ZENマイクロアーキテクチャを採用するAMDの新CPU「Ryzen 7」。その最上位モデルである「Ryzen 7 1800X」を、発売前に借用する機会が得られたので、ベンチマークテストでその実力を探ってみた。

なお、今回のテストでは、AMDからの要請により、Windows 10の「電源プラン」の設定を標準の「バランス」から「高パフォーマンス」に変更している。これは、CPUのブースト機能が効果的に働くことを目的としたもので、公平を期すためCore i7-5960X環境でも同じ設定を行なっている。

最新世代のBroadwell-Eが用意できなかったための起用だが、基本的なアーキテクチャが共通しているHaswell-EとBroadwell-Eでは、動作クロックの差が性能差の主な要素となっている。クロックの差を考慮すれば、Broadwell-Eベースの8コア16スレッドCPUであるCore i7-6900Kとの差を測る参考にはできるはずだ。

Ryzen 7 1800Xの比較対象には、Haswell-Eベースの8コア16スレッドCPUである、Intel「Core i7-5960X Extreme Edition」を用意した。

なお、Ryzen 7 1800Xでは、搭載するメモリモジュールの仕様や枚数により、対応するメモリクロックが変化する。メモリを選択する際は、以下の表を参考にしてもらいたい。

なお、メモリのCorsair CMK16GX4M2B3000C15については、本来は「DDR4-3000/15-17-17-35/1.35V」という仕様のメモリだが、AMDより「DDR4-2666/16-16-16-36/1.30V」という推奨設定が提示されたため、AMD推奨設定でテストを行なっている。

これに、ビデオカードとしてZOTAC「GeForce GTX 1080 AMP Extreme」を加えて、ベンチマークテストを実行する。

今回、AMDより借用した、Ryzen 7 1800Xのレビュアー用評価キットは、Ryzen 7 1800X本体と、ASUS製のAMD X370チップセット搭載マザーボード「ROG CROSSHAIR VI HERO」、Corsair製DDR4-3000動作対応メモリ「CMK16GX4M2B3000C15」、Noctua製のCPUクーラー「NH-U12S SE-AM4」だ。

TDPは95Wだが、これはCPUのtCase温度(ダイとヒートスプレッダの接合部最大温度)から、tAmbient温度(CPU冷却ファンの吸気口最大温度)を引いた数値を、AMDが定めたCPUクーラーの熱抵抗値で割ったもので、消費電力とは関係のない数値となっている。なお、ブースト動作の動作基準となるCPUの消費電力基準(パワーリミット)は、128Wに設定されている。

Ryzen 7 1800Xの動作クロックは、ベースクロックが3.6GHz、ブースト時には最大4GHzに達する。CPU内蔵メモリコントローラは、最大DDR4-2666のデュアルチャネル動作をサポートしている。

Bulldozerに連なる最後のCPUマイクロアーキテクチャ「Excavator」に比べ、動作クロック当たりの命令実行数(IPC)を52％も高めることで、シングルスレッド性能を大幅に飛躍させるとともに、同時マルチスレッディング機能(SMT)を採用することで、1コアで2スレッドの処理を可能とし、マルチスレッド性能も向上させた。

2011年に投入した「Bulldozer」マイクロアーキテクチャを改良しながらCPUを設計してきたAMDだが、“Summit Ridge”ことRyzen 7で採用した「Zen」マイクロアーキテクチャは、Bulldozerとは繋がりのない、完全新設計のCPUマイクロアーキテクチャだ。

Ryzen 7 1800Xは、新たなCPUブランドであるRyzen 7として最初に投入されるCPU 3製品の頂点に位置するモデルだ。Ryzen 7ブランドのCPU 3製品はいずれも、ZENマイクロアーキテクチャに基づき14nm FinFETプロセスで製造された、8コア16スレッドのCPUだ。

ベンチマーク結果

今回、実行したベンチマークテストは、「CINEBENCH R15」、「x264 FHD Benchmark」、「HWBOT x265 Benchmark」、「TMPGEnc Video Mastering Works 6」、「PCMark 8」、「SiSoftware Sandra 2016 SP3」、「3DMark」、「ファイナルファンタジーXIV: 蒼天のイシュガルド ベンチマーク」、「Ashes of the Singularity」、「オーバーウォッチ」、「Watch Dogs 2」となる。

まずはCPUの性能を測るベンチマークソフトの結果から確認していく。

CPUで3DCGのレンダリングを行った際の性能を測定するCINEBENCH R15は、Ryzen 7の発表時にスコアが公開されたベンチマークテストであり、Core i7-6900Kを凌ぐスコアで大いに注目を集めた。

今回のテスト環境においても、Core i7-5960Xに対し、シングルスレッドで約16％、マルチスレッドでは約23％の差をつけて上回っており、シングルスレッド、マルチスレッドともに優れた性能を持つことが伺える。

H.264形式への動画のエンコード性能を測るx264 FHD Benchmarkでも、Ryzen 7 1800XがCore i7-5960Xを約21％上回る速度でテストを完走しており、CINEBENCH R15で見せたマルチスレッド性能の高さを遺憾なく発揮している。

新世代の動画形式であるH.265への動画エンコード性能を測るHWBOT x265 Benchmarkでは、先のx264 FHD Benchmarkとはうって変わって、Ryzen 7 1800XがCore i7-5960Xの後塵を拝する結果となった。その差は僅か2％程度ではあるものの、CINEBENCH R15などで見せていた20％の性能差がひっくり返っているのは驚きだ。

「x264 FHD Benchmark」と「HWBOT x265 Benchmark」では、扱う動画の形式が違う事に加えて、AVX2拡張命令への対応の有無という違いがあり、AVX2はx264 FHD Benchmarkではサポートされていない。

そこで、TMPGEnc Video Mastering Works 6では、H.264形式とH.265形式への動画エンコードテストに加えて、AVX2拡張命令を利用した場合と無効にした場合の性能を測定してみた。

テストの結果、AVX2を有効にした状態でも、H.264形式へのエンコードでは、Ryzen 7 1800Xが約17％高速な結果となったが、H.265形式へのエンコードでは、Core i7-5960Xが約4％高速という結果となった。

一方、AVX2拡張命令を無効にした場合、H.264、H.265ともRyzen 7 1800Xの方が高速であり、約21～25％ほどの差をつけている。

興味深いのは、AVX2を無効化することでH.265形式へのエンコード時間が顕著に増大したCore i7-5960Xに対して、Ryzen 7 1800Xは、どちらの形式へのエンコードであっても、AVX2有効時より高速に処理を完了しているという点だ。不可解な結果ではあるが、繰り返しテストを行なっても同じ結果となっている。

続いて、PCとしての総合力を測るPCMark 8の結果だ。ここでは、Ryzen 7 1800XがCore i7-5960Xを約3～5％上回るスコアを記録した。単純にCPU性能差だけがスコアに反映されるテストではないため、スコア差は比較的小さなものとなっている。

CPUの計算能力を測定する、Sandraの「Processor Arithmetic」では、整数演算で約13～17％、浮動小数点演算では12～20％の差をつけてRyzen 7 1800Xがリードした。これは、CINEBENCH R15のマルチスレッドテストの結果に近い傾向だ。

ところが、CPUが備える拡張命令セットを活用して、マルチメディア処理性能を測る「Processor Multi-Media」では、一転してRyzen 7 1800XがCore i7-5960Xに20％近い差を付けられている。一応、4倍精度の演算ではRyzen 7 1800Xが逆転しているが、このあたりの性能特性が、AVX2拡張命令利用時のエンコード性能が振るわない原因となっている可能性は高い。

暗号化処理性能を測る「Cryptography」では、Hashing BandwidthのスコアでCore i7-5960Xに2倍以上の差をつけて圧倒した。これは、Ryzen 7 1800XがHSA拡張命令をサポートしたことによるものだ。

メインメモリ帯域幅を測定する「Memory Bandwidth」では、DDR4-2666メモリのデュアルチャネル動作をサポートするRyzen 7 1800Xが、約31GB/sという速度を達成している。

DDR4-2133メモリのクアッドチャネルに対応するCore i7-5960Xの46～47GB/sという帯域を逆転するまでとはいかないものの、中々広いメモリ帯域が確保できている。

Sandra Cache Bandwidthでは、CPUが内蔵するキャッシュメモリの帯域幅を測定するのだが、AMDによるとSandraやAIDA64などのベンチマークソフトでは、ZENマイクロアーキテクチャのキャッシュ帯域を適切に測定できないとしており、独自に測定した結果が案内された。

AMDが測定したデータと、Sandraの結果を見比べると、確かにAMDの公表する速度とは差があるが、L2からL3キャッシュの領域にかけては、Core i7-5960Xよりも広い帯域が確保されているらしきことが見て取れる。現在、AMDはSandraやAIDA64の開発元と協力して、ZENマイクロアーキテクチャでキャッシュ速度を正しく測定する方法を準備中だそうなので、次世代のバージョンではより正確なベンチマークが可能となるだろう。

ここからは、ゲーム系のベンチマークの結果を確認していく。

定番の3DMarkでは、DirectX 12対応の「Time Spy」と、DirectX 11対応の「Fire Strike」でスコアを取得した。Fire Strikeについては、4K解像度(3,840×2,160ドット)の「Fire Strike Ultra」と、フルHD解像度(1,920×1,080ドット)の「Fire Strike」の2種類を実行した。

結果としては、Time Spyのスコアはほぼ互角。Fire Strike UltraとFire Strikeでは、総合スコアは互角ながら、CPUスコアであるPhysics Scoreでは約15～19％の差を付けている。

ファイナルファンタジーXIVでは、DirectX 11の最高品質設定で、4KとフルHDの2解像度でテストを実行した。4K解像度でのスコアはほぼ互角となったが、フルHD解像度ではCore i7-5960Xに約13％の差を付けられている。

Ashes of the Singularityでは、画面解像度はフルHD、APIはDirectX 12に設定し、2種類の描画品質でテストを実行した。

スコアの「Average Framerate」は、実際にベンチマーク中に記録されたフレームレートの平均値で、「Average CPU Framerate」は、GPUがボトルネックとならなければ、CPU的にはどこまでフレームレートを高めることができたかという想定の平均値である。

Ryzen 7 1800Xは、実フレームレートと仮定のCPUフレームレートの差がほとんどなく、これはCPUがGPUのボトルネックとなっていることを意味しており、実際のフレームレートはCore i7-5960Xに15～33％程度の差を付けられている。

FPSゲームであるオーバーウォッチでは、フルHD解像度で、描画品質を標準的なNormalと最大のEpicでフレームレートの測定を実行した。結果としては、Normal時、Epic時ともにほぼ互角のフレームレートを記録しており、ここでは両CPUの間に差は付かなかった。

Watch Dogs 2では、フルHD解像度で、描画品質を「中」と「最大」にした際のフレームレートを測定した。

Watch Dogs 2は、最大で12スレッドを活用する、マルチスレッドに最適化されたゲームタイトルであるため、Ryzen 7 1800Xのマルチスレッド性能が発揮されることが期待されたが、結果としてはCore i7-5960Xに、描画品質「中」で約30％、「最大」では約18％の差を付けられている。

最後に、消費電力の測定結果を紹介する。

アイドル時の消費電力では、Ryzen 7 1800X環境が43Wで、Core i7-5960X環境の57Wよりも10W以上低い結果となった。マザーボードの仕様や、メモリの枚数/動作電圧の違いなどもあるため、すべてがCPUのみの差というわけではないが、低い電力を記録していることは良いことだ。

一方、ベンチマーク実行中のピーク電力は、CPU系では160W前後が頭打ちとなっているRyzen 7 1800Xに対し、Core i7-5960Xは160～190W近くに達している。テストによって性能差はまちまちではあるが、おおむねRyzen 7 1800Xの電力効率は、Core i7-5960Xより優れていると言える。

3D系ベンチマーク実行中のピーク電力についても、Core i7-5960Xの方が高くなっているが、これはGPUの性能をより引き出した結果、高い電力となっている面もあるので、一概にRyzen 7 1800Xが有利とは言い難い。