AMD Ryzen 9 5950X, 5900X, 5800X y 5600X, análisis: así rinden los procesadores con los que AMD ha puesto contra las cuerdas a Intel

AMD está atravesando una etapa dulce. Los primeros procesadores Ryzen con microarquitectura Zen llegaron a principios de 2017, y lo hicieron apostando sus bazas a una sola carta: el rendimiento por núcleo. Esa ruptura tan contundente con sus anteriores microarquitecturas conllevaba riesgos, pero salió bien y permitió a esta compañía volver a competir con Intel de tú a tú.

Michael Clark, Jim Keller y Suzanne Plummer son tres de los artífices de la microarquitectura Zen original, un desarrollo que ha demostrado estar lo suficientemente inspirado para traernos hasta aquí. Al fin y al cabo la microarquitectura Zen 3 implementada en los procesadores Ryzen 5000 que vamos a analizar en este artículo es el resultado del refinamiento de la microarquitectura Zen original en la que los ingenieros de AMD empezaron a trabajar en el ya algo lejano 2012.

La microarquitectura Zen 3 es el resultado del refinamiento de la microarquitectura Zen original en la que los ingenieros de AMD empezaron a trabajar en el ya algo lejano 2012

Zen ocupa en la estrategia de AMD un lugar equiparable al que la microarquitectura P6 (Banias) sostuvo en su momento en la agenda de Intel: un pilar sobre el que afianzar varias generaciones de microprocesadores.

Banias llegó en 2003 y su huella todavía perdura en los actuales procesadores Intel Core, pero Zen es una propuesta joven que aún parece tener mucho que decir siempre y cuando, eso sí, los nuevos Ryzen 5000 estén a la altura. El propósito de este artículo es averiguar si por fin AMD ha conseguido lo que Lisa Su nos prometió hace varias semanas: doblegar a Intel en todos los escenarios de uso.

AMD Ryzen 9 5950X, 5900X, 5800X y 5600X: especificaciones técnicas

AMD no da puntada sin hilo. Los cuatro microprocesadores Ryzen 5000 que dio a conocer a principios del pasado mes de octubre cubren un abanico de escenarios de uso amplio que se extiende desde las soluciones para entusiastas que persiguen obtener el máximo rendimiento posible hasta las propuestas que se desmarcan con una relación rendimiento/coste interesante. A la primera categoría pertenecen los Ryzen 9 5950X y 5900X, y a la segunda los Ryzen 7 5800X y Ryzen 5 5600X.

Los Ryzen 9 5950X y 5900X incorporan tres 'chiplets', mientras que los Ryzen 7 5800X y Ryzen 5 5600X distribuyen su lógica en dos 'chiplets'

Estos son, precisamente, los cuatro microprocesadores que hemos analizado durante la preparación de este artículo, y todos ellos se erigenn sobre los mismos cimientos: la microarquitectura Zen 3 y la fotolitografía FinFET de 7 nm que ha puesto a punto el fabricante taiwanés de semiconductores TSMC, que es muy similar a la utilizada en los Ryzen 3000 con microarquitectura Zen 2. Un detalle interesante: los Ryzen 9 5950X y 5900X incorporan tres chiplets, mientras que los Ryzen 7 5800X y Ryzen 5 5600X distribuyen su lógica en dos chiplets.

En la imagen que publicamos justo encima de estas líneas podemos ver cómo es uno de los nuevos Ryzen 9 cuando retiramos el disipador que recubre la placa de circuito impreso sobre la que están implantados los chiplets, que no son otra cosa que cada uno de los circuitos integrados que aglutinan una parte de la lógica de la CPU. Hay dos tipos de chiplets: IOD (Input Output Die) y CCD (Core Complex Die). Los dos Ryzen 9 tienen dos CCD y un IOD, y los nuevos Ryzen 7 y 5 incorporan un CCD y un IOD.

Hay dos tipos de 'chiplets': IOD ('Input Output Die') y CCD ('Core Complex Die'). Los dos Ryzen 9 tienen dos CCD y un IOD, y los nuevos Ryzen 7 y 5 incorporan un CCD y un IOD

Los CCD incorporan los núcleos y el subsistema de memoria caché, entre otros elementos esenciales de la CPU, mientras que el IOD contiene la lógica de acceso a la memoria principal y se encarga de la interconexión de los CCD y de la comunicación con el chipset de la placa base. En los microprocesadores Ryzen 5000 los CCD se fabrican utilizando fotolitografía FinFET de 7 nm, pero el IOD se produce mediante tecnología de integración de 12 nm. En la siguiente tabla podéis ver las especificaciones detalladas de los nuevos microprocesadores de AMD.

La microarquitectura Zen 3, a fondo

La primera diapositiva en la que merece la pena que nos detengamos refleja con claridad lo diferente que es la estructura de los CCD utilizados por los Ryzen con microarquitectura Zen 2 y Zen 3. Cada conjunto de cuatro núcleos en los procesadores Ryzen 3000 tiene acceso a una memoria caché compartida de nivel 3 con una capacidad de 16 MB, mientras que cada conjunto de ocho núcleos en los nuevos Ryzen 5000 accede a una caché de nivel 3 unificada de 32 MB.

Según AMD este cambio de estrategia tiene un impacto perceptible en el rendimiento de la CPU debido a que cada uno de los núcleos en Zen 3 tiene acceso a una memoria caché de nivel 3 con el doble de capacidad que en Zen 2. El tamaño total de la caché L3 de cada CCD es el mismo en Zen 2 y Zen 3, pero esta última microarquitectura consigue optimizar el aprovechamiento de este subnivel de caché al permitir que cada uno de los núcleos «vea» toda la memoria L3.

AMD también asegura que esta estrategia les ha permitido reducir la latencia derivada del acceso de los núcleos a esta caché, lo que según esta compañía tiene un impacto positivo en el rendimiento de sus nuevas CPU con videojuegos (y posiblemente también lo tendrá al procesar aplicaciones de creación de contenidos).

Todos los núcleos de los procesadores Ryzen 5000 implementan la tecnología SMT (Simultaneous MultiThreading), por lo que cada uno de ellos es capaz de procesar simultáneamente dos hilos de ejecución (threads). Además, AMD asegura haber mejorado su algoritmo de predicción de bifurcaciones del código, y sus nuevos microprocesadores son capaces de decodificar cuatro instrucciones por ciclo de reloj y de llevar a cabo tres operaciones de acceso a memoria durante cada uno de los ciclos de la señal de reloj.

En la siguiente diapositiva podemos ver que los ingenieros de AMD han refinado el cauce de ejecución de instrucciones, que en Zen 3 es ligeramente diferente al de los procesadores con microarquitectura Zen 2. Entre otras mejoras han conseguido invertir menos tiempo en la recuperación de una predicción fallida de una bifurcación del código; han optimizado la secuenciación de las microinstrucciones que conlleva la ejecución de cada instrucción; han reducido la latencia asociada a algunas operaciones en coma flotante y con enteros, y también han mejorado la detección de las dependencias existentes entre varias posiciones de memoria.

Las modificaciones que los ingenieros de AMD han introducido en el cauce de ejecución persiguen un objetivo bastante ambicioso: incrementar un 19% el número de instrucciones que los nuevos Ryzen 5000 consiguen ejecutar en cada ciclo de la señal de reloj. En las dos siguientes secciones de este análisis comprobaremos cómo han rendido estos procesadores en nuestro banco de pruebas, por lo que muy pronto averiguaremos si su rendimiento está a la altura de lo que nos promete AMD.

El front end tiene una responsabilidad diferente a la del back end o motor de ejecución. A muy grandes rasgos y sin entrar en detalles complicados este último se encarga de ejecutar las instrucciones, mientras que el front end se responsabiliza de recogerlas desde la memoria principal o la caché y de decodificarlas para que posteriormente puedan ser procesadas por el motor de ejecución.

El 'front end' de Zen 3 conmuta con más rapidez entre las cachés de microoperaciones e instrucciones y se recupera en menos tiempo de las predicciones de bifurcaciones fallidas

Además de predecir con más eficacia las bifurcaciones del código, el front end de Zen 3 conmuta con más rapidez entre las cachés de microoperaciones e instrucciones, y, como hemos visto unos párrafos más arriba, se recupera en menos tiempo de las predicciones de bifurcaciones fallidas.

Las mejoras de la lógica de predicción de bifurcaciones del código de las que hemos hablado contribuyen a optimizar el proceso de precarga en el registro de instrucción de la siguiente instrucción que va a ser ejecutada, y también, por tanto, su decodificación, pero hay otra mejora relevante en el front end que también nos interesa conocer: la caché de nivel 1 encargada de almacenar las instrucciones también ha sido refinada para optimizar la precarga e incrementar la tasa de aciertos de esta memoria intermedia.

Las novedades que introduce Zen 3 no involucran únicamente al front end; el motor de ejecución, o back end, también ha sido refinado por los ingenieros de AMD en esta microarquitectura. Una de las mejoras más relevantes consiste en que cada uno de los cuatro planificadores de la unidad de números enteros expide hacia dos unidades de ejecución, lo que, según AMD, contribuye a incrementar la eficiencia de las operaciones con enteros. Por otro lado, cada uno de los dos planificadores de la unidad de coma flotante expide hacia tres unidades de ejecución.

Cada uno de los ocho núcleos activos que puede incorporar como máximo un chiplet CCD de los procesadores Ryzen 5000 integra una caché de nivel 1 de 64 KB (32 KB para instrucciones y 32 KB para datos), y también una memoria caché de nivel 2 con una capacidad de 512 KB en la que se almacenan tanto datos como instrucciones. El siguiente subnivel es una caché compartida de nivel 3 con una capacidad de 32 MB que está colocada junto a los núcleos en el chiplet.

En Zen 3 cada uno de los núcleos integra una caché de nivel 1 de 64 KB (32 KB para instrucciones y 32 KB para datos), y también una memoria caché de nivel 2 con una capacidad de 512 KB

Esta estrategia permite que cada núcleo tenga acceso a toda la caché L3 unificada, lo que, en teoría, debería reducir el número de fallos de caché. Como hemos visto, los procesadores Ryzen 9 5950X y 5900X incorporan dos chiplets CCD, cada uno con su propia caché L3, por lo que la capacidad global de esta memoria en cada CPU asciende a 64 MB.

Pruebas de rendimiento: AMD ha logrado imponerse en monohilo y multihilo

La configuración de la plataforma de pruebas que hemos utilizado para evaluar el rendimiento de los microprocesadores Ryzen 5000 de AMD es la siguiente: dos módulos de memoria Corsair Dominator Platinum DDR4-3600 con una capacidad conjunta de 16 GB y una latencia de 18-19-19-39; una placa base ASUS ROG Crosshair VIII Hero con chipset AMD X570; una tarjeta gráfica AMD Radeon RX 6800 XT con 16 GB GDDR6; una unidad SSD Samsung 970 EVO Plus con interfaz NVMe M.2 y una capacidad de 500 GB; un sistema de refrigeración por aire para la CPU Corsair A500 con ventilador de rodamientos por levitación magnética y una fuente de alimentación modular Corsair RM 750x.

También hemos utilizado como referencia un microprocesador Intel Core i9-10900K con 10 núcleos, 20 hilos de ejecución (threads) y una frecuencia de reloj máxima de 5,30 GHz. Hemos puesto a prueba esta CPU exactamente con los mismos componentes que hemos utilizado para evaluar el rendimiento de los Ryzen 5000, con la única excepción de la placa base, que esta ocasión ha sido una Gigabyte Z490 AORUS Master con chipset Intel Z490. Este procesador de Intel rivaliza por su precio con el Ryzen 9 5900X de AMD, aunque el Core i9 tiene dos núcleos menos.

El procesador de Intel que hemos utilizado en las pruebas, un Core i9-10900K, rivaliza por su precio con el Ryzen 9 5900X de AMD, aunque el Core i9 tiene dos núcleos menos

El monitor que hemos utilizado en las pruebas es un ROG Strix XG27UQ de ASUS equipado con un panel LCD IPS de 27 pulgadas con resolución 4K UHD y capaz de trabajar a una frecuencia de refresco máxima de 144 Hz. Las pruebas gráficas las hemos ejecutado con la máxima calidad implementada en cada juego o test y habilitando la API DirectX 12 en aquellos títulos en los que está disponible. Y, por último, las herramientas que hemos utilizado para recoger los datos son OCAT, de AMD, y FRAPS. Ambas están disponibles gratuitamente.

PCMark 10 es una herramienta muy útil para evaluar el rendimiento de un procesador cuando se enfrenta a aplicaciones de productividad y creación de contenidos. En este test, como podemos ver en la primera gráfica, los microprocesadores Ryzen 5000 han superado con claridad al Core i9-10900K. Pero no solo lo han batido los dos Ryzen 9; incluso el mucho más modesto Ryzen 5 5600X lo ha superado en todos los escenarios de uso que define esta prueba.

Cinebench R20 nos ofrece información muy interesante. En el escenario de prueba multihilo los Ryzen 9 5950X y 5900X se imponen con una claridad insultante a los otros tres microprocesadores, pero es sorprendente comprobar cómo el Ryzen 7 5800X alcanza un rendimiento cercano al del Core i9-10900K. En el escenario de prueba monohilo el resultado que hemos obtenido es incluso más sorprendente debido a que todos los procesadores Ryzen 5000 han superado con claridad al Core i9-10900K. Incluso el mucho más modesto Ryzen 5 5600X.

Cinebench R23 consolida las conclusiones a las que hemos llegado en la prueba anterior. En el escenario de test multihilo los dos procesadores Ryzen 9 se imponen con una claridad absoluta, y, de nuevo, el Ryzen 7 5800X casi consigue igualar al Core i9-10900K. Y en el escenario monohilo una vez más todos los procesadores Ryzen 5000 doblegan al Core i9-10900K, incluido el mucho más económico Ryzen 5 5600X.

Corona 1.3 es una prueba muy útil para evaluar el rendimiento global de un microprocesador bajo estrés intenso debido a que lo somete al renderizado de una imagen mediante trazado de rayos sin que medie el hardware dedicado de la GPU. Una CPU es más potente a medida que invierte menos tiempo en este test. El mejor resultado lo ha arrojado el Ryzen 9 5950X, seguido a cierta distancia por el Ryzen 9 5900X, y, de nuevo, a cierta distancia de este se ha posicionado el Core i9-10900K. El número de núcleos de cada CPU condiciona de forma clara el tiempo que invierten en resolver esta prueba.

Al igual que Cinebench, Geekbench 5 define dos escenarios de prueba (monohilo y multihilo), y, una vez más, los Ryzen 5000 salen muy bien parados de otro test. En multihilo los dos Ryzen 9 se imponen con claridad, y el Ryzen 7 5800X se acerca mucho al Core i9-10900K. En monohilo, tal y como ha sucedido en Cinebench, todos los procesadores Ryzen 5000 se imponen con rotundidad al chip de Intel.

Octane 2.0 es un test desarrollado en JavaScript que resulta muy útil para evaluar la capacidad de cálculo de un microprocesador. Esta prueba define un número elevado de escenarios de análisis, y en todos ellos los Ryzen 5000 han aventajado con claridad al Core i9-10900K. Incluido el Ryzen 5 5600X, que es la CPU más económica de todas las que hemos puesto a prueba en este artículo.

Los nuevos Ryzen 5000 despuntan como los procesadores más rápidos con juegos

Como hemos visto unos párrafos más arriba, la tarjeta gráfica que trabaja codo con codo con los microprocesadores que hemos puesto a prueba en este análisis es una Radeon RX 6800 XT de AMD. En la categoría CPU Score del test Time Spy de 3DMark el vencedor con cierta claridad ha sido el Core i9-10900K de Intel. Probablemente la frecuencia de reloj máxima de 5,3 GHz a la que es capaz de trabajar esta CPU le ha dado cierta ventaja frente a los 4,9 GHz máximos alcanzados por el procesador Ryzen 9 5950X, que es el chip de AMD que consigue alcanzar una frecuencia de reloj más alta bajo estrés.

En 'Wolfenstein: Youngblood' la diferencia de rendimiento entre los cinco microprocesadores está muy ajustada, pero la victoria se la llevan los cuatro Ryzen 5000 porque han ayudado a la tarjeta gráfica a alcanzar cadencias de fotogramas sensiblemente más altas que las arrojadas por el Core i9, sobre todo a 1080p y 1440p. A 2160p los cinco procesadores están esencialmente empatados, aunque si hilamos fino a esta resolución también son ligerísimamente superiores los Ryzen 5000.

En 'Doom Eternal' la victoria se la llevan, una vez más, los Ryzen 5000. A 1080p la cadencia de imágenes más alta la arroja el Ryzen 9 5900X. El otro Ryzen 9, el 5950X, le pisa los talones, y detrás de este último y empatados se posicionan el Core i9-10900K y el Ryzen 7 5800X. A 1440p y 2160p, como podéis ver en la gráfica, todos los Ryzen 5000 superan al Core i9.

En 'Control' y con el trazado de rayos activado el panorama es más variopinto, aunque las diferencias entre unos procesadores y otros son mínimas. A 1080p la mayor cadencia de imágenes la arroja el Ryzen 9 5900X, pero el Core i9-10900K y el Ryzen 5 5600X le pisan los talones. A 1440p la CPU más rápida en este juego es el Core i9-10900K, pero los Ryzen 5000 están literalmente pegados a ella. Y, por último, a 2160p, aunque de nuevo la igualdad es máxima, las mayores cadencias las arrojan el Ryzen 9 5900X y el Ryzen 7 5800X.

En 'Final Fantasy XV' los Ryzen 5000 han conseguido imponerse, especialmente a 1080p y 1440p. A estas dos resoluciones los cuatro procesadores de AMD han arrojado cadencias superiores a las del Core i9 de Intel. A 2160p esta última CPU ha superado tímidamente al Ryzen 9 5900X y al Ryzen 5 5600X, pero desde una perspectiva global los procesadores de AMD se han consolidado como los más rápidos en este juego, especialmente el Ryzen 9 5950X y el Ryzen 7 5800X.

Además de los nuevos Ryzen 5000, AMD nos ha hecho llegar su tarjeta gráfica Radeon RX 6800 XT, por lo que hemos aprovechado que teníamos estos componentes para poner a prueba una prestación de las nuevas tarjetas gráficas de esta marca muy interesante y que solo está disponible cuando convive un procesador Ryzen 5000 y una tarjeta gráfica Radeon RX 6000: Smart Access Memory.

Smart Access Memory optimiza la utilización del ancho de banda de la interfaz PCI Express para permitir a la CPU acceder a toda la memoria VRAM, y no solo a los 256 MB que puede direccionar en una configuración tradicional

Esta tecnología optimiza la utilización del ancho de banda de la interfaz PCI Express que enlaza la tarjeta gráfica con los demás componentes del sistema para permitir a la CPU acceder a toda la memoria VRAM, y no solo a los 256 MB que puede direccionar en una configuración tradicional. Como podemos ver en la gráfica, Smart Access Memory no rinde por igual en todos los juegos, pero en algunos y en determinadas condiciones activarla puede ayudarnos a arañar algunos fotogramas por segundo adicionales. Esta prestación se activa desde la BIOS de nuestra placa base.

Para evaluar qué temperatura máxima alcanzan bajo estrés estos microprocesadores hemos recurrido al test Multi Core de Cinebench R23, una prueba muy rigurosa que somete a una carga muy intensa todos los núcleos de la CPU de forma iterativa durante 10 minutos. Las temperaturas que hemos recogido en la siguiente gráfica reflejan el pico máximo alcanzado por cada microprocesador durante la ejecución de este test. Resulta bastante sorprendente lo moderada que es la temperatura máxima alcanzada por el Ryzen 9 5950X y el Ryzen 5 5600X.

Para evaluar el consumo máximo de cada microprocesador hemos utilizado la misma metodología a la que hemos recurrido para medir la temperatura máxima: el test Multi Core de Cinebench R23. Como podemos ver en la siguiente gráfica, el consumo máximo de los Ryzen 5000 es notablemente inferior al del Core i9-10900K. Los procesadores de AMD se benefician de una fotolitografía más avanzada que la que está utilizando Intel, y también de una microarquitectura diseñada para maximizar la relación rendimiento/vatio. En este terreno no cabe duda de que objetivamente AMD ha hecho un trabajo muy bueno.

La siguiente tabla recoge los resultados que han arrojado en nuestro banco de pruebas los cinco microprocesadores cuyo rendimiento ha quedado descrito en las gráficas que acabamos de examinar:

AMD Ryzen 9 5950X, 5900X, 5800X y 5600X: la opinión de Xataka

La llegada de los primeros procesadores Ryzen en 2017 marcó un punto de inflexión en la estrategia de AMD. La microarquitectura Zen rompió con sus predecesoras porque fue diseñada desde cero con el propósito de maximizar tanto el rendimiento por núcleo como el rendimiento por vatio. Aquellas CPU nos permitieron entrever que esta compañía tenía entre manos un catálogo de propuestas muy atractivo, y desde entonces los usuarios hemos tenido a nuestro alcance una alternativa a Intel absolutamente consistente.

Durante las últimas dos generaciones de microprocesadores AMD ha logrado aventajar a Intel en aquellos escenarios de uso que consiguen sacar partido al potencial multihilo de sus chips, pero con los nuevos Ryzen 5000 esta compañía ha logrado subir otro peldaño en su competencia con Intel. Y es que, como hemos comprobado a lo largo de este análisis, estos procesadores rinden más tanto en multihilo como en monohilo, incluidos los juegos, lo que va a permitir a AMD encarar 2021 desde una posición inusualmente cómoda.

Lo más sorprendente es que el procesador Core i9-10900K que hemos utilizado en las pruebas no se ha visto doblegado con frecuencia solo por el Ryzen 5900X, que es su alternativa natural; en muchos tests también lo han superado los chips Ryzen 7 5800X y Ryzen 5 5600X, que son sensiblemente más económicos, especialmente este último. Y esta es una excelente noticia para los usuarios porque nos anticipa que en el futuro la competencia entre Intel y AMD se recrudecerá aún más. Confiemos en que sea así y que las dos compañías consigan colocar productos lo más competitivos posible en el mercado.

Me parece buena idea concluir este artículo con una pequeña confesión. De todos los microprocesadores que acabamos de revisar el que más me ha sorprendido por su excelente rendimiento global (especialmente en escenarios de uso monohilo y con juegos), por su moderado consumo, y también por su interesante precio, es el Ryzen 5 5600X. Para diseño y creación de contenidos exigentes puede ser apetecible apostar por una CPU con más núcleos, pero este chip encaja como un guante en los demás escenarios de uso. Y en tándem con una buena tarjeta gráfica es una opción irresistible para los jugones. Veremos cómo nos sorprende esta inspirada AMD en el futuro.

Estos microprocesadores han sido cedidos para la prueba por parte de AMD. Puedes consultar nuestra política de relaciones con empresas.

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