在常見的文字圖片處理，以及游戲應用中，一般的8核心、16核心處理器就足以滿足用戶的需求。但在電腦用戶中，還有一部分人對處理器的性能要求非常高，他們要么用電腦設計汽車、飛機與艦船等高度復雜的產品，也就是常說的工業(yè)設計，要么用電腦來進行建筑結構與工程計算，或是影視級視頻的編輯、3D動畫與特效制作，當然現(xiàn)在流行的AI計算，以及科學計算與軟件設計等專業(yè)應用也是它能夠勝任的任務，他們需要的電腦也就是我們常說的工作站。AMD自2017年開始發(fā)布專為工作站打造的Ryzen Threadripper銳龍線程撕裂者處理器，到2023年年底，已推出六代產品，獲得了大量專業(yè)用戶的選擇與好評。現(xiàn)在，基于AMD最新Zen 5架構的銳龍線程撕裂者9000系列處理器也終于來了。

銳龍線程撕裂者的主要特點就是核心數(shù)多，比如我們在2023年測試，基于Zen 4架構的銳龍線程撕裂者7980X、銳龍線程撕裂者7970X處理器各采用64核/128線程、32核/64線程配置。本次我們測試的銳龍線程撕裂者9980X、銳龍線程撕裂者9970X也分別采用相同的核心數(shù)與線程數(shù)配置，那么在已經擁有如此多核心數(shù)量的設計下，僅僅是處理器架構的升級，是否能為處理器帶來明顯的性能提升？另外，與同樣采用Zen 5架構，但核心數(shù)量少得多的普通處理器相比，銳龍線程撕裂者9000系列在專業(yè)軟件應用中是否真的有優(yōu)勢呢？會不會出現(xiàn)“幾顆核心干活，其他核心圍觀”的名場面？接下來就讓我們通過實戰(zhàn)測試來體驗銳龍線程撕裂者9980X、銳龍線程撕裂者9970X的強大威力。

▲工作站主要用在專業(yè)領域

穩(wěn)步發(fā)展的多核心怪獸

AMD銳龍線程撕裂者9000系列處理器簡介

長期以來，AMD的銳龍線程撕裂者處理器在一些性能測試中都遠遠超過消費者使用的普通處理器。就像2023年底發(fā)布的銳龍線程撕裂者7980X的CPU-Z多線程性能得分在52000分以上，這是現(xiàn)在最新消費級處理器也難以企及的成績。原因就在于AMD通過Chiplet技術和處理器架構更新，極大地提高了單插槽處理器核心數(shù)量上限。除了針對企業(yè)級用戶的EPYC處理器外，借助強大的架構、技術優(yōu)勢，AMD在2017年推出了首代基于Zen架構的銳龍線程撕裂者處理器，其中的AMD銳龍線程撕裂者1950X率先在個人電腦上實現(xiàn)16核心、32線程配置，一上市就憑借強大的規(guī)格和極高的性能得到了工作站和專業(yè)用戶的青睞。

▲AMD從2017年開始推出專為工作站打造的銳龍線程撕裂者處理器

隨后AMD又在2018年推出了采用Zen+架構的第二代銳龍線程撕裂者處理器，僅僅時隔一年就在單顆處理器上實現(xiàn)了32核心、64線程的配置。接下來，隨著生產工藝、Zen處理器架構的不斷進化，AMD銳龍線程撕裂者處理器也得到了同步發(fā)展，2019年末基于Zen 2架構的第三代銳龍線程撕裂者處理器發(fā)布，AMD在銳龍線程撕裂者3990X上實現(xiàn)了64核心、128線程的配置。而2022年發(fā)布的第四代銳龍線程撕裂者5000WX系列，憑借強大的Zen 3架構、優(yōu)秀的擴展能力，專業(yè)的安全與管理技術，得到眾多整機廠商的采用，成為各款工作站中的“心臟”。2023年末上市的第五代銳龍線程撕裂者7000系列則得益于對DDR5內存、PCIe 5.0技術的支持，Zen4架構的采用，使得其綜合性能更上一層樓。

▲相對第一代旗艦產品：銳龍線程撕裂者1950X，銳龍線程撕裂者Pro 7995WX的核心數(shù)量是它的6倍，內存帶寬與PCIe帶寬則是它的4倍。

在Zen架構問世的這8年時間里，只要每一代Zen架構發(fā)布，除了推出像銳龍9 9950X這類面向普通用戶的消費級處理器外，AMD也勢必將發(fā)布基于新一代Zen架構的銳龍線程撕裂者處理器。這也令該系列產品的性能越來越強，其核心數(shù)量不僅隨著生產工藝的進步增加，新架構的使用也有效提升了每顆核心的IPC性能，畢竟每代Zen架構較上一代Zen架構的提升幅度幾乎都在10%以上，并帶來了更強大的擴展能力，以及對各類新技術、新標準的支持。更值得一提的是，目前國內的工作站市場也在高速成長，根據IDC數(shù)據預測，從2026年到2028年，國內市場每年的工作站市場容量增長幅度都在15%以上，直到2029年，增長勢頭才會有所放緩，凸顯市場對高性能處理器與顯卡的渴求。

▲根據IDC預測，市場很快將迎來工作站的成長高峰期。

▲眾多游戲與動畫、特效等數(shù)字化內容制作公司都采用了銳龍線程撕裂者處理器，包括制作《黑神話：悟空》的游戲科學，為電影《終結者:黑暗命運》制作后期場景的Blur Studio。

所以在基于Zen 5處理器架構的AMD銳龍9000系列處理器發(fā)布約一年以后，AMD也毫不意外地為用戶帶來了第六代銳龍線程撕裂者處理器：銳龍線程撕裂者Pro 9000 WX以及銳龍線程撕裂者9000系列。其中前者面向專業(yè)工作站，核心數(shù)最多、擴展能力最強，完整支持安全功能、安全管理工具。銳龍線程撕裂者9000系列則面向HEDT高性能桌面平臺，即需要多線程性能的發(fā)燒友或對安全性要求不高的工作站。

▲銳龍線程撕裂者9000系列處理器將于2025年7月31日晚9點在各大平臺上市

Zen 5架構是更新的重點

相對上一代產品，銳龍線程撕裂者Pro 9000 WX以及銳龍線程撕裂者9000系列最大的更新就是采用Zen 5架構。首先其制造工藝由銳龍線程撕裂者7000系列所用的TSMC 5nm FinFET升級為了TSMC 4nm FinFET，提高了能效比。Zen 5架構核心內部改進的重點在于解碼器改為2個4寬度的解碼器，在同一時間可以實現(xiàn)8寬度的解碼。從Zen架構開始，AMD使用單個4寬度解碼器已經歷經多代，包括Zen 4架構都是使用的4寬度設計，在Zen 5中終于徹底改進。相對應的分支預測能力也大幅度提升，包括更低的延遲、更高的準確性以及更大的吞吐能力等。Zen 5的分支預測啟用了更大的TAGE，每周期可以處理2個執(zhí)行的分支。同時處理器支持SMT同步多線程技術，每核心支持兩個計算線程。指令緩存方面也由于解碼器的調整，更快、更寬了?？偟膩碚f，Zen 5現(xiàn)在擁有了一個更大的前端，隨之而來的則是更多的優(yōu)化和調整工作。

▲Zen 5架構改進的重點在于解碼器升級為2個4寬度的解碼器

前端的變化帶來了更多指令的涌入，因此Zen 5的整數(shù)執(zhí)行部分更大、更寬。Zen 5的整數(shù)部分現(xiàn)在擁有8寬度的調度和退出系統(tǒng)，排序單元由之前Zen 4的4個小單元變成2個大規(guī)模單元。整數(shù)執(zhí)行部分包含3個ALU BR和3個ALU Mul乘法器與4個AGU，前代Zen 4則是2個ALU、2個ALU BR單元以及3個AGU，從規(guī)模上來看Zen 5顯然更大一些。浮點執(zhí)行單元方面，AMD則帶來了一個強大的、支持AVX-512的SIMD 512bit單元，隊列深度為384，擁有6個2周期延遲的FADD單元，每周期支持6個浮點指令，且延遲從3個周期減少到2個周期，整體的FP指令執(zhí)行能力也大幅度提升。浮點運算能力的進步將讓處理器在AI和科學計算方面表現(xiàn)更好。雖然Zen 4處理器也可以執(zhí)行AVX-512，但它是通過2個256bit的SIMD單元來合并實現(xiàn)的，Zen 5則擁有完整的AVX-512支持能力，而且Zen 5內部的4條裝載流水線可以保證每個時鐘周期，實現(xiàn)兩個AVX-512指令的載入。

▲Zen 5架構的主要改進之處——增加了執(zhí)行單元的能力，提高了L1緩存的容量與帶寬，并內置支持AVX-512的SIMD 512bit單元。

緩存和數(shù)據處理方面，Zen 5帶來了新的48KB L1 12-way數(shù)據緩存，延遲為4周期，L1緩存總容量達到了每核心80KB，而Zen 4架構處理器每顆核心的L1數(shù)據緩存容量只有32KB，且只采用8-way設計，L1緩存總容量只有64KB。同時Zen 5架構下的L1緩存帶寬翻倍，浮點單元帶寬翻倍（對應浮點執(zhí)行部分的調整），數(shù)據預取性能得到了加強。在二級緩存上，Zen 5與Zen 4架構的容量相同，依然是每顆處理器核心獨享1MB緩存，但AMD將指令緩存和數(shù)據緩存的關聯(lián)性從8-way增加到了16-way，從而提高了命中率并減少了沖突失誤。AMD還將L2到L1的帶寬從每個周期32個字節(jié)增加到64個字節(jié)，能更有效地提升執(zhí)行單元的效率。不僅如此，即使高達320次未命中，其L3緩存仍然能保持低延遲，這對于高并發(fā)工作負載來說是一個顯著的提升。和以前一樣，L3是CCD中所有核心的共享緩存，每8顆核心共享32MB，允許應用程序利用其全部容量。

▲Zen 5架構中的L2緩存采用16-way設計，L2到L1的帶寬翻倍，L3緩存延遲降低。

由于Zen 5架構在分支預測方面表現(xiàn)更好，所以利用SMT技術可以提供更好的每區(qū)域性能和每瓦性能，并且大規(guī)模消除冗余指令，最大限度地減少不必要的內核流量，從而減少能耗的浪費。Zen 5內核還實現(xiàn)了更智能的功率門控和更快的功率狀態(tài)轉換，這有助于幫助芯片在動態(tài)工作負載下保持高效，從而提升系統(tǒng)性能，降低功耗。結合以上幾大改進，根據AMD官方數(shù)據，在與上一代線程撕裂者產品的比較中，在相同核心數(shù)量、相同工作頻率設置下，Zen 5在10個工作站基準測試里平均提升了16%，在工作站AI推理和機器學習測試里的提升高達25%。

▲Zen 5架構實現(xiàn)了更智能的功率門控和更快的功率狀態(tài)轉換，擁有更高的每瓦性能。

▲按AMD官方數(shù)據，Zen 5架構的銳龍線程撕裂者在相同核心數(shù)量、相同工作頻率設置下較Zen 4產品獲得了大幅提升。

接下來，再看看新一代銳龍線程撕裂者的結構圖，從圖中可知，完整版本的處理器將具有12個CCD，每個CCD有8顆CPU核心，12個CCD總計96顆CPU核心。所有CPU核心和外界數(shù)據的溝通交換都通過中央的IOD完成。其IOD芯片則和之前的Zen 4處理器中的那顆IOD芯片一致，依舊是TSMC N6工藝打造，IOD中布局了PCIe 5.0控制器、DDR5內存控制器、第三代Infinity Fabric總線以及安全處理器等。12個CCD被平均分布在IOD左右，每側6個，同時單側的6個CCD也是上下各三個分布。

▲完整版銳龍線程撕裂者Pro 9995WX的芯片組成圖示，可看到由左右總計12顆小芯片也就是CCD，圍繞著中間那顆巨大的IOD芯片。

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