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第3世代Ryzenが驚異的性能でIntelを圧倒。Ryzen 9 3900X/Ryzen 7 3700Xレビュー
2019年7月7日 22:00
AMDは7月7日、Zen 2アーキテクチャを採用した7nm世代のCPUである第3世代Ryzenを発売した。これに先立って、AMDより第3世代Ryzenの評価キットを借用することができたので、今回は同キットに含まれていた「Ryzen 9 3900X」と「Ryzen 7 3700X」のベンチマークレポートをお届けする。
製造プロセスとアーキテクチャを刷新した第3世代Ryzen
AMDの第3世代Ryzenは、CPUの機能をCPUダイとI/Oダイに分割したチップレットアーキテクチャである「Zen 2」に基づいて、7nmプロセスで製造されたCPUダイと、12nmプロセスで製造されたI/Oダイを1つのパッケージに実装している。
Zen 2のCPUダイは、4つのCPUコアと16MBのL3キャッシュで構成されるCCX(Core Complex)が2個で構成されている。Ryzen 7 3700Xは1個のCPUダイをフル活用して8コア16スレッドを実現し、Ryzen 9 3900Xは2個のCPUダイから2コアずつ無効化することで12コア24スレッドを実現している。
Zen 2ではI/Oダイでは、従来のPCI Express 3.0の2倍の転送速度を実現するPCI Express 4.0を新たにサポートしたほか、メモリコントローラの対応メモリ速度はZen+のDDR4-2933からDDR4-3200に引き上げられた。そのほかのおもなスペックは以下のとおり。
| モデルナンバー | Ryzen 9 3900X | Ryzen 7 3700X | Ryzen 7 2700X |
|---|---|---|---|
| CPUアーキテクチャ | Zen 2 | Zen+ | |
| 製造プロセス | 7nm CPU + 12nm I/O | 12nm FinFET | |
| CCX | 4 | 2 | |
| コア数 | 12 | 8 | |
| スレッド数 | 24 | 16 | |
| L2キャッシュ | 6MB | 4MB | |
| L3キャッシュ | 64MB | 32MB | 16MB |
| ベースクロック | 3.8GHz | 3.6GHz | 3.7GHz |
| ブーストクロック | 4.6GHz | 4.4GHz | 4.3GHz |
| 対応メモリ | DDR4-3200(2ch) | DDR4-2933(2ch) | |
| TDP | 105W | 65W | 105W |
| CPUクーラー | Wraith Prism with RGB LED | ||
| PCI Express | PCIe 4.0 x24 | PCIe 3.0 x24 | |
| 対応ソケット | Socket AM4 | ||
| 販売価格(税別) | 59,800円 | 39,800円 | - |
【お詫びと訂正】初出時にRyzen 9 3900Xの仕様に一部誤記がありました。お詫びして訂正させていただきます。
PCI Express 4.0に対応した新チップセット「AMD X570」
第3世代Ryzenの登場に合わせて、新たなSocket AM4向けチップセット「AMD X570」を搭載したマザーボードが登場する。今回AMDより借用した第3世代Ryzenの評価キットにも、AMD X570チップセットを搭載したGIGABYTE製マザーボード「X570 AORUS MASTER」と、ASRock製マザーボード「X570 Taichi」が同梱されていた。
第3世代Ryzen向けに追加されたAMD X570チップセットは、新たにPCI Express 4.0をサポートした。最大16レーンのPCI Express 4.0を提供できるほか、Zen 2ベースのCPUを搭載した場合はCPU～チップセット間がPCI Express 4.0 x4で接続される。
第3世代RyzenはCPUソケットにSocket AM4を採用しているため、A320以外のチップセットであれば対応UEFI(BIOS)を適用することで第3世代Ryzenを動作させることが可能だが、PCI Express 4.0が利用できるのは現在のところAMD X570チップセット搭載マザーボードにかぎられる。
なお、AMD X570チップセットはSocket AM4に対応しているが、第1世代のRyzenとRyzen Gはサポート対象外となった。第2世代Ryzenはサポートしているが、CPUとチップセット間の接続はPCI Express 3.0 x4となってしまう。
テスト機材
今回AMDより借用した第3世代Ryzenの評価キットには、CPUとAMD X570マザーボードのほかに、G.SKILL製のDDR4-3600メモリ「F4-3600C16D-16GTRG」と、GIGABYTEのPCI Express 4.0 x4対応NVMe SSD「AORUS NVMe Gen4 SSD」の2TBモデルが同梱されていた。
テストでは、G.SKILLのF4-3600C16D-16GTRGについては、各プラットフォームでXMP設定をロードしたのち、メモリクロックを各CPUの定格最大クロックに変更して利用している。
また、ビデオカードについては第3世代Ryzenと同時発売となったAMD最新GPU「Radeon RX 5700 XT」のリファレンスボードを利用した。同GPUはインターフェイスにPCI Express 4.0を採用しているため、第3世代Ryzenとの組み合わせではPCI Express 4.0 x16で接続される。
第3世代Ryzenの比較用CPUには、第2世代Ryzenの8コア16スレッドCPU「Ryzen 7 2700X」と、Intelのメインストリーム最上位モデルの8コア16スレッドCPU「Core i9-9900K」を用意した。
なお、今回の比較にさいしてAMDのレビュワーズガイドには、Core i9-9900KのTurbo Boost 2.0に関連する動作設定をIntelの定格値にするよう推奨されていた。具体的には、持続的なパワーリミット(PL1)を95W、短期的なパワーリミット(PL2)を118.75W、短期的なパワーリミットの持続時間(PL2 Tau)を8秒にするというものだ。
ただ、マザーボードの標準設定がこの定格値とは異なる値となっているものが大半であり、定格値での検証は実態に即さないため、今回の検証では多くのマザーボードで採用されている標準設定を「Core i9-9900K MB標準」、AMD推奨の定格値を「Core i9-9900K 定格値」として、2パターンのパワーリミット設定で測定することにした。
一方、AMDの電力リミットについては、電力リミットの「Package Power Tracking(PPT)」、電流リミットの「Thermal Design Current(TDC)」、ピーク電流リミット「Electrical Design Current(EDC)」の3項目によって管理されている。
TDP 105Wモデルは「PPT＝142W、TDC＝95A、EDC＝140A」、TDP 65Wモデルは「PPT＝88W、TDC＝60A、EDC＝90A」が標準で設定されており、これがAMDの定格値なのでとくに変更せずにテストを実行した。
そのほかのテスト機材・環境については以下のとおり。
| CPU | Ryzen 9 3900X | Ryzen 7 3700X | Ryzen 7 2700X | Core i9-9900K MB標準 | Core i9-9900K 定格値 |
|---|---|---|---|---|---|
| CPUクーラー | ASUS ROG RYUJIN 240 | ||||
| マザーボード | GIGABYTE X570 AORUS MASTER(UEFI: N11) | ASUS TUF Z390-PLUS GAMING(UEFI: 2417) | |||
| メモリ | DDR4-3200 8GB×2(2ch、16-16-16-36、1.35V) | DDR4-2933 8GB×2(2ch、16-16-16-36、1.35V) | DDR4-2666 8GB×2(2ch、16-16-16-36、1.35V) | ||
| ビデオカード | Radeon RX 5700 XT(リファレンスボード) | ||||
| システム用ストレージ | Intel SSD 760p(256GB SSD/M.2-PCIe 3.0 x4) | ||||
| PCIe 4.0 SSD | AORUS NVMe Gen4 SSD(2TB SSD/M.2-PCIe 4.0 x4) | ||||
| アプリケーション用ストレージ | SanDisk Ultra 3D SSD(1TB SSD/6Gbps SATA) | ||||
| 電源 | 玄人志向 KRPW-GK750W/90+(750W/80PLUS GOLD) | ||||
| グラフィックスドライバ | Adrenalin 19.7.1 DCH(26.20.13001.6011) | ||||
| OS | Windows 10 Pro 64bit(Ver 1903 / build 18362.207) | ||||
| 電源設定 | AMD Ryzen Balanced | 高パフォーマンス | |||
| CPUパワーリミット | PPT:142W、TDC:95A、EDC:140A | PPT:88W、TDC:60A、EDC:90A | PPT:142W、TDC:95A、EDC:140A | PL1:95W、PL2:210W、PL2 Tau:28秒 | PL1:95W、PL2:119W、PL2 Tau:8秒 |
| 室温 | 約25℃ | ||||
ベンチマーク結果
それではベンチマークテストの実行結果を確認していこう。実行したテストは「CINEBENCH R20(グラフ01)」、「CINEBENCH R15(グラフ02)」、「HandBrake(グラフ03)」、「TMPGEnc Video Mastering Works 7(グラフ04)」、「PCMark 10(グラフ05)」、「SiSoftware Sandra v28.69(グラフ06～11)」、「3DMark(グラフ12～15)」、「ファイナルファンタジーXIV: 漆黒のヴィランズ ベンチマーク(グラフ16)」、「FINAL FANTASY XV WINDOWS EDITION ベンチマーク(グラフ17)」、「Forza Horizon 4(グラフ18)」、「F1 2019(グラフ19)」、「バトルフィールド V(グラフ20)」、「フォートナイト(グラフ21)」、「オーバーウォッチ(グラフ22)」、「アサシン クリード オデッセイ(グラフ23)」、「シャドウ オブ ザ トゥームレイダー(グラフ24)」。
CGレンダリング性能を測定するCINEBENCHは、最新版のCINEBENCH R20と、旧バージョンのCINEBENCH R15を実行した。
CINEBENCH R20において、Ryzen 9 3900XがSingle CoreとAll Coreの両方で比較製品中トップのスコアを獲得。とくにAll CoreではCore i9-9900K MB標準に約60%もの差をつけて突き放している。また、Ryzen 7 3700XもSingle CoreでCore i9-9900K MB標準と約2%差にまで肉薄し、All Coreでは逆に約7%上回って見せた。
Single Coreの性能は使用しているメモリのクロック差もが少なからず影響していると思われるが、Ryzen 7 3700XがRyzen 7 2700Xに対して、Single Coreで約15%、All Coreでは約20%の差をつけているところを見ると、Zen 2の性能と電力効率向上が相当に大きなものであることがうかがえる。
CINEBENCH R15ではSingle CoreのトップをCore i9-9900Kが奪っているが、All CoreではCore i9-9900K MB標準に対して、Ryzen 7 3700Xは約5%差で上回り、Ryzen 9 3900Xは約58%もの差をつけている。
動画エンコードソフトのHandBrakeとTMPGEnc Video Mastering Works 7では、x264とx265で動画のエンコードを実行したさいの時間を比較した。
すべての条件で最速の結果を記録したのはRyzen 9 3900X。続く2番手につけているのはほぼRyzen 7 3700Xで、TMPGEnc Video Mastering Works 7のx265通常エンコードにて1秒差でCore i9-9900K MB標準に1秒遅れを取っているが、ほかはすべてCore i9-9900Kより短時間で処理を完了している。
第2世代までのRyzenは演算ユニットの構成が原因でAVX2の性能が振るわず、AVX2の効果が大きいx265エンコードでの性能が悪かった。実際、今回もRyzen 7 2700Xがx265でのエンコードでやたらに時間がかかっているが、AVX2命令の速度を向上させたZen 2ベースの第3世代Ryzenでは、Core i9-9900Kすら凌ぐ性能を発揮するようになっている。
PCMark 10は比較的シングルスレッド性能が問われるベンチマークテストであり、シングルスレッド性能でIntel CPUに溝を開けられていた第2世代Ryzenまでの性能は振るわなかったが、Ryzen 9 3900XはCore i9-9900Kを凌駕し、Ryzen 7 3700Xも約1%差にまで肉薄している。
第2世代Ryzenと第3世代Ryzenの間の差は5～6%だったゲームを除けば10%以上の高いスコアとなっており、シングルスレッド性能の改善がさまざまなアプリケーションの処理時間や起動時間の短縮に寄与したようだ。
CPUの演算性能を測定するSiSoftware Sandraの「Processor Arithmetic」では。2番手のCore i9-9900Kに約43～48%の差をつけたRyzen 9 3900Xがトップで、Ryzen 7 3700XはCore i9-9900Kにはやや届いていない。
AVX拡張命令などを使ってマルチメディア処理を行なったさいの性能を測定する「Processor Multi-Media」では、トップのRyzen 9 3900XはCore i9-9900Kに約36～73%という大差をつけて圧倒。Ryzen 7 3700Xも6項目中4項目でCore i9-9900Kを上回っており、動画エンコードテストでの結果を裏付ける結果が得られた。また、Ryzen 7 3700XがRyzen 7 2700Xの倍近い性能を示したこの結果は、AVX2命令利用時の性能向上がきわめて大きなものであることを示している。
メインメモリの帯域幅を測定する「Memory Bandwidth」では、意外なことにトップスコアを獲得したのはDDR4-2933メモリを使用するRyzen 7 2700Xだった。第3世代Ryzenの2モデルはやや遅れをとった32GB/s台の帯域幅を記録している。
CPU内部のキャッシュの帯域幅を測定する「Cache Bandwidth」の結果では、Ryzen 7 3700XのL1キャッシュ領域の速度がRyzen 7 2700X比で2倍以上に高速化している。L2～L3キャッシュの領域でもRyzen 7 3700XがRyzen 7 2700Xを上回っており、Zen 2ではキャッシュの速度も向上していることがうかがえる。
「Cache & Memory Latency」の結果をみると、Zen 2ではキャッシュやメモリアクセス時のレイテンシがZen+よりも短縮していることが確認できる。単純な時間(ナノ秒)だけでなくクロック単位でもZen 2のほうが明らかにレイテンシが小さくなっていることがわかる。
3DMarkでは「Time Spy」、「Fire Strike」、「Night Raid」、「Sky Diver」を実行した。
3DMarkでの総合スコアについては、CPU ScoreやPhysics Score、Combined Scoreなどでスコアを稼げたFire StrikeやSky Diverでは第3世代Ryzenが優勢な結果を記録した一方、そこで稼げなかったNight RaidではCore i9-9900Kのリードを許している。
Ryzen 7 2700XではCPUがGPUの足を引っ張ってしまい、中負荷テストであるNight RaidとSky DiverではGPU性能にフォーカスしているGraphics ScoreでもCore i9-9900Kに後れをとっている一方、第3世代Ryzenではそのような結果は見られず、Core i9-9900Kと拮抗している。
VRMarkでは、CPUがボトルネックになりやすいもっとも軽量なOrange Roomで第3世代RyzenがCore i9-9900Kを6%ほど上回っている。1つだけ顕著に低いスコアとなっているRyzen 7 2700Xとは対照的な結果だ。
マルチスレッドCPUへの最適化が進んだCyan RoomやきわめてGPU負荷が高いBlue RoomではCPUの違いによる有意な差はついていない。
ファイナルファンタジーXIV: 漆黒のヴィランズ ベンチマークでは、CPUがボトルネックになりがちなフルHDで2～3%ほどCore i9-9900Kが第3世代Ryzenを上回っているが、WQHD以上では第3世代RyzenとCore i9-9900Kの結果は横並びとなっている。
FINAL FANTASY XV WINDOWS EDITION ベンチマーク v1.2では、GPU負荷の高いベンチマークであることと、比較的スコアがバラツキやすいベンチマークテストであるため、この程度であれば誤差の範疇とも言える結果であり、CPU性能差がスコアに反映されているとは言いにくい。
Forza Horizon 4、F1 2019、バトルフィールド V、フォートナイト、オーバーウォッチの5タイトルでは、高画質設定でのフルHDから4Kまでの画面解像度の違いによるテストに加え、画質設定をひかえめに設定した高fps設定での性能をチェックした。
基本的に第3世代Ryzenは高画質設定ではCore i9-9900Kと遜色のない結果を示し、高fps設定ではCore i9-9900Kに大きく引き離されているRyzen 7 2700Xとは異なり、数%程度の差でCore i9-9900Kに食い下がっている。
もっとも大きな差がついているフォートナイトの高fps設定でもその差は10%程度で、そのさいの第3世代Ryzenが記録したフレームレートは260fps前後に達していることから、高リフレッシュレートディスプレイとの組み合わせで滑らかな映像を得る目的であれば十分に果たせるだけの性能を発揮している。
グラフィック重視のゲームであり、マルチスレッドCPUへの最適化も進んでいるアサシン クリード オデッセイとシャドウ オブ ザ トゥームレイダーでは、比較的高フレームレートになるフルHD設定でRyzen 7 2700Xが顕著にフレームレートを落としているのに対し、第3世代RyzenとCore i9-9900Kのスコアは拮抗している。
第3世代Ryzenは、どのゲームでも安定して高い性能を発揮した。高fps設定ではCore i9-9900Kにややおよばないものの、十分に実用的なフレームレートを達成しており、ゲーミング用途をやや苦手としているイメージのあった第2世代までのRyzenのイメージを払拭する優秀さを見せている。
システムの消費電力とCPU温度
ワットチェッカーを用いて測定したシステム全体の消費電力の測定結果をまとめたものが以下のグラフだ。
第3世代Ryzenのアイドル時消費電力は、Ryzen 9 3900Xが63Wで、Ryzen 7 3700Xが61Wだった。これはCore i9-9900Kの38Wより22～25Wも高い数値だ。
ずいぶん高いアイドル時消費電力なのだが、Ryzen 7 2700Xのアイドル時消費電力も60Wであることを考えると、これは第3世代Ryzenのアイドル時消費電力が高いというよりも、AMD X570チップセットを搭載したマザーボードの消費電力が高いとみるのが妥当だろう。これほどの消費電力差が生じるほどチップセットが電力を消費しているのであれば、チップセット冷却用のファンが必要となるのも納得だ。
CPUベンチマーク実行時のピーク消費電力でもっとも低い数値だったのはTDP 65WのRyzen 7 3700X。Core i9-9900Kは短期ブースト時の瞬間最大値が測定されるためやや不利ではあるが、150W台の消費電力でCore i9-9900Kに匹敵する性能を発揮しているRyzen 7 3700Xの電力効率はすばらしい。もちろん、Ryzen 7 2700Xより20W程度高いだけの消費電力で、あの圧倒的なマルチスレッド性能を発揮しているRyzen 9 3900Xの電力効率も驚異的だ。
3Dベンチマーク実行時のピーク消費電力は、Ryzen 9 3900Xが比較製品のなかで最大級の電力を消費しているが、ここでの最大値は365Wであり、消費電力が225WのRadeon RX 5700 XTを搭載したPCとしては、特別大きな消費電力というわけではない。オーバークロックを行なわないのであれば、650W程度の標準的な電源ユニットでも十分な余裕をもって電力をまかなうことができるだろう。
TMPGEnc Video Mastering Works 7でx264のバッチエンコード(4本同時)を実行したさいのCPU温度をHWiNFO64で測定してみた。測定時に利用したCPUクーラーはASUSの240mm一体型水冷クーラーの
「ROG RYUJIN 240」で、ファンスピード60%(1,200rpm)と、100%(2,000rpm)の2パターンで温度を測定した。
Ryzen 9 3900Xが記録したピーク温度は、ファンスピード60%時に74.6℃、100%では70.0℃だった。最大動作温度は95℃であることを考えれば240mmラジエータを搭載した水冷クーラーなら相当な余裕をもってRyzen 9 3900Xを冷却できているということがわかる。
Ryzen 7 3700Xの場合は、ファンスピード60%時に63.1℃、100%では60.8℃だった。Ryzen 9 3900Xよりも消費電力が低い分、より低いCPU温度を維持できている。
PCI Express 4.0対応NVMe SSDの性能をチェック
最後に、第3世代RyzenでPCI Express 4.0対応SSDを使ったさいの性能を紹介しよう。
使用したSSDはテスト機材の項で紹介したGIGABYTEのNVMe SSD「AORUS NVMe Gen4 SSD」の2TBモデル(GP-ASM2NE6200TTTD)。これをRyzen 9 3900XとCore i9-9900Kのテスト環境に搭載してCrystalDiskMark
を実行してみた。
単純にPCI Express世代の差を示す結果ではないが、PCI Express 3.0 x4接続のCore i9-9900K環境では3.4GB/s前後で頭打ちになっているシーケンシャルアクセス性能が、PCI Express 4.0 x4接続のRyzen 9 3900X環境ではリード5GB/s、ライト4.2GB/sに高速化している。
今回テストに用いたGIGABYTE AORUS NVMe Gen4 SSDはすでに発売されており、第3世代RyzenとAMD X570をそろえたユーザーはすぐにでもPCI Express 4.0接続のNVMe SSDの性能を手にすることができる。
驚異的な性能で競合を圧倒する第3世代Ryzen
第3世代Ryzenは、従来のRyzenの弱点であったシングルスレッド性能やAVX2利用時の性能を大きく改善しており、高フレームレートゲーミングやx265でのエンコードでも優れた性能を発揮している。
圧倒的なマルチスレッド性能と優秀なゲーミング性能を兼ね備えたRyzen 9 3900Kも驚異的なCPUだが、Core i9-9900Kの対抗モデルと言っても違和感がないRyzen 7 3700Xの性能には驚嘆するばかりだ。
第3世代Ryzenを検討するユーザーにとって悩ましいのは競合CPUの存在ではなく、マザーボードの仕様だろう。
AMD X570チップセットは多数のPCI Express 4.0レーンを提供できる一方、冷却にファンを必要とするほど高発熱で消費電力も大きく、搭載マザーボードは高価だ。かといって従来のAMD 400 シリーズチップセットでは、PCI Express 4.0が使えないため、新世代のNVMe SSDなどの恩恵が得られない。
コスパと省電力性に優れるRyzen 7以下のモデルがより一層魅力的に見えるような、安価で低消費電力なPCI Express 4.0対応マザーボードの登場を期待したい。
【編集部より】第3世代Ryzen&Radeon RX 5700の解説動画として、YouTubeにて高橋敏也による「本ナマ！改造バカ」を配信しています(生配信終了後は録画再生されます)。