórico, e não apenas pela chegada da sua nova família de processadores Ryzen 5000, mas principalmente por ela desbancar a concorrência de tal forma que a fabricante reclamou para si possuir a “melhor CPU do mundo para jogos”. Mas como exatamente chegamos até aqui? Que mágica a AMD fez nesse meio tempo?

Para desvendar esse “mistério”, o Canaltech recebeu um exemplar do Ryzen 9 5900X, o carro-chefe dessa nova geração, e o colocou a prova não só para comprovar o ganho de 19% de desempenho IPC, mas principalmente para explicar as melhorias promovidas pela nova microarquitetura Zen 3.

A terceira iteração da arquitetura utilizada pela companhia em seus processadores tem como principal mudança a maneira como os núcleos são organizados. A Zen 2 inaugurou o design em chiplets, que dispunha os núcleos de processamento em pacotes (chamados CCX) com 4 deles dividindo 16 MB de memória cache L3. Graças a essa estrutura, a empresa pode escalonar o número de núcleos em seus processadores mainstream sem necessariamente precisar de uma nova plataforma a cada lançamento – isso explica um dos motivos de usarmos o AM4 até hoje.

Embora o formato sempre tenha funcionado bem, ainda havia espaço para melhorias, que foram implementadas agora nos Ryzen 5000. Nos novos processadores, os núcleos são dispostos em CCXs de oito núcleos cada, compartilhando uma memória cache L3 de 32 MB. Com uma estrutura mais “condensada”, a AMD eliminou “conversas paralelas” que ocorriam sempre que um núcleo de um CCX precisava acessar um dado armazenado em outro CCX. Com todos os núcleos juntos em uma única estrutura, reduz-se a latência dessa comunicação e ganha-se desempenho.

O Ryzen 9 5900X que o Canaltech teve acesso foge um pouco dessa regra: ele possui 12 núcleos, 24 threads e 64 MB de cache L3. Dessa forma, o chiplet é organizado em dois CCXs com oito núcleos cada, sendo dois deles desativados. Com isso, a AMD conseguiu reduzir a densidade térmica de cada CCX e elevar o clock sem consumir tanta energia assim.

Apesar de essa ser a mudança mais vistosa em relação à Zen 2, ela não foi a única. A reestruturação da arquitetura também implicou em melhorias no branch predictor, que na essência se mantém com as mesmas capacidades de previsão da geração anterior, mas executa suas rotinas e se recupera de erros com muito mais velocidade; na execution engine, que teve sua janela de execução ampliada e latência reduzida; e na unidade de armazenamento, que ganhou largura de banda maior e maior flexibilidade, além de mais capacidade de identificar pontos de referência nas memórias.

AMD Ryzen 9 5900X: 12 núcleos, 24 threads e clocks de até 4,8 GHz para entregar o melhor desempenho do segmento mainstream na atualidade
AMD Ryzen 9 5900X: 12 núcleos, 24 threads e clocks de até 4,8 GHz para entregar o melhor desempenho do segmento mainstream na atualidade (Foto: Sergio Oliveira/Canaltech)

Overclocking

A própria AMD reconhece que não houve “uma única grande melhoria”, mas sim um conjunto de detalhes que foram ajustados, reorganizados e redesenhados. No final, a soma disso tudo contribuiu para a companhia ampliar sua vantagem em eficiência energética e desempenho multi-thread, além de se equiparar e até superar a Intel em dois segmentos que ela sempre foi dominante: desempenho single-thread e jogos, mesmo com um processador com menos força bruta.

Graças à redução de latência na comunicação internúcleos e dos CCXs com o controlador de memória, o Ryzen 9 5900X consegue superar seu principal concorrente com folga em muitas tarefas single-thread de baixa e média carga e em jogos. Nesse segundo cenário, o destaque fica por conta da unidade central de gerenciamento da AMD, a CMU, que monitora o desempenho de cada núcleo a cada 0,1 ms, distribui a carga de trabalho para evitar núcleos ociosos e desafogar o melhor núcleo do pacote e faz o gerenciamento dinâmico dos clocks.

É esse tipo de esmero que faz o 5900X passar longe dos problemas de superaquecimento e TDP altíssimo que constatamos quando testamos o 10900K da Intel no Canaltech. Nos testes de estresse nas configurações stock, o processador da AMD mal chegou aos 150W de TDP (45W a mais que o TDP padrão de 105W) e sua temperatura média de operação ficou na casa dos 70 graus refrigerado por um Noctua NH-D15. Os valores são excelentes e comprovam a eficiência energética do produto, sobretudo quando traçamos um comparativo com seu concorrente: nas configurações de fábrica, ele quase chegou aos 250W de TDP e 85 graus de temperatura.

Juntando tudo isso, temos um processador muito bem balanceado e que entrega tudo o que promete, sem “arranjos técnicos”. Prova disso é que entender como funciona o boost do Ryzen 9 5900X é bem mais simples que os Comet Lake-S da Intel. Aqui, a abordagem é bem direta e sem enrolações: temos um processador que, no papel, opera a um clock base de 3,7 GHz e pode alcançar até 4,8 GHz em boost, mesmo executando instruções pesadas em multi-thread — a média, nos testes do Canaltech, foi de 4,1 GHz. Na prática, porém, a menor densidade térmica por chiplet associada à capacidade da AMD de “botar para dormir” os núcleos que não estão em uso contribuíram para flagrarmos pelo menos alguns núcleos ultrapassarem os 5,0 GHz em operações single-thread de carga leve e média.

Isso significa que há espaço para overclocking, sobretudo se o usuário quiser extrair o máximo de desempenho multi-thread do processador da AMD. Utilizando o Ryzen Master, não conseguimos estabilizar os 12 núcleos nos 5,0 GHz de pico alcançados por alguns deles, mas tudo ficou bem quando fixamos o clock em 4,7 GHz e o vCore em 1,45v. Foi o limite suportado pelo NH-15D e pelo 5900X, que bateu os 220W de TPD e operou a perigosos 98 graus no calor de Natal. Em cidades e ambientes mais frios, certamente é possível subir isso para os 4,8 GHz sem fritar tanto o sistema, mas, por aqui, só conseguimos ir até esse ponto – e isso foi mais que suficiente para mostrar o que o novo processador da AMD é capaz.

Especificações

Ryzen 9 5900X

Core i9-10900K

Core i9-9900KS

Core i7-9700K

Litografia

7nm

14nm

Núcleos / Threads

12 / 24

10 / 20

8 / 16

8 / 8

Clock base

3,7 GHz

3,7 GHz

4,0 GHz

3,6 GHz

Boost (all-core)

4,8 GHz

4,8 GHz

5,0 GHz

4,6 GHz

Thermal Velocity Boost (all-core)

N/A

4,9 GHz

N/A

N/A

Precision Boost / Turbo Boost (single-core)

5,0 GHz

5,1 GHz

5,0 GHz

4,9 GHz

Turbo Boost Max Technology 3.0 (dual-core)

N/A

5,2 GHz

N/A

N/A

Thermal Velocity Boost (single-core)

N/A

5,3 GHz

N/A

N/A

Infinity Cache / Smart cache

64 MB

20 MB

16 MB

16 MB

Memória

DDR4-3200

DDR4-2933

DDR4-2666

DDR4-2666

Soquete

AM4

LGA-1200

LGA-1151

LGA-1151

TDP

105W

125W

127W

95W

Setup de testes

No Canaltech, os testes com o AMD Ryzen 9 5900X foram feitos usando o Windows 10 Pro versão 20H2, com as atualizações e patches de segurança mais recentes instalados e todos os componentes rodando os drivers mais novos disponíveis no momento da publicação desta análise. O firmware/BIOS da placa-mãe também estava atualizado para sua última versão.

Dito isso, o setup de testes utilizado para esta análise foi o seguinte:

  • Processador: AMD Ryzen 9 5900X

  • Placa-mãe: Gigabyte X570 Gaming X (rev. 1.1)

  • GPU: Nvidia GeForce RTX 2070 Super

  • Memória RAM: 4x 8GB G.SKILL Trident Z Neo RGB DDR4 3600 MHz CL16

  • Armazenamento: Intel SSD 660p 1 TB

  • Fonte: XFX XTR2 850W

  • Arrefecimento: Noctua NH-15D

  • Sistema operacional: Windows 10 Pro (20H2)

Perceba que o clock da memória está a 3.600 MHz e não a 3.200 MHz, que é a recomendação oficial no site da AMD. Esses 400 MHz a mais estão de acordo com o setup de testes utilizado pela fabricante em seus benchmarks oficiais, então optamos por adotá-lo para reproduzir o máximo possível o cenário criado pela própria empresa.

Agora que você conhece o setup e foi apresentado ao AMD Ryzen 9 5900X, vamos dar uma olhada em como exatamente ele se sai quando é colocado a prova.

Benchmark

Os testes realizados pelo Canaltech sempre compreendem a execução de programas utilizados no cotidiano das pessoas, bem como suítes sintéticas de benchmark, que normalmente colocam os processadores em cenários limítrofes, difíceis de serem reproduzidos no dia-a-dia. Com isso, a ideia é testar todo o poder de fogo do componente, que também é submetido àquilo que foi projetado para fazer: rodar jogos.

Em todos esses cenários, o processador da AMD fez pelo menos duas passagens pelos testes: na primeira delas, com suas configurações de fábrica; na segunda, com todos os núcleos em overclock, rodando a 4,7 GHz. Como falamos anteriormente, nessa segunda situação, o processador chegou bem próximo ao limite de temperatura (100 graus), operando na casa dos 98 graus mesmo com arrefecimento do Noctua NH-15D, um dos mais conceituados air coolers do mercado. Ainda assim, não observamos qualquer thermal throttling e os testes correram dentro da normalidade.

Teste de CPU

Na primeira bateria de testes, avaliamos o desempenho geral da CPU utilizando o teste sintético do 3DMark. Aqui, a ideia é submeter o processador a uma demanda que dificilmente será encontrada na realidade, mas que dão uma boa noção do que o componente é capaz de entregar em matéria de performance.

No primeiro dos testes desse segmento, rodamos o 3DMark Time Spy, da UL Benchmark, para simular um jogo que utiliza API DirectX 12. O teste isolado da CPU já nos deu uma boa prévia do que viria pela frente, com os 12 núcleos e 24 threads do Ryzen 9 5900X sendo muitíssimo bem utilizados

3DMark Time Spy mede a capacidade de CPU e GPU trabalharem juntas em capacidade máxima; quanto maior a pontuação, melhor
3DMark Time Spy mede a capacidade de CPU e GPU trabalharem juntas em capacidade máxima; quanto maior a pontuação, melhor (Gráfico: Sergio Oliveira/Canaltech)

O 3DMark Fire Strike, por sua vez, simula um jogo em DirectX 11 e, no teste dedicado exclusivamente à CPU, mede a capacidade dela de lidar com a renderização de partículas, o que envolve uma quantidade absurda de cálculos bastante complexos sendo executados simultaneamente. Aqui, se sai melhor quem tem mais capacidade de multi-threading, o que o 5900X tem de sobra: o processador foi quase 23% superior em relação ao seu principal concorrente.

O subteste de física do 3DMark Fire Strike avalia a capacidade do processador em lidar com partículas complexas
O subteste de física do 3DMark Fire Strike avalia a capacidade do processador em lidar com partículas complexas (Gráfico: Sergio Oliveira/Canaltech)

Para fechar a bateria de testes focados especificamente na CPU, rodamos o GeekBench 4, que tem uma abordagem bem diferente do 3DMark: em vez de testes em jogos, aqui as rotinas envolvem compressão e descompressão de dados, cópia de arquivos, detecção facial, renderização de documentos e outros processos normalmente vistos em tarefas do dia a dia.

Ao todo, são feitas duas passagens por esses testes: uma para avaliar o desempenho multi-core; outra, o single-core. E mais uma vez a superioridade do Ryzen 9 5900X ficou comprovada: o novo processador da AMD se sobressaiu em mais de 30% na aferição multi-core.

GeekBench avalia desempenho da CPU executando rapidamente diversas rotinas do dia-a-dia, como compressão de arquivos, videoconferência e outros
GeekBench avalia desempenho da CPU executando rapidamente diversas rotinas do dia-a-dia, como compressão de arquivos, videoconferência e outros (Gráfico: Sergio Oliveira/Canaltech)

Detalhe importante que merece ser destacado no teste single-core. Lembra que falamos que na configuração stock o 5900X conseguia chegar a até 5,0 GHz? Por isso o desempenho superior nessa medição, já que estamos falando de um núcleo a 5,0 GHz contra um que, mesmo que esteja em overclock, está cravado em 4,7 GHz.

Teste de produtividade e renderização

Na segunda bateria de testes, submetemos o Ryzen 9 5900X para lidar com atividades do dia-a-dia e avaliamos como ele se sai em rotinas que envolvem desde a inicialização de um aplicativo até a renderização de imagens com ray tracing.

Na primeira rodada de benchmarks desse tipo, utilizamos o PCMark 10 para medir o desempenho dos componentes rodando a suíte do Microsoft Office e tarefas como edição de imagem e de vídeo, renderização e visualização de imagens e videoconferência.

O teste do Office utiliza os aplicativos reais da suíte da Microsoft instalados no computador em vez de apenas emulá-los, o que confere um resultado mais próximo da realidade de uso. Aqui, tivemos o primeiro deslize: muito provavelmente pelo clock mais baixo, os resultados do PowerPoint ficaram abaixo da concorrência tanto nas configurações stock quanto em overclock, mas por uma margem bem pequena.

O teste de produtividade do PCMark 10 vai além das aplicações de escritório do Microsoft Office e executa rotinas bem específicas e do cotidiano, como edição de imagem e de vídeo, edição de planilhas, videoconferência e afins. Ao contrário da dominância que vimos em praticamente todas as medições até agora, aqui percebemos uma variação maior de desempenho do Ryzen 9 5900X, sendo o maior baque notado na manipulação de planilhas – aquém até mesmo que o Core i7-9700K da geração anterior.

A segunda rodada de benchmarks desse segmento envolveu a execução de ferramentas de renderização de imagens e, olha, o Ryzen 9 5900X brilhou muito, mas muito forte. Aqui, a ideia é mostrar quão bem o novo processador da AMD se sai nas mãos de produtores de conteúdo e profissionais que trabalham diretamente com edição de imagens e vídeos. Portanto, a expectativa é que o desempenho do processador seja proporcional à quantidade de núcleos, threads e clock disponíveis – ou seja, quanto mais, melhor.

O maior destaque nessa categoria é o desempenho no teste single-core do Cinebench: esta é a primeira vez que um processador mainstream, para o público geral, bate a marca dos 600 pontos de desempenho nessa ferramenta. No comparativo multi-core, o desempenho é estelar e, nos testes do Canaltech, superou a concorrência em 38%.

Claro, muito disso tem a ver com o número absurdo de threads do Ryzen 9 5900X, mas se observarmos os resultados single-core, perceberemos que a AMD mostra que é possível fazer mais com uma arquitetura bem planejada e organizada, sem necessariamente ter de apelar para clocks altos.

Desempenho em jogos

Particularmente, o Ryzen 9 5900X é o processador mais dominante que tive a oportunidade de testar para o Canaltech. É verdade que outros modelos se sobressaíram em comparativos intergerações, mas ainda assim sempre havia um empate técnico aqui e acolá, ou às vezes até mesmo dois tropeços ou mais. O novo topo de linha da AMD, por outro lado, até aqui conseguiu se manter no topo com uma margem considerável, demonstrando consistência e robustez. Mas e nos jogos? Como será seu desempenho? A fabricante alega que este é o “melhor processador do mundo para jogos”, então vamos conferir.

Porém, antes de seguirmos adiante, é sempre muito importante explicar a metodologia que foi adotada nas medições.

No mundo dos games, geralmente duas métricas são utilizadas para avaliar o quão bem um título está sendo executado, seja ele no PC ou em um console: qualidade de imagem e taxa de quadros por segundo (o famoso FPS, ou frames per second). O problema é que quanto maior a qualidade de imagem, maior o impacto sobre a placa de vídeo, o que consequentemente acaba afetando a taxa de FPS.

Por isso, o ideal é sempre encontrar um meio-termo entre qualidade de imagem e taxa de quadros por segundo para ter uma experiência fluida e satisfatória. Dessa forma, você mesmo conseguirá avaliar se o desempenho da sua máquina está satisfatório com base no seguinte:

  • Abaixo de 30 FPS: experiência de gameplay muito limitada, indicando que sua GPU não consegue lidar com o jogo; é o cenário a ser evitado;

  • Entre 30 e 40 FPS: experiência de gameplay tolerável, embora muito provavelmente você veja stuttering em momentos de maior ação ou complexidade;

  • Entre 40 e 60 FPS: boa experiência de gameplay, com imagens fluidas e de qualidade; é o que você sempre deve procurar;

  • Acima de 60 FPS: a melhor experiência possível, indicando que provavelmente você tem uma placa de vídeo monstruosa.

Com isso explicado, vale reforçar que nosso objetivo não é avaliar qualidade de imagem, já que esta é uma análise de processador e não de GPU. Por isso o foco é medir o impacto que Ryzen 9 5900X tem sobre a fluidez e experiência de gameplay. Para cumprir com isso, todos os jogos foram executados em Full HD e não em Quad HD ou 4K para que a GPU trabalhe mais sossegada, com "folga", e o processador se torne um possível gargalo de desempenho. Além disso, essa avaliação foi feita nos dois extremos de cada jogo: com os ajustes gráficos no mínimo e no máximo. Dessa forma, podemos ter uma boa noção de como o novo processador da AMD se sai.

Agora vamos aos resultados! Nos jogos que o Canaltech testou, ficou bem evidente quais jogos se apoiam mais em clocks elevados. Assassin’s Creed Odyssey, por exemplo, é um caso claro de jogo que se favorece de frequências maiores, já que o Ryzen 9 5900X ficou atrás do seu principal concorrente com overclock. O mesmo pode ser notado em Far Cry 5.

Por outro lado, jogos como Gears 5 e Forza Horizon 4 se aproveitam melhor das capacidades multi-threading do processador, e foi aqui que o Ryzen 9 5900X se destacou: ao todo, o novo componente da AMD foi capaz de entregar até 24% mais FPS que seu principal concorrente. Já em Shadow of the Tomb Raider, que sabidamente exige bastante da GPU, o ganho de desempenho foi de quase 14%.

Ryzen 9 5900X: Vale a pena?

Finalmente, chegamos à pergunta de ouro: vale a pena comprar um Ryzen 9 5900X?

Esta foi minha primeira análise de processador AMD para o Canaltech e confesso que fiquei bastante impressionado com os resultados alcançados. O desempenho superou qualquer expectativa e fui capaz de alcançar as mesmas pontuações que as apresentadas pela fabricante quando anunciou os Ryzen 5000 no começo de outubro.

O processador tem uma performance acima da média e faz isso com uma eficiência energética invejável. Mais do que isso, quem já tem uma placa-mãe com chipset AMD 500 ou 400 não precisará comprar um novo modelo, já que a companhia conseguiu manter sua plataforma por mais uma geração. Em tempos de pandemia, com peças e componentes custando os olhos da cara, não precisar mudar de placa-mãe para usufruir de uma nova geração de processadores é uma vantagem enorme.

Outro ponto que merece ser destacado: o Ryzen 9 5900X não vem com o tradicional Wraith Cooler na embalagem. A AMD diz que decidiu exclui-lo do pacote por saber que muitos usuários empregam suas próprias soluções de resfriamento, muitas vezes mais potentes, então essa foi uma forma de baratear o pacote. Entretanto, isso não significa que você não poderá utilizar o cooler box que já tem em casa. A empresa garante que mesmo seu topo de linha consegue gerenciar seu funcionamento bem o suficiente para não bater os 95 graus em full load nesse tipo de setup – mais uma economia caso você não tenha planos de adquirir um dual-tower como o NH-15D da Noctua, por exemplo.

Dessa forma, é muito mais atraente e vantajoso sair de um Ryzen 9 3900X para um Ryzen 9 5900X do que de um Core i9-9900K para um Core i9-10900K. Esse segundo caso envolve a troca não apenas do processador, mas também da placa-mãe por uma de primeira categoria e provavelmente do sistema de resfriamento por um topo de linha. E mesmo quem quiser sair da nona geração da concorrência, pode ser mais vantajoso mudar o setup inteiro para o novo Ryzen 9 5900X.

Leia também: Análise | Core i9-10900K: o melhor da Intel às custas de muita energia

Só há uma barreira que impede essa atualização ou migração: a AMD ainda não tem previsão de lançar os novos Ryzen 5000 no Brasil, tampouco fala em preços. Na gringa, entretanto, o Ryzen 9 5900X é comercializado com etiqueta de US$ 549 e, por enquanto, a importação é a única maneira de colocar as mãos em um.

No fim, não existe “mágica” nem “mistério” para explicar o sucesso da companhia. Tudo é resultado de muito investimento em pesquisa e desenvolvimento. Por isso, hoje o topo do mercado de processadores tem nome e modelo: AMD Ryzen 9 5900X.

*Agradecimento especial à Gigabyte por enviar a Gaming X para a realização desta análise.

Fonte: Canaltech

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