AMD Ryzen 9 3900レビュー：エコモードを体験

Ryzen 9 3900 は、より使いやすい 65W TDP エンベロープ内で驚異的なワット当たりパフォーマンスを提供し、消費電力の削減と冷却要件の軽減につながります。

長所

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低消費電力
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熱出力が低い
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PCIe 4.0インターフェース
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オーバークロックサポート

短所

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プレビルドシステムでのみ利用可能

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私たちは最近、当時未発表だった Ryzen 9 3900 を液体窒素で記録破りのオーバークロックにかけたのですが、今ではこの入手困難なチップを私たちの研究室で標準的なパフォーマンステストに使用できるようになっています。

AMDの12コア24スレッドRyzen 9 3900は、優れたRyzen 9 3900Xの優れた性能を継承しながら、TDPエンベロープを105Wから65Wにまで削減しました。AMDはベース周波数とブースト周波数を調整することでこの偉業を達成し、AMDの現在の主力製品であるRyzen 9 3900Xの性能の大部分を、電力効率を重視した小型フォームファクターのデスクトップPCに凝縮しました。

AMDの最初のRyzenラインナップでは、Xブランドモデルが製品群の中で最も高速かつ高価なモデルとして機能し、より安価な「非X」モデルはXブランドモデルと同じ物理設計ながら、標準設定ではパフォーマンスが低かった。このトレードオフとして大幅な値引きが行われ、愛好家たちはすぐに、オーバークロックによって非XチップでもXモデルとほぼ同等のパフォーマンスを発揮できることを知った。これはコストパフォーマンスの面での勝利であり、非Xモデルはすぐに予算の限られた愛好家にとって頼りになるチップとなった。

Ryzen 9 3900Xでは、AMDは愛好家の期待を打ち砕き、非Xバージョンをリリースしませんでした。実際には非Xモデルが存在することが判明しましたが、OEMおよびシステムインテグレーター（SI）によるビルド向けに提供されるため、プレビルドシステムでチップを購入する必要があることになります。

Ryzen 9 3900の仕様と発売時期

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ヘッダーセル - 列 0	9月（米ドル）	コア/スレッド	TDP	基本周波数	ブースト周波数	合計キャッシュ	PCIe 4.0 レーン (プロセッサ / チップセット)
AMD ライゼン 9 3900X	499ドル	12月24日	105W	3.8GHz	4.6GHz	70MB	24 / 16
AMD ライゼン 9 3900	該当なし	12月24日	65W	3.1GHz	4.3GHz	70MB	24 / 16
AMD Ryzen 9 PRO 3900	該当なし	12月24日	65W	3.1GHz	4.3GHz	70MB	24 / 16
ライゼン 7 3700X	329ドル	8/6	65W	3.6GHz	4.4GHz	36MB	24 / 16
ライゼン5 3600	199ドル	6月12日	65W	3.6GHz	4.2GHz	35MB	24 / 16
ライゼン5 3500X	該当なし	6/6	65W	3.6GHz	4.1GHz	35MB	24 / 16

AMD は、印象的な Ryzen 9 3900X の 12 コア、24 スレッドのパワーのほとんどを提供しながら、105W の兄弟製品よりもはるかに低い 65W TDP 範囲内で Ryzen 9 3900 を設計しました。

3900の消費電力削減は、ベースクロックが3900Xの3.8GHzよりも低い3.1GHzに抑えられていることで明らかです。AMDはブーストクロックも4.6GHzから4.3GHzに引き下げました。

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AMDはTSMCの7nmプロセスから最大限のパフォーマンスを引き出すため、「X」モデルを周波数／電圧曲線のギリギリまで調整しています。その影響は、チップのオーバークロック性能が比較的低いことにも表れています。Ryzen 3000シリーズプロセッサはオーバークロック性能の高さで知られていませんが、これはAMDが市販用シリコン向けに7nmプロセスを限界近くまで押し上げているためです。

AMDは、各コアから最後の数パーセントのパフォーマンスを引き出すために、革新的なビニング技術とスマートエンジニアリングを組み合わせました。しかし、このチューニングはエンスージアスト市場のスピードニーズを満たすために設計されており、AMDが電圧/周波数曲線を上昇させるにつれて、電力効率のメリットは減少していきます。これはシンプルな概念です。高性能チップは、より高い消費電力、ひいては発熱と引き換えに、より高いパフォーマンスを得ています。周波数を下げるとピークパフォーマンスは低下しますが、パフォーマンスの大部分を維持しながら、電力効率を大幅に向上させることができます。

これらの変更点を除けば、Ryzen 9 3900は3900Xと物理的に同一であり、同社のZen 2アーキテクチャの強力なスレッド処理能力と、7nmプロセスの恩恵である低消費電力と高性能を特長としています。また、Ryzen 9 3900Xと同じ64MBのL3キャッシュ、24レーンのPCIe 4.0アクセス、オーバークロックのサポートなど、Ryzen 9 3900Xの高度な機能をすべて備えています。AMDは最近、3900のPROバージョンも発表しました。こちらは3900Xと同じ仕様ですが、プロ市場向けにいくつかの最適化が施されています。

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AMDはRyzen 9 3950Xの発売時に、PlexboxやDIY NASなどの小型フォームファクターに驚異的なパワーを詰め込むことができる新しいエコモード機能も展開すると発表しました。この機能は、プロセッサを定格TDPから次の低い「グレード」にダウンシフトします。つまり、105Wプロセッサを65Wに、または65Wプロセッサを45Wに下げることができます。AMDは、マザーボードのファームウェアアップデートを通じてこの機能をすべてのRyzenプロセッサで利用できるようにし、その後、BIOSまたはRyzen Masterソフトウェアのいずれかで調整を行うことができます。この使いやすい機能は、SFF愛好家にとって非常に便利なはずですが、電力しきい値を手動でいくつか調整することで、同様のメリットの多くを得ることができます。

AMDは3950Xのエコモードの比較データのみを提供していますが、これらの一般的な傾向はすべてのRyzenモデルに当てはまるはずです。AMDによると、3950Xの65Wモードは、マルチスレッドCineBenchワークロードにおいてチップのフルパフォーマンスの77%を発揮しながら、44%の電力節約を実現し、結果として温度を7℃低下させます。

この機能により、実質的には3900XをRyzen 9 3900に改造することが可能になり、消費電力と発熱量の削減というメリットを享受しながらも、そのパフォーマンスの大部分を維持できます。また、強力な電源回路を持たない安価なマザーボードにもRyzen 9 3900を搭載できるようになります。ただし、X非搭載モデルを購入する場合のようなコスト削減効果は得られません。

Ryzen 9 3900 ブーストテスト

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Ryzen 3000は、チップが定格のブーストクロック速度に到達できないという理由で一部から批判を受けながら発売されたが、AMDは、この問題を認識し、マザーボードベンダーがファームウェアに注入するAGESAコードアップデートを発行し、問題を大幅に修正したと発表した。

3900のピーク周波数と発熱量を明らかにするため、一連のベンチマーク（LAME、POV-RAY、Cinebench、PCMark 10、Geekbench、VRMark）で各コアの周波数を記録しました。コアごとの周波数記録ではグラフがほとんど分かりにくいため、1秒ごとの測定間隔で記録された最大周波数と最小周波数のみをプロットしました。これらの測定値はどのコアからのものでも構いませんが、グラフが分かりやすいようにするためです。また、右軸（濃い赤線）にはチップ温度もプロットしました。これらのテストには、Corsair H115i AIOクーラーを使用しました。

Ryzen 9 3900は公式にはブーストクロック4.3GHzですが、標準設定でも4.35GHzのピークを頻繁に記録しました。チップの動作温度は約35℃から約65℃で、ほとんどの時間は45℃前後です。一方、Ryzen 9 3900Xは頻繁に4.65GHzに達しますが、動作温度範囲は約35℃から約80℃と広範囲に及びます。これは、Ryzen 9 3900でTDPを低く設定することで、消費電力と発熱を大幅に削減できることを物語っています。

この一連のテストは、軽量スレッドとマルチスレッドのテストでパフォーマンスを測定するために設計しましたが、拡張x265 HandBrakeエンコードとの比較では、マルチコアAVX負荷がより高くなることが示されています。Ryzen 9 3900はピーク時に69℃に達し、ベンチマーク中の大部分の時間は約60℃で推移しました。一方、Ryzen 9 3900Xはピーク時に87℃に達し、その後は80℃前後で推移しました。これは、ベンチマーク中に測定されたパフォーマンスの8.75%の低下を考慮すると、悪くないトレードオフです。

Ryzen 9 3900の消費電力

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TDPは消費電力を1対1で表すものではないことを覚えておくことが重要です。簡単に言えば、この定格はCPUクーラーに必要な性能を、チップの放熱性に基づいて定量化するものであり、消費電力ではありません。つまり、Ryzen 9 3900が65Wの消費電力で動作することはないでしょう。

ほぼ全てのストレステストとアプリケーションテストにおいて、標準の3900は65Wの3700Xと同等の消費電力を実現しています。これは、8コアプロセッサと12コアプロセッサの電力バジェットを比較した上での注目すべき点です。散布図を見ると、アプリケーションベンチマークにおいて3900が3700Xよりも大幅に高速であることがわかります。また、一部のワークロードでは、Intelの95W Core i9-9900Kと同等かそれ以上の速度でありながら、消費電力は低く抑えられています。これは、優れた電力効率指標に相当します。

自動オーバークロックPBOモードに切り替えた際、チップは奇妙な挙動を示しました。オーバークロックした3900は、合成AVXおよび非AVA AIDA64ストレステスト中は標準時と同じ電力を消費しますが、実際のワークロードに切り替えると、オーバークロック時の消費電力が予想通りに増加します。これはAMDの電力制御アルゴリズムの奇妙な挙動かもしれませんが、確かに興味深い点です。

合成ストレステストはさておき、オーバークロックによって電力制限を突破した後、アプリケーションベンチマークにおける3900の消費電力増加は、オーバークロックした3900Xの消費電力とほぼ同等です（マルチスレッドAVX y-cruncherワークロードを除く）。予想通り、チューニングされた3900は、すべてのテストにおいて3900Xとほぼ同等のパフォーマンスを発揮しました。奇妙なことに、y-cruncherでは3900Xと同等のパフォーマンスを発揮しながらも、消費電力は12Wも少なくなっています。これは単にシリコンの品質によるものかもしれません。

全体的に見て、これらの結果は良い兆候です。標準のRyzen 9 3900は、これらのテストにおいて8コアの3700Xよりもワットあたりのパフォーマンスが大幅に向上していますが、標準のRyzen 9 3900Xと比較して熱容量に余裕があります。つまり、このチップは小型のクーラーを搭載した小型フォームファクターのPCにも搭載できるということです。

Ryzen 9 3900Xをエコモードに切り替えると、期待が持てます。残りのベンチマークテストの結果を見てみましょう。

コンテンツ

1: 65W TDPに12コア24スレッドを詰め込む

2: AMD Ryzen 9 3900 ゲーミング

3: AMD Ryzen 9 3900 アプリケーションテスト

4:結論

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ポール・アルコーンはTom's Hardware USの編集長です。CPU、ストレージ、エンタープライズハードウェアに関するニュースやレビューも執筆しています。