AMD:s Ryzen 9 6900HS Rembrandt Benchmark: Zen3+ Power and Performance Scaling

Tidigare i år tillkännagav AMD en uppdatering av sin mobila processorlinje som vi inte förväntade oss så snart. Företaget uppdaterade sina Ryzen 5000 Mobile-processorer, som är baserade på Zen3- och Vega-kärnor, till Ryzen 6000 Mobile, som använder Zen3+ och RDNA2-kärnor. Hoppet från Vega till RDNA2 på grafiksidan var ett element vi hade förväntat oss någon gång, men uppkomsten av en Zen3+ kärna var väldigt spännande. AMD gav oss en liten pre-brief och sa att kärnan är väldigt lik Zen3, men med ~50 nya strömhanteringsfunktioner och tekniker inuti. Med de första bärbara datorerna baserade på dessa chips nu skickade, skickades vi en av flaggskeppsmodellerna för ett snabbt test.

AMD Ryzen 6000 mobil

Zen3+ och RDNA2 är lika med Rembrandt

Alla älskar ett bra kodnamn, och kislet bakom dessa nya mobila processorer heter Rembrandt, efter AMD:s kadens att döpa sina mobila processorer efter målare. Byggd på processnoden TSMC N6, är Rembrandt en av de första produkterna som använder denna nodförbättring och får några ytterligare spännings-/frekvensfördelar med den uppdaterade processen. Med 8 Zen3+ beräkningskärnor och upp till 12 RDNA2-beräkningsenheter för grafik, är den monolitiska Rembrandt-matrisen designad för att skala hela vägen över AMD:s bärbara portfölj, från tunna och lätta bärbara datorer ner på 15 W hela vägen upp till mobila arbetsstationer- prestandanivå vid 65 W.

För våra tester idag har vi Ryzen 9 6900HS, som är i toppskiktets produktlinje men designad för att vara en effektoptimerad produkt som AMD använder med utvalda partners baserat på en samarbetsdesignstrategi. Allt med HS i slutet betyder att AMD har varit involverad i planeringen, designen och optimeringen – målet här är att AMD vill ha HS-delarna, som har valts ut från produktion med det bästa förhållandet mellan prestanda och effekt, som visar upp Ryzen-varumärket när det är som bäst.

Nya egenskaper

För att denna nya kärna ska gå från 7nm Zen3 till 6nm Zen3+ har ett antal nya tillägg till mikroarkitekturen gjorts. Normalt anser vi att detta antingen är en enkel tillverkningsoptimering på grund av förändringen av processnoden, eller något mer grundläggande för kärnan när det sker en mikroarkitektonisk förändring. I det här fallet har AMD inte riktigt diskuterat några specifika förbättringar som kommer från den mindre processnoden, utan fokuserat på förbättringar som gjorts av SoC som helhet. Vid tillkännagivandet av hårdvaran var rubriken “50 förbättringar relaterade till kraft”, och med hårdvaran lanserad har vi nu insikt i vad ett antal av dessa är.

Grundläggande är den grundläggande CPU-kärnan samma Zen3-mikroarkitektur som föregående generation. Klocka för klocka, AMD förväntar sig att Zen3+ ska bete sig på samma sätt som Zen3 i råprestandautgång/IPC, med ändringarna enbart på effektnivån. I grunden säger AMD att ett antal av de bibliotek som användes i designen var effektoptimerade, samtidigt som de behöll en högfrekvenskapacitet. Normalt erbjuder en effektoptimerad designsats låg effekt och låg yta på bekostnad av frekvens, så i verkligheten hittar AMD vad den anser vara en mer optimal punkt i det spektrumet.

AMD lyfte fram följande som “mikroarkitektur”-förbättringar:

• Power/Clock Control per tråd: I stället för att vara per kärna kan varje tråd uppfylla krav
• Läckage: Optimerade process- och designelement uppdaterade för bättre effektivitet
• Fördröjd L3-initiering: Tar bort behovet av att vänta på att L3 ska vakna helt från ett viloläge, vilket gör den asynkron
• Toppströmskontroll: Bättre kontroll över kraftrampen från tomgång till topp för att minska stress och spara ström
• Cache smutsräknare: Om cachemissarna är höga (arbetsbelastningen är större än L3), håll dig i ett högeffektläge även när låg effekt begärs för att minska den totala strömförbrukningen
• CPPC per tråd: Tidigare var operativsystemet bara medvetet om arbetsbelastningar per kärna, nu är medvetet per tråd för bättre kontroll
• PC6-återställning: Hårdvaruassisterad väckning från sömn för snabb respons

Selektiv SCFCTP-spara: Innan du vaknar upp kärnor, se användning före PC6-sömn

Förbättrad CC1-tillstånd: Bättre sömnkontroll när kärnan är inaktiv

Eftersom det här är ett mobilt chip, handlar det här mycket om energibesparing och lyhördhet när du är i och utanför sömn. Konceptet med att hålla kärnorna på en låg tomgångseffekt, eller gå till viloläge när den är inaktiv, är allt till hjälp för att möjliggöra en enhet med en längre batteritid. Till exempel, om en kärna är inaktiv i några sekunder, skulle det vara bättre att försätta i viloläge? Detta är inte bara tomgångsfrekvens, utan faktiskt att stänga av delar av kärnan i en specifik ordning – och sedan hur och när delarna slås på igen, vilket har en egen kraftkostnad – vilket i slutändan leder till att man arbetar smartare för att för att spara energianvändning.

På SoC-sidan av strömfrågor visar AMD att Rembrandt har bättre kontroll över de interna Infinity Fabric-strömtillstånden, bättre globala “nästan avstängda” strömtillstånd, stöd för LPDDR5, DRAM-självuppdatering, stöd för panelsjälvuppdatering, stöd för sub -1W paneler och acceleratorer för att hjälpa till att komma tillbaka ur vilolägen, av vilka några har vi nämnt.

På firmware- och mjukvarusidan siktar AMD på att göra Rembrandt till en bättre övergångsupplevelse från att vara ansluten till ström till att vara en mobil plattform. Normalt förlitar sig Windows på interna energischeman för “Balanced”, “High Performance” eller “Battery Saver” – ibland har OEM-tillverkare till och med sina egna unika energischeman utöver sin egen programvara. Ur AMD:s perspektiv vill de att användarna ska ha fördelarna med både High Performance och Battery Saver utan att behöva justera dessa energischeman manuellt. Vilket för oss till AMD:s nya Power Management Framework, eller PMF.

PMF är en förlängning av många tidigare notebook-ingångar, -utgångar och kontroller – tar data från sensorer som hudtemperatur, men också SoC-kraft, OS-arbetsbelastningar, skärminformation, brusprofiler och konverterar sedan det till en rampande effektprofil som kan erbjuder allt från batterisparare till hög prestanda på en glidande skala.

Nyckeln här är att grafen – normala Windows-erbjudanden har de individuella tre punkterna, medan AMD Rembrandt, på utvalda optimerade system, som standard kommer att möjliggöra en skalbar profil som kommer att flytta upp och ner i grafen beroende på externa faktorer. När de pratade med AMD sa de att detta skulle bakas in i firmware och automatiskt aktiveras när de körs i Windows-standarden Balanced Profile. Användaren kan manuellt välja andra profiler för att tvinga in i dessa lägen, men Balanserad profil kommer att vara PMF-glidskalan.

Användare kommer inte att kunna inaktivera PMF, men mer än så uppger AMD att det är upp till systemleverantören att meddela om de använder PMF eller inte. Med tanke på att det är troligt att få (om någon) av dem kommer att bry sig om att göra det avslöjandet, tror jag att detta är något av ett frustrerande beslut – vi kan inte testa detta utan en spak för att inaktivera det, medan slutanvändare inte kommer att veta om deras system ens har det eller inte.

Äntligen listar AMD sina uppdateringar för Rembrandt i kretsens skärmströmsektion. När vi går över till effektivare processorer i kombination med högupplösta paneler med hög uppdateringsfrekvens, blir panelens strömförbrukning en viktig faktor. Men en del av det beror på SoC inuti.

Vi har redan nämnt Panel Self Refresh, möjligheten för en panel att uppdatera endast den sektion som faktiskt har ändrats från bildruta till bildruta, men AMD säger att de också kan göra detta med Freesync aktiverat. Utöver detta tillåter Freesync att uppdateringsfrekvensen under videouppspelning i helskärmsläge reduceras till videons ursprungliga bildhastighet (t.ex. 23,976 Hz), vilket sparar ström. Panelstödet på under 1 watt innebär att AMD har en lista över validerade panelleverantörer som kan tillhandahålla paneler med lägre effekt (vanligtvis 1080p vid 300 nits) för design med lång batteritid. Rent fysiskt implementerar det nya chippet också nya SVI3-regulatorer, vilket AMD hävdar ger en snabbare och mer diskret kontroll över spänningen som krävs från chipet.

Utöver detta är själva grafikmotorn, Rembrant går från en Vega 8-lösning till en RDNA2-lösning, vilket erbjuder mer prestanda och bättre effektivitet. Detta sträcker sig även till AMD A+A Advantage-stöd, och erbjuder avancerad effektkontroll när den paras ihop med en AMD-diskret grafiklösning.

Kort sagt, allt med det nya chippet handlar om kontroll: att sova och att vakna ur sömnen så snabbt som möjligt.

15W mot 28W

Sammantaget kommer vi till en punkt i laptoputrymmet där leverantörerna nu tävlar mot varandra om faktisk strömförbrukning. Historiskt skulle vi tala om U-seriens mobila processorer på 15-28 watt, och sedan H-serien på 45-65+ watt. 2022 har Intel introducerat P-serien på 28 watt istället, och båda företagen uppger att på grund av förbättringar i designen kan chassit som tidigare passade en 15-watts processor nu möjliggöra en 28-watts version.

Som ett resultat ser vi några riktigt obekväma jämförelser om du går efter officiella siffror. Både AMD och Intel jämför senaste generationens 15-wattslösningar med nuvarande generationens 28-wattslösningar, eller jämför 28-wattssystem idag mot motsvarande konstruktioner som inhyste andra processorer tidigare. Var försiktig när du läser dessa förstapartsdatapunkter. Med det sagt, båda företagen vill också ställa ut sina bärbara processorer när de är som bäst, så vi slutar ändå med den mer kraftfulla H-serien i några snygga chonky design. Det kommer inte att dröja förrän recensenter kan lägga vantarna på den vanliga hårdvaran i U/P-serien som de kommer att kunna testa likadant på samma sätt.

Vår granskningsenhet

För den första granskningen skickade AMD oss ASUS Zephyrus G14, en av den senaste generationens flaggskeppsmodeller som uppdateras år efter år med den senaste hårdvaran. Vi har fortfarande G14 som levererades med Ryzen 4000 Mobile (Zen 2)-serien, även om för Ryzen 5000 gick AMD med ASUS Flow X13, som är en mer ultraportabel design. G14 är fortfarande i det fästet med en lite större skärm, lite biffigare diskret grafik och lite mer batteri. Det finns till och med en AniMe Matrix-skärm på baksidan.

AMD har parat ihop var och en av dessa designs med HS-märkta processorer. HS-modellerna är avstämda och optimerade delar som AMD samkalibrerar inuti flaggskeppsdesigner för bärbara datorer med sina partners, så det blir det självklara valet för AMD att ta prov på bärbara datorer baserat på dessa chips för varje lansering för granskning. Inte bara det, beroende på den termiska designen av den bärbara datorn, kan den faktiska effektinställningen som tillhandahålls av leverantören ändras baserat på designen. Vi har haft följande på prov:

• Ryzen 9 6900HS i en ASUS Zephyrus G14 (45W standard, 65W Turbo) + RX 6800S GPU
• Ryzen 9 5980HS i en ASUS Flow X13 (15W standard, 35W Turbo) + GTX 1650
• Ryzen 9 4900HS i en ASUS Zephyrus G14 (35W Turbo) + GTX 2060 GPU

Som med de flesta lanseringar av bärbara processorer, trots den rankade TDP på ​​den officiella processorlistan, är det upp till OEM:erna att konfigurera och justera den exakta prestandan till kylningen på varje enhet. Detta gör jämförelser, bortsett från helt enkelt “chip vs chip”, ganska svåra, eftersom att bara justera processorfrekvensen (istället för andra frekvenser) har en direkt inverkan på alla IPC- eller prestanda-per-watt-jämförelser. Som ett resultat förlitar vi oss på slutprestandasiffror baserade på processorerna som levereras – men vi har också testat 6900HS i 35W-läge bara för att se skillnaden.

Den andra stora faktorn i vår ASUS Zephryus G15 kommer att vara DDR5-minnet. Som vi har sett på andra plattformar kan en övergång till DDR5 orsaka en mängd olika prestandaförändringar för både CPU och spel – det beror på hur minnesbandbredd beroende testerna var. Detta är ännu mer sant för AMD, med tanke på att minnesfrekvensen också är bunden till de oändliga tygfrekvenserna inuti processorn. Med tiden har AMD disaggregerat de två, men det finns fortfarande en nivå av synkronicitet involverad med ytterligare avdelare, vilket betyder att minnesfrekvensen fortfarande är en viktig faktor.