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作者: lin.sinchen
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[AMD] 3D V-Cache 再戰最強遊戲處理器!AMD Ryzen 7 5800X3D 測試報告 / 加大 L3 快取不加價

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AMD 對於「最強遊戲處理器」的執念有多深?我想你看了「Ryzen 7 5800X3D」的測試就知道答案。AMD 首款採用 3D V-Cache 堆疊的桌上型處理器,在同樣 8C16T 核心規格下給予 4MB L2 快取、32MB 2D L3 快取與 64MB 3D V-Cache,那高達 96MB 的 L3 快取,能讓 1080p 遊戲有著 15% 的效能提升,更可與 i9-12900KS 對決誰才是最強遊戲處理器!


AMD Ryzen 7 5800X3D 加大 96MB L3 快取不加價

究竟 AMD 是真的這麼在意最強遊戲處理器之名,亦或者是做為 3D 封裝技術的先驅者,就這時間點來看 Ryzen 7 5800X3D 處理器,筆者認為兩者皆是,而且這技術也有可能在下一代 Zen 4 中採用,這也讓下半年的處理器大戰格外有趣。

AMD Ryzen 7 5800X3D 處理器,其規格與 Ryzen 7 5800X 並無太大的差異,同樣是 7nm 製程、Zen 3 架構的 8 核心、16 執行緒處理器,不過 5800X3D 通過垂直堆疊技術,讓 L3 快取達到 96MB 的大容量。

但是 5800X3D 預設時脈降為 3.4GHz、Boost 4.5GHz,相較於 5800X 的 3.8GHz / 4.7GHz 來看確實降低不少,此外 5800X3D 不提供「超頻」功能,處理器鎖定時脈與核心電壓,玩家只能針對記憶體、Infinity Fabric 進行超頻。


↑ AMD Ryzen 5000 系列處理器規格表。


↑ 盒裝有標示著 AMD 3D V-CACHE 技術。


有趣的是 AMD 在定價上 5800X3D 與 5800X 同價美金 $449 元,台灣目前 5800X 價格為 $8970 元,倘若真的讓 5800X3D 同樣台幣定價這就相當有趣,但目前台灣市場 5700X 也是一樣 $8970 元的價格,這就有點尷尬了。


↑ AMD Ryzen 7 5800X3D。


AMD 3D V-Cache / Hybrid Bond 打造 96MB L3 快取處理器

雖說規格一樣,但是 Ryzen 7 5800X3D 的製程可是大改,首先將 7nm 製程 Zen 3 架構的 CCD 裸晶的高度(Z-Hight)降低,並通過 AMD 3D V-Cache 技術在上方堆疊同樣 7nm 製程的 64MB L3 快取 L3Die,最終晶片高度與原先的 Ryzen 處理器相同,因此處理器的散熱頂蓋與散熱器都可沿用。


↑ CPU-Z 顯示 96MB L3 快取。


↑ AMD 3D V-Cache 堆疊架構。


AMD 在 81mm2 面積的 CCD 晶片上堆疊 41mm2 面積的 L3Die 晶片,並通過 Hybrid Bond 技術,以直接 Copper-to-Copper Bound 連接上下兩顆晶片,更藉由 TSV 矽穿孔技術,讓晶片與晶片之間可直接傳輸訊號與供電。


↑ CCD 與 L3Die 資訊。


↑ 直接 copper-to-copper bound。


AMD 所採用的 3D V-Cache Hybrid Bond 技術,有著更高的 9u bump pitch 內接密度,比起 C4 130u 或 Micro Bump 50u 高出許多,這意味著晶片與快取之間有著更高的傳輸頻寬,以及更低的功耗表現。


↑ 晶片內接 bump 密度比較。


↑ AMD 3D 堆疊可讓不同面積的晶片藉由 Hybrid Bond 進行連接。


測試平台與設定 Ryzen 7 5800X3D

AMD 相當看重 Ryzen 7 5800X3D 在 1080p 解析度的遊戲效能,倘若想要成為最強遊戲處理器,那勢必要與 Intel Core i9-12900KS 相比,當然也加入 Ryzen 5900X 與 5800X 來進行對比,比較 5800X3D 在各方面的效能表現;測試平台為 ROG Crosshair VIII Dark Hero、DDR4 8GBx2 3600MHz 與 RTX 3080 Ti。

由於 5800X3D 不支援 PBO 與手動超頻,設定上為主機板預設 Auto、套用 XMP 3600 記憶體參數,以及在 Windows 電源管理上設定為平衡,其餘 AMD 處理器也套用相同設定;至於 i9-12900KS 則是預設開啟 TVB 與 ABT。

測試平台
處理器:AMD Ryzen 7 5800X3D、5800X、5900X
主機板:ASUS ROG Crosshair VIII Dark Hero 4006
記憶體:G.Skill DDR4 8GBx2 3600MHz
顯示卡:NVIDIA GeForce RTX 3080 Ti
系統碟:Samsung NVMe SSD 960 PRO M.2
散熱器:ASUS ROG STRIX LC II 280mm
電源供應器:be quiet! DARK POWER 12 750W
作業系統:Windows 11 Pro 21H2

處理器:Intel Core i9-12900KS
主機板:ASUS ROG MAXIMUS Z690 HERO 1304
記憶體:CORSAIR DOMINATOR PLATINUM RGB DDR5 32GBx2 5200MHz


9+2 款 AAA 電競遊戲對處理器性能測試

這次我們調整下順序先來測試 9 款 AAA 遊戲與 2 款電競遊戲的效能。

9 款 AAA 遊戲效能測試,有著《F1 2021》、《古墓奇兵:暗影》、《全境封鎖 2》、《地平線:期待黎明》,以及吃重效能的《邊緣禁地 3》、《刺客教條:維京紀元》、《電馭叛客 2077》、《碧血狂殺 2》和《極地戰壕 6》等。

測試都以 1080p 解析度與遊戲最高預設設定進行 In Game Benchmark 測試。

這次測試的 9 款遊戲,5800X3D 達到 172.2 FPS 的效能,贏過 i9-12900KS 的 170.1 FPS 可說是在遊戲表現上小贏,並且與 5900X 的 155.3 FPS 相比遊戲效能提升達 11% 之多。


↑ 9 款遊戲平均 FPS,越高越好。


↑ 遊戲平均 FPS,越高越好。


2 款電競類遊戲則使用《Counter-Strike: Global Offensive》(CS:GO)與《Tom Clancy’ s Rainbow Six: Siege》(R6),設定以 1080p 解析度、遊戲預設最高特效下進行測試;而這類遊戲由於不重畫質、特效,因此主流的電腦都能獲得相當高的效能,更能反應出 CPU 對於遊戲 FPS 的差異。

只不過 CS:GO 與 R6 這兩款遊戲相對還是吃重高時脈,5800X3D 在 CS:GO 平均 665.97 FPS、R6 平均 616 FPS,相對效能都輸給 i9-12900KS,但是這兩項遊戲 5800X3D 效能相較於 5900X 還有著提升。


↑ 電競類遊戲平均 FPS,越高越好。


遊戲小結:AMD Ryzen 7 5800X3D 通過 3D V-Cache 加大 96MB L3 快取後,確實能在 1080p 解析度下,獲得不小的遊戲效能提升,測試的遊戲僅只有《刺客教條:維京紀元》與《邊緣禁地 3》的提升幅度較小,整體來看有著 11% 的遊戲效能提升。


3DMark CPU 效能與 FS、TS 跑分測試

電腦繪圖遊戲效能測試工具 3DMark,主流的 Direct X11 測試 Fire Strike 與 Direct X12 的 Time Spy 測試。

從成績來看 5800X3D 在 Fire Strike 奪下 39371 分的總成績,但是物理分數僅 30448 小輸 5800X;至於 Time Spy 測試上,5800X3D 達到 17953 分的成績、CPU 分數達11874 分。


↑ 3DMark,分數越高越好。


3DMark CPU 測試,主要測試 CPU 的物理運算與自訂模擬兩種工作,並分別測試處理器的 1、2、4、8、16 與最大執行緒的效能,而 16 執行緒以上的效能會屬於 3D 渲染、影音輸出才會用到,一般 Direct X12 遊戲偏好 8T 執行緒,而以下的執行緒則是舊遊戲的偏好。

5800X3D 可通過較大的 L3 快取,讓 GPU 獲得更多的資料加速遊戲效能,但就 CPU 物理、運算來看反而是 5800X 效能較強。


↑ 3DMark CPU,分數越高越好。


CPU-Z 處理器效能 Cinebench、VRay 渲染測試

首先 CPU-Z 的 CPU 效能測試,多執行緒測試下 5800X3D 獲得 6512 分、單執行緒 618.1 分的成績,性能上小輸給 5800X,畢竟預設、Boost 時脈低了不少。


↑ CPU-Z,效能越高越好。


CINEBENCH R20,由 MAXON 基於 Cinema 4D 所開發,可用來評估電腦處理器的 3D 渲染性能,這也是目前可快速評比 CPU 多核心運算性能的可靠測試軟體。

5800X3D 於多核心測試獲得 5810 PTS、單核 581 PTS 的成績。


↑ CINEBENCH R20,越高越好。


CINEBENCH R23 與 R20 測試情境相同,採用新的編譯器,並有著壓力測試功能,玩家可自訂 Minimum Test Duration 時間,例如 10 或 30 分鐘測試電腦的穩定性;不過 R23 的成績無法與 R20 一起比較。

5800X3D 多核心達到 15005 PTS、單核 1489 PTS 的成績。


↑ CINEBENCH R23,越高越好。


Corona Benchmark 則是相當容易操作的測試工具,採用 Corona Renderer 1.3 渲染器進行測試,比較處理器的渲染速度與 Rays/s 的效能,評分為計時以秒為單位。

5800X3D 以 1 分 23 秒的速度完成渲染,這段效能與 5800X 相當快了 1 秒。


↑ Corona Benchmark,時間越短越好。


V-Ray Benchmark 是由 Chaos Group 所開發,V-Ray 是基於物理法則所設計的光線渲染軟體,而此工具可針對 CPU 進行光線追蹤的渲染圖像的運算效能測試,CPU 評分以 vsamples 每秒計算數為單位。

5800X3D 獲得 11486 的運算效能。


↑ V-Ray Benchmark,越快越好。


POV-Ray 則是另一套免費的光線追蹤 3D 渲染工具,藉由多核心 CPU 的運算能力,來計算光影與 3D 影像的渲染。

5800X3D 多核心達到 5254.12 PPS 的處理效能。


↑ POV-Ray,越高越好。


Blender 是跨平台、開放源碼的 3D 創作工具,支援著各種 3D 作業:Modeling、Rigging、Animation、Simulation、Rendering、Compositing 與 Motion Tracking 等。而測試,則以 Blender Benchmark 3.1.0 進行 Demo 專案的渲染工作測試。

測試結果為每分鐘的 Sample 數量、效能越高越好,5800X3D 相對運算效能較低。


↑ Blender,效能越高越好。


創作 PR 影像輸出、LR 與 PS 照片編修效能測試

針對 Adobe Premiere Pro 2020 的轉檔輸出測試,這次使用 UL Procyon Video Editing Benchmark 測試工具,測試情境為使用 2160p 30/60 FPS 的影片,分別輸出為 H.264 – YouTube 1080p Full HD 與 HEVC (H.265)–4K UHD 格式,並且比較單純 CPU 輸出與加入 GPU 加速的輸出效能。

在使用相同 RTX 3080 Ti 顯示卡的情況下,這成績可明確反應出不同 CPU 對於影音轉檔輸出的效能,但是影音輸出主流都是以 CPU + GPU 的混合運算為主。

性能上 5800X3D 達到 6578 分但比起 5800X 還是小輸。


↑ UL Procyon Video Editing Benchmark,分數越高越好。


Adobe Photoshop 與 Lightroom Classic 則透過 UL Procyon Photo Editing Benchmark 測試工具;測試的兩個工作情境,Image Retouching test 為使用 Photoshop 進行照片的邊修,並記錄每個步驟的時間,而 Batch Processing test 則是批次使用 Lightroom 進行大量照片的調整與輸出。

從總分來看,5800X3D 與 5900X、5800X 效能相當 10027 分的成績。


↑ UL Procyon Photo Editing Benchmark,分數越高越好。


AIDA64處理器記憶體、WinRAR、7-Zip 壓縮測試

AIDA64 記憶體測試,5800X3D 讀取 51124 MB/s、寫入 28791 MB/s 的效能與 5800X 相當,而記憶體延遲則在 62.6ns。


↑ 記憶體效能測試。


↑ 記憶體延遲。


WinRAR 廣泛且便利的壓縮軟體,支援相當多的壓縮檔案與格式,這款以往在效能上偏好高時脈,但在 Alder Lake 世代上,效能則是 Ryzen 較有優勢。

這項目反而是 5800X3D 的強向,藉由較大的 L3 快取效能達到 47527 KB/s 的速度,比起 5800X 有著 42% 的效能提升,也是這次測試中少數偏愛大容量快取的應用。


↑ WinRAR,性能越高越好。


7-Zip 壓縮測試相對偏好多核心的性能,5800X3D 無法藉由大容量 L3 快取換來較高的性能,壓縮評比 87.8 GIPS、解壓縮 118.2 GIPS。


↑ 7-Zip,性能越高越好。


PCMark 10、CrossMark 與 Office 電腦效能測試

電腦整體性能先以 PCMark 10 進行測試,可分別針對 Essentials 基本電腦工作,如 App 啟動速度、視訊會議、網頁瀏覽性能進行評分,而 Productivity 生產力測試,則以試算表與文書工作為測試項目,至於 Digital Content Creation 影像內容創作上,則是以相片 / 影片編輯、渲染與可視化進行測。

5800X3D 達到總分 8169 分、基本電腦工作 10845 分、生產力 10291 分、創作 13255 分的成績。


↑ PCMark 10,分數越高越好。


CrossMark 跨平台的電腦效能測試工具,則是由 BAPCo 所開發的免費測試工具,支援 Windows、iOS/iPadOS、macOS 與 Android 等平台,並針對電腦的生產力,如文字編輯、試算表、網頁瀏覽,以及創作類的相片編輯、整理與影片編輯等工作,再加上電腦反應速度進行測試。

5800X3D 總分獲得 1699 分、生產力 1643 分、創作 1852 分與反應 1448 分的成績。


↑ CrossMark,分數越高越好。


UL Procyon 辦公室生產力基準測試使用微軟 Word、Excel、PowerPoint 和 Outlook 來測試 Windows 電腦在日常工作中的實用、真實性能,並以常見的文書工作來設計測試情境,從文書開檔、複製、輸入,試算表的計算、排序、匯出,簡報的添加文件、圖檔、影片與郵件收發等測試。

測試上 5800X3D 獲得 6789 分的成績、Word 7048 分、Excel 6537 分、PowerPoint 8018 分、Outlook 4874 分。


↑ UL Procyon Office,分數越高越好。


Ryzen 7 5800X3D 處理器溫度與功耗測試

從上述測試可以瞭解到 Ryzen 7 5800X3D 藉由 96MB L3 快取,可在 1080p 遊戲中達到 11% 的遊戲效能領先更是小超 i9-12900KS 的成績,但是為何 AMD 要降低 5800X3D 的時脈,使得 CPU 運算、渲染、電腦與創作效能上都小輸給 5800X 呢?

其實答案也相當明顯,5800X3D 採 3D V-Cache 技術在核心 CCX 上堆疊 L3Die,換句話說核心的散熱需通過上層的 L3Die 才會傳到處理器頂蓋,也因此 AMD 藉由降低時脈讓 5800X3D 在使用上不會臨界溫度上限。

壓力測試方面,測試都使用 ROG STRIX LC II 280mm 水冷散熱器,分別比較 AIDA64 CPU、FPU 與 Cinebench R23 10min 燒機;一般電腦使用,比較接近 AIDA64 CPU 測試的溫度表現,而 FPU 測試則是最高負載與較高的耗電狀況。

5800X3D 在 AIDA64 CPU 壓力測試時達到 69°C 與 5800X 相當,但是 5800X3D 時脈 4.55GHz 低於 5800X 的 4.66GHz;同樣 FPU 壓力測試下 5800X3D 壓在 90°C 的溫度,但是時脈僅 4.3GHz 相比 5800X 的 4.53GHz 要低。


↑ CPU 溫度測試。


CPU 功耗則以 CPU Package Power 為主,5800X3D 在 AIDA64 CPU 測試功耗達到 85W、FPU 116W,畢竟時脈較低的情況下功耗也跟著降低,但即便多加 L3Die 的前提下也不至於多增加太多功耗。


↑ CPU 功耗測試。


總結

AMD Ryzen 7 5800X3D 是不是最強遊戲處理器?從測試來看確實是,在 9 款 AAA 遊戲中 5800X3D 已平均 172.2 FPS 的效能贏過 i9-12900KS 的 170.1 FPS,並比起 5900X 有著 11% 的遊戲效能提升。

但是也有遊戲偏愛時脈高,或者對於 CPU 的效能差異較不明顯,因此根據測試的遊戲多寡與類型,這結果或許略有不同。

單就遊戲效能提升來看,5800X3D 的 3D V-Cache 確實強悍,若是 1080p 的遊戲玩家,單論遊戲效能性價確實 5800X3D 較為出色,倘若台灣價格與 5800X 同價 $8,790 元,這 1080p 遊戲性能提升確實不錯,但相對必須犧牲時脈與超頻可玩性。

只不過,讓筆者比較有興趣的是下半年 Zen 4 與新平台的登場,屆時處理器大戰才會更加熱鬧。
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