挑戰最快！AMD Ryzen 9 5950X 與 5900X測試報告 / 最強遊戲處理器

AMD 傾盡心力都想奪得的「地表最強遊戲處理器！」美名，此次憑著 Zen 3 架構升級，AMD Ryzen 5000 系列處理器再次挑戰最快！全新 Zen 3 架構維持著 7nm 優化製程，通過核心架構升級、8 Core Complex 設計大幅降低核心間延遲，更達到 19% IPC 的提升，這代 Ryzen 處理器能否在單核與遊戲效能中奪得王冠，最終 AMD 能否全面獲勝就讓我們一邊測試一邊說明。


19% IPC 提升達成的 Zen 3 架構升級與 8 Core Complex

AMD 代號 Vermeer 的 Ryzen 5000 系列處理器，這代 CPU 大架構不變下各單元再精進優化，這代架構升級的理念則是：「提供更高的 1T / IPC 效能、統一核心與快取的 8 core Complex 設計降低延遲，領導桌機市場的每瓦效能王者。」

Zen 3 大架構不變，同樣有著 SMT 多執行緒，以及 State-of-the-Art 分支預測設計，具備著 I-cache 32k, 8-way、Op-cache, 4K instructions、D-cache 32k, 8-way 與 L2 cache 512K, 8-way 等快取設計，並有著 4 指令/週期解碼或從 Op-Cache 處理 8 ops 解碼，以及每週期調度 6 ops 指令給 Int、FP 單元。

執行能力上有著 4 INT 單元、專屬分支與儲存資料單元以及每週期 3 address generations；而每週期可執行 3 Memory ops 操作、3 Loads per cycle 或 2 Store per cycle；TLB 緩衝器則有著 L1 64 entries I & D, all page sizes、L2 512 I, 2K D；並且可每週期處理兩個 256-bit FP 乘積。




Zen 3 主要改變之處在於，前端加大 L1 BTB 1024 entries 以及提升分支預測頻寬，而在分支預測時不會產生氣泡，並且能在預測錯誤時有著更快的回復速度，以及加速 Op-Cache fetches 排序與優化 Op-cache pipes 切換優化。

Int 執行單元有專屬 branch 與 st-data pickers，如今可一個 cycle 處理 10 issues，並且降低切換 float 與 int ops 指令延遲，FP 單元則有著 6-wide dispatch 與 issue 能力，還有著更快的 FMAC 乘積累加運算。

Load / Store 方面則升級存取頻寬，每週期可進行 3 loads 或 2 stores 的操作，而且在指令操作上更有彈性，並增強記憶體 Dependence Detection 與 TLB 6 table walkers 等。




這代 AMD 改變以往 Zen 初始的 4 Core Complex（CCX）核心設計，以 Ryzen 9 3950X 為例，在 Zen 2 架構下 3950X 採用 2 顆 CCD 晶片，而每個 CCD 當中包含 2 組 4 Core Complex（CCX），如此一來可組成 16 核心 32 執行緒，但是 4 組 CCX 間的核心傳輸延遲、快取延遲相對高了許多。

而在 Zen 3 架構下 Ryzen 9 5950X 同樣採用 2 顆 CCD 晶片，但每個 CCD 當中只有 1 組 8 Core Complex（CCX）；如此一來，8 個核心間共享 32MB L3 快取，屬於 Ring 系統架構設計，而每個核心還有著各自獨立 512K L2 快取。

如此一來，可有效降低核心之間的延遲，以及核心到快取間的延遲，而這設計也對 IOD 負責的記憶體延遲有著改善。






針對電腦安全方面，Zen 3 也有著全面的防護，像是 SME、IBC、GMET、UMIP 與 Control-flow Enforcement（CET）等安全防護；針對工業標準擴展 ISA Expansion 也有著更完整的支援。






總之 Zen 3 的設計目標示成為最強的遊戲處理器，有著 19% IPC 提升，並以 8 Core Complex 共用 32MB L3 快取降低延遲、加速記憶體快取存取，並且有著更高 CPU 時脈，讓遊戲玩家能在這代獲得更出色的遊戲效能。

當然 AMD 也不忘提到 5nm、Zen 4 也在研發當中，而這可能會在 2022 年有更多的消息。






Ryzen 5000 系列遊戲首選：5950X、5900X、5800X、5600X

AMD Ryzen 5000 系列首發 4 顆新處理器，分別是 Ryzen 9 5950X 16C32T、Ryzen 9 5900X 12C24T、Ryzen 7 5800X 8C16T 與 Ryzen 5 5600X 6C12T，這代型號跳過 4000 不用，維持相同的核心、執行緒、TDP 等規格。

CPU 時脈上，5950X 3.4GHz 起到最高 4.9GHz Boost 能力，而 5900X、5800X 與 5600X 相對有著較高的基準時脈，而 Boost 時脈也上到 4.8GHz、4.7GHz 與 4.6GHz；這次 4 顆處理器當中只有 65W 的 5600X 有贈送 Wraith Stealth 風扇，其餘 105W 的處理器，AMD 建議使用高階塔扇或 240mm+ AIO 散熱器。

價格上，Ryzen 5000 系列處理器小漲 50 美金，因此首波推出時會與目前 Ryzen 3000 處理器共存；至於是否要多加點預算上到 Ryzen 5000 處理器，這 19% IPC 提升與延遲降低，真的能讓將 Ryzen 送上「最強遊戲處理器」的寶座嗎！






由於這代 IOD 沒有改變，因此 AMD 並不會推出新的主機板晶片組，各主機板廠商則是依據計畫更新自家 X570 產品；目前市場上 AMD 500 系列主機板，都可在處理器上市時獲得 BIOS 更新，採用新版 AGESA 1.1.0.0 更新獲得更好的體驗。

若是 AMD 400 系列主機板，目前正由板廠們趕工開發支援 Ryzen 5000 處理器，但實際提供 BIOS 更新支援新處理器，可能要等到 2021 年 1 月，而確切更新時間則依板廠公布的為準。




此次效能解禁首測的是兩顆高階的 Ryzen 9 5950X 與 Ryzen 9 5900X 處理器，由於這兩顆都不含散熱器，因此處理器的包裝相對簡單了些，而測試則會使用 ASUS ROG Crosshair VIII Hero 主機板進行測試。








Ryzen 9 5950X 與 5900X 處理器效能、渲染測試

此次測試重點不外乎是 Ryzen 9 5950X 與 5900X 處理器的單核、多核效能，以及跟 i9-10900K 對比 PC 效能、遊戲效能最終 AMD 能否挑戰成功，奪下最強遊戲處理器之封號；本次測試平台如下表所示，記憶體採用 DDR4-3600 8GB*2，並使用 NZXT X62 280mm AIO 散熱器進行測試。




首先，CPU-Z 檢視 AMD Ryzen 9 5950X 與 5900X 處理器資訊，代號 Vermeer 的 7nm 製程處理器，5950X 有著主流平台最高 16 核心、32 執行緒、5900X 則是 12 核心、24 執行緒，兩顆預設為 105W TDP 熱功耗，而 CPU 溫度限制 TjMax 則是 90°C。

搭配 ROG Crosshair VIII Hero 主機板測試，BIOS 更新至測試版 0508，記憶體則是雙通道 DDR4-3600 8GB*2。


↑ CPU-Z Ryzen 9 5950X。


↑ CPU-Z Ryzen 9 5900X。


CPUmark99 測試處理器的單核心性能、RAM 與時脈，通常單核心的 IPC、時脈高即可獲得相當高的分數。

這效能以往都是 Intel 佔據優勢，但是 Ryzen 9 5950X 獲得 893 分、5900X 獲得 879 分的成績，都贏過預設時脈的 i9-10900K；而 5950X 與 5900X 對比上一代在單核效能有著 12.9% 與 9.5% 的效能提升，若與 i9-10900K 相比則是 2.4%、0.8% 的單核領先。


↑ CPUmark99，分數越高越好。


CINEBENCH R15，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。

多核心效能以 16 核心的 5950X 奪冠 4385 分、5900X 也有著 3651 分的成績；而 5950X 與 5900X 多核效能對比上代則有 9.1%、15.4 % 的效能提升，單核方面則有著 30% 與 26.4% 的提升。

最終在多核、單核等效能測試都贏過 i9-10900K。


↑ CINEBENCH R15，分數越高越好。


CINEBENCH R20，AMD 御用的 CPU 效能測試工具，新版本採用更複雜的測試場景，相對更能測試出多核心處理器的效能差異。

R20 測試同樣的狀況，5950X 獲得破萬 10084 分、5900X 也有著 8525 分的成績，單核方面 5950X 有著 648 分、5900X 則是 639 分，並都贏過 i9-10900K 535 分的單核成績。

效能提升上 5950X 與 5900X 多核效能比上一代有著 10% 與 18% 的提升、單核效能則是 22% 與 18% 升級表現，這滿是誠意的效能增長，對於需要「創作」與「遊戲」的玩家來說再好不過。


↑ CINEBENCH R20，分數越高越好。


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。

這測試 5950X 最快 46 秒完成任務、5900X 也有著 58 秒的成績，更因為時脈提升、延遲降低後，效能緊追著 3950X。


↑ Corona Benchmark，秒數越短越好。


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 ksamples 每秒計算數為單位。

結果同樣是 5950X 拔得頭籌 30090 ksamples、5900X 更以 24871 ksamples 緊追 3950X 的效能。


↑ V-Ray Benchmark，分數越高越好。


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。

這測試的狀況與上述相同，面對 CPU 渲染還是核心多叫有優勢，5950X 有著 8647.91 PPS 的運算能力，5900X 則以 7442.2 PPS 緊追 3950X 的效能。


↑ POV-Ray，分數越高越好。


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 2.8.2 進行 Demo 專案的渲染工作測試。

測試運算時所花費的時間，以秒為單位時間越短越好，這測試結果也是由 5950X 於各項都有著最快的運算效能，而這測試上 5900X 也是稍微落後 3950X，這意謂著這代架構升級、時脈提升下，帶來紮實的效能升級。


↑ Blender，秒數越短越好。


Ryzen 9 5950X 與 5900X 影片輸出 H.264 / H.265 測試

除了展現 CPU 運算效能之外，現在也因為直播、Youtuber 等工作讓，讓影片剪輯的需求增加不少，這段則以 Adobe Premiere Pro 進行測試，這套也是較多工作室、Youtuber 等影像工作者所使用的基本影片剪輯軟體。

但是當 Premiere Pro 2020 更新之後，主要採用 GPU 編碼引擎加速，雖然 CPU 也有著工作負載，但使用量反而是 GPU > CPU 的情況，因此若影片專案套用較多特效時，這輸出效能就單靠 GPU 發揮，因此比較的處理器效能相當。

但公司拍攝的這支 1080p60 H.264 開箱影片，在輸出轉檔時依舊是使用 GPU H.264 編碼引擎，但卻還是有著輸出效能差異，而且反而是 i9-10900K 獲得較快的轉檔效能。

從這點來看，若使用最新版的 Premiere Pro 軟體，未來若想升級輸出、回放速度，可能選擇 GPU 會比較划算；而這段測試筆者日後會也會在調整。


↑ Adobe Premiere Pro，秒數越短越好。


另一方面，使用 X264 / X265 FHD Benchmark 進行影音編碼測試，這段就單純使用 CPU 進行編碼，結果則是 5950X 在 X264 88.4fps、X265 82.3fps 的效能奪冠，而 5900X 則在 X264 81.8fps 贏過 3900X。

這代時脈提升、延遲降低、19% IPC 升級之下，對於 CPU 影音編碼上也有著更快的處理速度。


↑ X264 / X265 FHD Benchmark，效能越高越好。


另一個 AMD 的主戰場，照片轉檔則以 Lightroom Classic CC（9.3）版本測試，對 100 張 D750 拍攝的 RAW 檔進行自動白平衡、自動設定、鏡頭校正等步驟後，輸出 2048 長、300 DPI 的 jpg 影像並加註浮水印等操作。

這段效能則是 5900X 與 3900X 獲得最快的照片轉檔輸出 89 秒、85 秒，相對核心較高的 5950X 與 3950X 則需要 115 秒的時間，但都比 i9-10900K 的 139 秒快上許多。


↑ Adobe Lightroom，秒數越短越好。


Ryzen 9 5950X 與 5900X 記憶體、壓縮、電腦效能測試

記憶體測試則使用 AIDA64 進行，在同樣 DDR4 3600 8GB*2 記憶體配置下，記憶體讀寫效能相當，但 Ryzen 系列的速度較 Intel 稍快；因為 5950X 與 5900X 採用 2x CCD 配置，因此記憶體寫入效能與讀取相當。

記憶體延遲方面，5950X 58.3ns、5900X 62ns 都比上一代表現要好，但因為 Ryzen 採用 IOD 負責記憶體控制，因此 CCD 到 IOD 之間還是有著延遲，這點 AMD 就通過加大 CPU L3 快取扛起這效能差距。


↑ AIDA64 記憶體速度越快越好。


↑ AIDA64 記憶體延遲越低越好。


WinRAR 壓縮效能，從過往測試可知其偏好時脈高、延遲低的 CPU 效能，這也是第一次 AMD 在這贏過 Intel。5900X 獲得最高 53299 KB/s 的效能，贏過 5950X 的 40929 KB/s，效能比上代提升 80% 之多。


↑ WinRAR 壓縮效能，越快越好。


另一套 7-Zip 壓縮測試則可有效利用多核心的性能，因此效能上毫無懸念 5950X 奪冠，而 5900X 則小輸於 3950X。


↑ 7-Zip 壓縮，越快越好。


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。

從 PCMark 10 總分來看，5900X 以 7836 分高於 5950X 的 7562 分，並且贏過 i9-10900K 的 7715 分；上一代 3950X 由於核心提升之下延遲也較高，在這項目得分較低，但這代同樣核心數卻可有著 15% 的電腦性能提升。

但細看 Essentials 項目反而還是 i9 效能較好，至於 Productivity 與 Digital Content Creation 則是 5900X 與 5950X 效能最強。


↑ PCMark 10，分數越高越好，


PCMark 10 Application 測試，則是以 Office Word、Excel、PowerPoint 與 Edge 等實際軟體進行電腦生產力效能測試。

從總分來看 5950X 與 5900X 有著相當的 13000 分的亮眼成績；但理性來看，這 5 顆處理器對基本 Office 應用來說，其效能都是綽綽有餘，一般使用下難分難捨。


↑ PCMark 10 Application，分數越高越好。


SYSmark 則是較多企業、OEM 與公家機關，在購買電腦時會參考的測試成績之一，但相對一般用戶相對少接觸這套測試軟體。新版本的 SYSmark 25 採用實際應用進行測試，分為 Productivity、Creativity 與 Responsiveness 三類。

使用的程式包含 Adobe、Microsoft Office 等整套軟體，以及 Audacity、AutoIt、Corel WinZip 24.0 Enterprise、Google Chrome 等新版應用，並以多程式開啟的狀態下進行視窗切換，來測試系統的反應速度，測試相對嚴謹但也需要花費更多的測試時間。

測試結果可見 5900X 以 1629 分於各項成績壓制 i9-10900K，對於真實應用效能，這代 AMD 靠著架構優化、降低延遲，於各方面都能贏過 Intel。


↑ SYSmark 25，分數越高越好。


Ryzen 9 5950X 與 5900X 遊戲性能測試

遊戲效能先以 3DMark 進行測試，這也是目前相當主流的遊戲繪圖性能測試工具，顯示卡使用 RTX 3080 來比較不同 CPU 對於遊戲繪圖性能的差異。

整體效能來看，在 DX11 的 Fire Strike 測試上 5950X 獲得 36017 分、5900X 也有著 34132 分的高分成績；而在 DX12 的 Time Spy 測試上則是總分差不多的狀況。


↑ 3DMark，效能越高越好。


9 款遊戲效能測試，從入門的《F1 2020》賽車遊戲、《古墓奇兵：暗影》、《戰爭機器 5》、《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：奧德賽》、《戰慄深隧：流亡》與《碧血狂殺 2》等。

這段測試主要是衡量 CPU 在處理遊戲畫面時的效能，因此以 1080p 解析度、預設特效最高等設定，確保 RTX 3080 能有足夠的效能，讓遊戲能反應出 CPU 效能的差異。

測試的 9 款遊戲當中 AMD Ryzen 效能領先的有 6 款、其中也有 2 款是 Intel 效能較好、1 款遊戲平手；實際差異都在 10fps 以內，僅只有《戰爭機器 5》效能差異較大。

從結果來看 5950X 與 5900X 對比上代有著 11% 與 12% 的遊戲效能提升，對比 i9-10900K 則是 1.6% 與 3.5% 的遊戲效能領先；對於 AMD 玩家來說，如今可同時擁有「創作」與「遊戲」效能，最後只要 AMD 能稍微保住性價優勢，那這代 Ryzen 5000 系列真的無可挑剔。


↑ 9 款遊戲測試，FPS 越高越好。


Ryzen 9 5950X 與 5900X 溫度與功耗測試

壓力測試方面，測試都使用 NZXT X62 280mm AIO 水冷散熱器，分別比較 AIDA64 CPU 與 FPU 燒機，以及最高的 Prime95 v29 測試；一般電腦使用，比較接近 AIDA64 模擬的溫度表現，而 Prime95 則是該平台（CPU）最高溫度與耗電的狀況。

AIDA64 壓力測試，相對貼近一般電腦使用狀況，5950X 66°C、5900X 67°C 的溫度表現，但因為 Precision Boost 2 自動超頻的關係，CPU 時脈已經降至 44.8x、45.8x，相較於 i9-10900K 維持 49x 的情況下溫度也一樣 64°C 左右。

接著 AIDA64 FPU 壓力測試下，5950X 38x與 5900X 42x 的時脈下溫度也比上一代處理器還低，至於 Prime95 v29 測試兩者的時脈又降到更低的狀況，因此溫度表現都還算不錯。


↑ 溫度測試。


功耗方面，計算電腦整機功耗，由於 Precision Boost 2 的機制，讓 5950X 與 5900X 整機功耗最高只到 235W、220W 左右，提供給各位參考。


↑ 功耗測試。


Ryzen 5000 系列手動超頻全核 4.7GHz 平均值

隨著 Zen 架構處理器推出，一路上看著 Ryzen 1800X 全核 4GHz、2700X 4.2GHz、3800X 4.4GHz 到 3900XT 4.5GHz 的全核超頻能力提升，而這代 Ryzen 9 5950X 則可達到全核 4.7GHz 時脈，並可通過 Cinebench R20 CPU 效能測試。

這代 Ryzen 5000 系列大部分都落在全核 4.7GHz 時脈，而手邊測試 5950X 與 5900X 在 4.75GHz、電壓 1.375v、L1 負載平衡設定下，可通過 Cinebench R20 CPU 測試，達到 12229 PTS 與 9299 PTS 的成績。


↑ 5950X 與 5900X 手動超頻 4.7GHz。


↑ 5950X 4.75GHz、1.375v。


↑ 5900X 4.75GHz、1.375v。


總結

地表最強遊戲處理器的寶座真的要拱手讓給 AMD，這代 Ryzen 5000 憑著 Zen 3 架構的更新與 8 Core Complex 的升級，不僅達到 19% IPC 提升更大幅降低核心間、核心快取間的延遲，讓 5950X 與 5900X 可有著更強悍的遊戲效能，與上代相比有著 12% 遊戲效能提升，更能在遊戲表現上勝過 i9-10900K。

除了遊戲效能提升，時脈提升、延遲降低，也讓 5950X 與 5900X 在 PCMark、SYSmark 等電腦效能測試中，不會因為核心較多之下耽擱了性能，在兩大電腦效能測試中都能贏過時脈更高的 i9-10900K，這次 Ryzen 真的毫無懸念。




從 Zen 到 Zen 2/+ 這幾代，AMD 都以多核效能、性價優勢來與 Intel 批敵，過往自知在單核效能、時脈、延遲上無法與之較勁，但這代 Zen 3 卻直攻「單核效能」，Cinbench R20 的 1T 成績達到 648 pts（5950X）、639 pts（5900X）輕鬆贏過 i9-10900K，這優勢也可在 CPUmark99、WinRAR 等應用中顛覆以往表現。

最終對於 AMD 玩家來說，若追求的是最強遊戲處理器，或者平常工作使用上單核效能影響較大，那建議選擇新推出的 Ryzen 5000 系列處理器，尤以 Ryzen 9 5950X、5900X 可同時兼具「創作」與「遊戲」所需的效能。




若是單純遊戲玩家則可選擇 6 核的 Ryzen 5 5600X，以及上至電競、直播通用的 8 核 Ryzen 7 5800X 等選擇，而這兩顆處理器也會在日後補上效能測試提供給各位參考；但是，若各位相較於遊戲效能勝出，更在意的是「性價優勢」那可繼續選擇 Ryzen 3000 系列處理器，現階段這還是 AMD 性價最優的產品。

最後就是看台灣 AMD 的定價，這代 Ryzen 5000 都有著 50 美金的調漲，因此上市初期會與既有 Ryzen 3000 系列共存，就端看各位需要遊戲、單核效能，還是組裝的性價優勢而定。

AMD 一路上不斷打磨著 Zen 架構與 Ryzen 處理器，如今 Zen 3 可說是階段性任務完成（單核、多核、遊戲效能贏過 Intel），緊接著 5nm 的 Zen 4 也正在開發當中，AMD 又會將 PC 創作、遊戲效能帶至何處，就讓我們繼續關注這 CPU 大戰囉。