Threadripper 3970X mit 180W im Test: Auch mit 100 Watt weniger TDP weit vor der Konkurrenz

Jan-Frederik Timm et al. 358 Kommentare
Threadripper 3970X mit 180W im Test: Auch mit 100 Watt weniger TDP weit vor der Konkurrenz

tl;dr: Der AMD Ryzen Threadripper 3970X mit 32 Kernen ist extrem schnell, die CPU besitzt mit 280 Watt aber auch eine TDP, die 100 Watt über dem Niveau der ersten Generation liegt. Doch die Probe auf's Exempel zeigt: Selbst bei 180 Watt stellt der neue Prozessor noch alle anderen in den Schatten.

Update 30.12.2019 14:12 Uhr

Das nachfolgende Diagramm enthält jetzt auch die Ergebnisse des von 280 auf 180 Watt gedrosselten Ryzen Threadripper 3960X. Er zeigt im Schnitt über die Multi-Core-Anwendungen nur einen Leistungsverlust von sieben statt zehn Prozent wie das größere Schwestermodell, was wenig verwundert, weil er seine Werks-TDP weniger über Kerne, als über Takt ausschöpft – und höhere Taktraten zu erreichen ist in der Regel ineffizient.

Update 23.12.2019 14:45 Uhr

Die Redaktion hat den Ryzen Threadripper 3970X auch noch einmal mit 140 Watt TDP getestet, also genau der Hälfte der ab Werk zugestandenen Leistungsaufnahme. Gegenüber 180 Watt geht das durchschnittliche Ergebnis in den Multi-Core-Benchmarks noch einmal um neun Prozent zurück, der Leistungsverlust je 10 Watt weniger TDP nimmt also deutlich zu. Der Ryzen Threadripper 3960X mit 280 Watt TDP wird dann auch nicht mehr geschlagen, mit zwei Prozent Rückstand bleibt es aber knapp. Der 32-Kern-Vorgänger wird noch mit 28 statt 40 Prozent bei 180 Watt TDP geschlagen.

Mit 95 Watt TDP (ca. einem Drittel der Werks-TDP) fällt die Multi-Core-Leistung dann um weitere 41 Prozent ab. Die CPU liegt jetzt mit dem 2950X mit 16 Kernen und 180 Watt TDP quasi gleich auf. In Anbetracht der Leistungsaufnahme ist das immer noch erstaunlich, nutzen wird den 3970X aber mit Sicherheit so niemand mehr.

Bei 95 Watt TDP liegen noch 1,5 bis 1,6 GHz an
Bei 95 Watt TDP liegen noch 1,5 bis 1,6 GHz an

Die CPU mit noch weniger als 140 Watt TDP zu testen, ist dann derzeit auch nur über das BIOS möglich: Egal welcher Wert über Ryzen Master unterhalb von 140 Watt definiert wird, dieses Tool setzt ihn immer wieder auf 140 Watt zurück. Ryzen Master lässt damit quasi das Leistungsniveau des 3960X zu, aber nicht weniger.

Wie viel Leistung kosten -100 Watt?

AMD Ryzen Threadripper 3970X und 3960X (Test) haben alles, was das HEDT-Segment bisher zu bieten hatte, an die Wand gespielt. Die CPUs dürfen allerdings auch auf eine rekordverdächtig hohe TDP von 280 Watt zurückgreifen. Damit erreichen sie trotz 24 oder sogar 32 Kernen hohe Taktraten unter Last auf allen Kernen, die Energieeffizienz fällt auch bei Zen 2 in diesem Bereich aber rapide ab.

Threadripper 3000 und der Vorgänger im Vergleich
Kerne/Threads Basistakt/Turbo (1 Kern) L3-Cache TDP
Threadripper 3970X 32/64 3,7/4,5 GHz 128 MB 280 Watt
Threadripper 3960X 24/48 3,8/4,5 GHz 128 MB 280 Watt
Threadripper 2990WX 32/64 3,0/ 4,2 GHz 64 MB 250 Watt
Threadripper 2970WX 24/48 3,0/4,2 GHz 64 MB 250 Watt
Threadripper 2950X 16/32 3,5/4,4 GHz 32 MB 180 Watt
Threadripper 2920X 12/24 3,5/4,3 GHz 32 MB 180 Watt
Threadripper 1950X 16/32 3,4/4,2 GHz 32 MB 180 Watt
Threadripper 1920X 12/24 3,5/4,2 GHz 32 MB 180 Watt

Was passiert also, wenn man dem aktuellen Topmodell Ryzen Threadripper 3970X das 180-Watt-TDP-Korsett der 12- und 16-Kern-Modelle der 1. und 2. Generation verpasst und damit noch 70 Watt unter dem 32-Kern-Threadripper der 2. Generation liegt? ComputerBase hat es in Anwendungen getestet.

TDP einstellen mit AMD Ryzen Master

Über AMDs Software Ryzen Master lässt sich der maximale Verbrauch der CPUs einfach einstellen. Messungen des Gesamtenergieverbrauchs des Rechners bestätigen, dass diese Werte auch in der Realität anliegen. Für den ersten Test wurden alle anderen Variablen unangetastet gelassen, nur die TDP wurde von 280 auf 180 Watt gesenkt.

Leistungswerte in Ryzen Master ändern (z.B. im Profil 1, „Übernehmen“ nicht vergessen)
Leistungswerte in Ryzen Master ändern (z.B. im Profil 1, „Übernehmen“ nicht vergessen)

Threadripper 3970X: 280 vs. 180 Watt TPD

Je nach Perspektive lag das Ergebnis auf der Hand, oder es überrascht: Gerade einmal zehn Prozent Leistungsverlust zeigt der Ryzen Threadripper 3970X bei um 100 Watt reduzierter TDP im Multi-Core-Parcours. Die Single-Core-Leistung bleibt im Rahmen der Messungenauigkeit gleich. Damit ist die CPU immer noch schneller als der Ryzen Threadripper 3960X mit 24 Kernen bei 280 Watt.

Noch deutlicher wird der Effizienzgewinn durch den Wechsel von Zen+ auf Zen 2 allerdings beim Vergleich mit dem 2950X mit 16 Kernen und 180 Watt TDP: Bei gleicher TDP schafft es der mit doppelt so vielen Kernen ausgestattete 3970X im Multi-Core-Parcours 90 Prozent schneller zu sein. Und noch ein Vergleich: Der alte 32-Kerner wird bei 70 Watt weniger TDP um 40 Prozent geschlagen.

Hintergrund für den Leistungsrückgang ist natürlich der fallende Takt: Im Blender Benchmark (Multi-Core) fällt der durchschnittlich auf allen 32 Kernen anliegende Takt um gut 400 MHz von 3.771 MHz auf 3.376 MHz.

CPU TDP RAM Takt in Blender Benchmark (Durchschnitt)
3970X 280 Watt DDR4-3200 3.771 MHz
Delta -35 % -10 Prozent
3970X 180 Watt DDR4-3200 3.376 MHz

Dass die in Ryzen Master eingestellte TDP-Obergrenze keine Luftnummer ist, beweist der Blick auf den Stromverbrauch des Systems: Er liegt an der Steckdose auf dem Niveau der 180-Watt-Modelle der letzten Generation, der verbleibende Mehrverbrauch ist leicht mit dem Mehrverbrauch der neuen TRX40-Plattform zu erklären. Auch in Teillast fällt die Leistungsaufnahme, im Leerlauf bleibt sie hingegen gleich.

Mehr Leistung durch langsameren RAM?

Auf der Suche nach der Antwort auf die Frage nach der Leistung von Threadripper 3000 mit geringerer TDP ist die Redaktion eher durch Zufall auf einen weiteren interessanten Aspekt der neuen Zen-2-Architektur gestoßen: den Verbrauch des Speichercontrollers im I/O-Die.

Durch eine Unachtsamkeit wurde während der 180-Watt-Tests für kurze Zeit der RAM-Takt von DDR4-3200 auf DDR4-2133 gesenkt (Primär- und Sekundär-Timings blieben gleich). Im nach dem Neustart zuerst ausgeführten Blender Benchmark fiel das Ergebnis daraufhin viel zu gut aus – es lag auf einmal nur noch neun und nicht vierzehn Prozent hinter dem Ergebnis bei 280 Watt TDP. Und in der Tat lag der durchschnittlich erzielte Takt mit 3.532 MHz gut 150 MHz höher. Der Wechsel der DRAM-Spannung hatte hingegen keinen Einfluss auf das Ergebnis.

Ursächlich für den höheren Takt bei reduzierten Speichertaktraten ist, dass die Kerne mehr von den noch verfügbaren 180 Watt für sich beanspruchen können, weil der Speichercontroller deutlich stromsparender agiert. So sprechen Ryzen Master und HWiNFO mit DDR4-3200 den Kernen um die 110 Watt zu, während es mit DDR4-2133 knapp 130 Watt sind – ein Delta von 20 Watt oder 18 Prozent. Die von Tools gemeldete SoC Power sinkt beim Wechsel auf den langsameren Speicher hingegen von 26 auf 13 Watt.

In Summe über die Anwendungen im Parcours nehmen sich der Ryzen Threadripper 3970X bei 180 Watt mit DDR4-3200 und DDR4-2133 am Ende nichts. Je nach Anwendungen kann der gedrosselte Prozessor durch den Betrieb mit DDR4-2133 aber sogar profitieren, weil die verfügbare elektrische Leistung zu einem größeren Teil für die Kerne genutzt werden kann, was mehr bringt als der Bandbreitenverlust kostet. Beispiele sind Blender, Cinebench und Corona. Speicherbenchmarks wie 7-Zip sind von diesem Schritt hingegen nicht begeistert, das Ergebnis fällt schlechter aus.

Für die Leistungsaufnahme unter Last ist es bei identischer TDP von 180 Watt unerheblich, wie sich die Leistung auf Kerne und Speichercontroller aufteilt, sie bleibt gleich. Unter Teillast, die das TDP-Budget nicht aufbraucht, und im Leerlauf hat der Rückschritt beim Speicher hingegen einen eindeutigen Effekt: 20 Watt weniger nimmt das System aus der Steckdose auf als mit DDR4-3200.

AMD bestätigt das Verhalten auf Nachfrage und weist selbst darauf hin, dass einige X570-Platinen bei RAM-OC-Versuchen oberhalb von DDR4-3200 die Spannung für den Speichercontroller unverhältnismäßig hoch ansetzen, was letztendlich Leistung kostet, weil dem CPU-Part weniger Anteil am TDP-Budget zusteht. Das von der Redaktion gezeigte Verhalten existiert also - wenig überraschend – auch bei Ryzen 3000 mit I/O-Die.

Im Test mit dem Ryzen 9 3950X ist der Effekt allerdings klein: Beim Wechsel von DDR4-3200 auf DDR4-2133 im Standard-TDP-Korsett von 105 Watt, das Ryzen im Gegensatz zu Ryzen Threadripper auch überschreiten darf, steigt der Durchschnittstakt im Blender Benchmark von 3.952 auf 3.972 MHz, die von HWiNFO gemeldete CPU Core Power steigt von 108 auf 110 Watt. Die SoC-Power sinkt bei der Verwendung von DDR4-2133 statt DDR4-3200 von 18 auf 13 Watt ab, prozentual ein deutlicher Unterschied, letztlich aber doch nur fünf Watt.

Fazit

AMD Ryzen Threadripper 3000 darf mit 280 Watt TDP ab Werk noch einmal 30 Watt mehr aufnehmen als die Vorgänger, um sie im Benchmark deutlich zu schlagen, braucht es diesen Aufschlag aber gar nicht. Selbst mit 180 Watt TDP, 70 Watt unter dem Vorgänger mit 32 Kernen und auf dem Niveau der alten 16-Kerner, hängt der 3970X noch immer alle anderen Modelle ab – auch der 3960X mit 24 Kernen hat bei 280 Watt TDP keine Chance.

Hintergrund ist auch in diesem Fall, dass die letzten Megahertz nur über einen überproportionalen Mehrverbrauch zu realisieren sind. Weil sich die CPUs im großen Package aber selbst bei 280 Watt noch kühlen lassen, hat sich AMD für den großen Paukenschlag nicht davor gescheut, den stark abfallenden Grenznutzen bei Threadripper 3000 mitzunehmen. Der Hersteller erklärt auf Nachfrage: „Wir waren der Ansicht, dass das zusätzliche Budget uns dabei helfen wird, höhere durchschnittliche Taktraten in Multi-Core-Szenarien erreichen zu können. Weil die Anforderungen an das Kühlsystem gegenüber 2970WX und 2990WX sich dadurch nicht substantiell geändert haben, war diese Anpassung in unseren Augen lohnenswert.

Im Umkehrschluss können Inhaber der CPUs durch einen Einschnitt bei der TDP aber potentiell viel Strom sparen, ohne signifikant Leistung zu verlieren. Und selbst mit einem extrem harten Einschnitt auf 180 Watt droht keine Gefahr von einer CPU der letzten Generation. Zugleich sinken die Temperaturen trotz reduzierter Anforderung an das Kühlsystem deutlich.

Wer weiß, dass seine Anwendung nicht oder nur gering auf Speicherbandbreite reagiert, der kann im engeren TDP-Korsett sogar noch etwas Leistung heben, indem er den Speichertakt reduziert. Gleichzeitig fällt der Verbrauch im Leerlauf deutlich.

Abschließend gilt es damit festzuhalten: Natürlich ist Threadripper 3000 eine CPU, die vielerorts dort zum Einsatz kommt, wo sie leisten soll, was sie leisten kann. Wer (kurzfristig) andere Prioritäten setzt, kann sie aber setzen, ohne den Prozessor von seinem Spitzenplatz zu verbannen.

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