第2世代Ryzen 7 2700XとCore i9 9900K,i7 9700K,i5 9600Kのベンチマーク性能比較 並列性が高い特殊用途ならAMD第2世代Ryzen(Pinnacle Ridge)、汎用目的ならIntel Coreが高速 

2018年4月19日にAMD Zen+アーキテクチャを採用した第2世代Ryzen(Pinnacle Ridge)のフラッグシップモデルRyzen 7 2700Xに加えて2700,2600X,2600も発売されましたが、Ryzen 7 2700X以外ほぼ注目されていないと言っていいでしょう。

Intel Coreプロセッサに太刀打ちするためにはできるだけ性能が高いRyzenを使わなければならないということで、第2世代Ryzenの中でも最上位モデルのRyzen 7 2700Xが多くの人に選択されています。

しかし以下のベンチマーク結果が示す通り、シングルスレッドとマルチスレッドを織り交ぜた実際的なベンチマークでもIntel Core i5 8600Kを下回る結果となりました。当然8700Kも下回っておりCore i3 8350Kと互角の性能になっています。

しかも価格面においても8700KですらRyzen 7 2700Xより価格が低めになっており、当然Core i5 8600KのほうがRyzen 7 2700Xより安いです。

第9世代Intel Core i5 9600K, i7 9700K, i9 9900Kが相手だと更に差は広がります。

Ryzenプロセッサは動画エンコードのように「スレッドレベル並列性」が高い並列処理目的に特化したプロセッサです。コア数の多さは性能向上に直結せず、スレッドレベルの並列性が十分にある用途(アプリケーション)で使わないと性能を引き出せません。

世の中の大多数のソフトウェア(アプリケーション)はシングルスレッドで動作します。シングルスレッドで動くアプリケーションでは1コアあたりの性能の高さが重要です。よって殆どの用途ではRyzenプロセッサよりも汎用的なIntel Coreプロセッサのほうが高速になります。

さらにIntel Coreプロセッサにはオンボードグラフィックス(iGPU)が搭載されており、グラフィックボードを別途購入しなくてもトリプルディスプレイで画面を表示することができます。しかしRyzen 7 2700Xにはオンボードグラフィックスが搭載されていません。オンボードグラフィックスを削る代わりに+4コア増やして8コアにすることで並列処理に特化したものがRyzenだからです。第2世代Ryzenプロセッサでも第1世代と同じように必ずグラフィックボードの別途購入が必要になります。

Ryzen 7 2700Xは8700KどころかCore i5 8600Kにも勝てず Core i3 8350Kを若干上回る程度

Ryzen 7 2700Xは本来Core i7 8700Kをカウンターパートとして意識して投入されたCPUです。2700Xと8700Kは共に各世代の中でグレード7のモデルであり、かつ高クロック版のモデルでもあります。しかし比較するなら2017年に発売されたCore i7 8700Kよりも、第2世代Ryzenと同じ2018年に発売された第9世代Intel Coreがカウンターパートになるはずなのでそちらとも比較してみます。

Ryzen 7 2700X vs. Core i5 9600K

2018年10月20日発売されたCore i5 9600Kは6コア6スレッドのプロセッサです。コア数は6に留まっていて、さらに基本動作周波数はRyzen 7 2700Xと同じ3.7GHzであるにもかかわらず性能はCore i5 9600Kが上回ってしまいます。

+4%Core i5 9600Kが上回っています。マイクロアーキテクチャ設計がRyzenのほうが劣っているためです。価格はCore i5 9600Kのほうが安い上に、グラボを別途用意しなくてもトリプルディスプレイ可能なオンボードグラフィックスをCore i5 9600Kは搭載しています。

Ryzen 7 2700Xのほうが安いならまだ選択の余地はありそうですが、性能で負けている上に価格も高いとなると合理的判断をするならCore i5 9600Kのほうが上です。

Ryzen 7 2700X vs. Core i7 9700K

本来Ryzen 7 2700Xと比較すべき本来のプロセッサはこのCore i7 9700Kです。相当とも2018年に発売された世代のプロセッサであり、8コアという点も共通しています。

しかし上述したようにCore i5 9600K相手ですらRyzen 7 2700Xは性能で負けてしまったわけですから、Core i7 9700K相手だとさらに大きな差がつきます。

+14%もCore i7 9700Kが高い性能を叩き出しています。さらにCore i7 9700Kは4K@60fpsでトリプルディスプレイ可能なiGPUをチップ上に搭載しています。

Core i7 9700Kにデメリットがあるとしたら価格がRyzen 7 2700Xより高価だということです。お金がない人はRyzen 7 2700Xがいいでしょう。

Ryzen 7 2700X vs. Core i9 9900K

デスクトップ向け第9世代Intel CoreのフラッグシップモデルがCore i9 9900Kです。

Ryzen 7 2700Xと同じ8コア16スレッドで、L3共有キャッシュサイズも16MBで同じです。基本動作周波数はCore i9 9900Kは3.6GHzなので、Ryzen 7 2700Xよりも0.1GHz低くなっています。

コア数が同じということは、全体の性能差=各コアの性能差だということです。1コアあたりの性能差がそのまま全体の性能差に直結します。

+20%もCore i9 9900Kが上回る結果となりました。同一年度に発売されたプロセッサの性能で20%は大差です。

RyzenとIntel Coreのコア数は同じであるため、1コアあたりの性能に20%差があることになります。+20%ほどCore i9 9900Kのほうが1コアあたりの性能が高いということです。

Core i9 9900Kのデメリットは価格が高いことです。ただしオンボードグラフィックス(iGPU)をCPUチップ上に搭載しているため、別途グラボを用意するほどグラフィック処理能力がいらない用途で使うのならiGPU搭載の9900Kのほうが割安になります。

Ryzen 7 2700X vs. Core i5 8600K

8600Kは6コア6スレッドでありハイパースレッディングが有効化されていません。しかしTDPは8700Kと同じく95Wもありそれなりに高性能なCPUなので、Ryzen 7 2700Xと十分勝負になります。

このように若干ですが+3%Core i5 8600Kが勝利しています。これはCoreプロセッサのほうがアウトオブオーダー実行(スーパースカラ)による命令レベル並列処理、AVX2拡張命令というSIMD演算命令によるデータレベル並列処理といったアーキテクチャレベルで優れているからです。微細化のレベルはIntel Coreの発売日が2017年だったためRyzen 7 2700Xの12nmとCore i5 8600Kの14nmのように集積度はIntel Coreのほうが低いですが、集積度の低さを演算回路の技術力でカバーしていることになります。

Ryzen 7 2700X vs. Core i3 8350K

次にCore i3と比較してみます。Core i3というと低性能なイメージがありますがCore i3 8350KはTDP91Wもありそれなりに動作周波数が高いプロセッサです。

コア数に2倍の違いがあるため+4%Ryzen 7 2700XがCore i3 8350Kに勝利する結果となります。Ryzen 7のフラッグシップモデルがCore i3と互角な勝負をしていることになります。しかもCore i3はオンボードグラフィックス搭載でRyzen 7 2700Xは非搭載です。

Ryzen 7 2700X vs. Core i7 8700

CPUの発熱量(≒消費電力量)を表すTDP値が高いほうがCPUの性能を高くするのは簡単です。そこで次はTDPを65Wまで抑えたCore i7 8700と比較します。Ryzen 7 2700XはTDP105Wなので40W近い発熱量の差があります。

このように+4%Core i7 8700が勝利します。面白いのはコア数も動作周波数もCore i7 8700のほうが低いのにRyzen 7 2700Xに勝利していることです。プロセッサの性能は動作周波数やコア数といったカタログスペックで決まらないことを示す実例の一つです。このような結果になった理由は先程のCore i5の項目で書いたように、命令レベル並列処理やデータレベル並列処理でCoreプロセッサのアーキテクチャが優れているためです。

Ryzen 7 2700X vs. Core i7 8700K

最後に本命のCore i7 8700KとRyzen 7 2700Xを比較してみます。

当然ですがCore i7 8700KがRyzen 7 2700Xに勝利する結果となりました。しかも+10%です。プロセッサは1年で約22%性能向上する法則があるので、+10%というのは半年分の技術差です。むしろ発売日はCore i7 8700KのほうがRyzen 7 2700Xよりも5ヶ月も古いので本来Core i7 8700Kのほうが不利なはずなのですが、発売日が5ヶ月も前というハンディキャップにもかかわらずCore i7 8700Kが+10%も上回りました。

Ryzen 7 2700X vs. Core i7 8086K

2018年6月8日に発売されたCore i7 8086Kは、Core i7 8700Kの高クロック版です。クロック以外の部分についてはワイヤーロジックレベルでも同等品です。

このCore i7 8086KはRyzen 7 2700Xよりも高価です。そのため価格の安さを選ぶか、性能を選ぶかという選択になります。

このように性能では+16%もCore i7 8086Kが圧勝しています。しかし8086Kは価格が高いので、Core i7 8086Kの全面勝利ではありません。価格以外の面では、8086Kにはオンボードグラフィクスが搭載されているなど全ての面で上です。

価格の安さを優先するか、性能の高さを優先するかはそれぞれのニーズで判断して選択することになります。

第2世代Ryzenはオンボードグラフィックス(iGPU)を削り空いた場所に4コア追加したもののIntel Coreに勝てず

実はRyzenではオンボードグラフィックス(iGPU)が搭載されていないので、マザーボード付属のディスプレイ出力端子で画面を映すことができません。

これは意外と知られていない事実だと思います。

しかしIntel Coreプロセッサはオンボードグラフィックスを搭載しています。

第8世代Intel Coreプロセッサのダイ(チップ)の画像は以下の通りです。

右側の青色の部分がオンボードグラフィックス(Integrated GPU)です。そしてその左にある黄色の部分が6コアの部分です。この黄色の部分が汎用コアになります。上に3つ、下に3つ対称的にブロックがあり合計6つのブロックがあることが視覚的にわかります。

ここで重要なことは右側のオンボードグラフィックスのためのチップ面積がかなり大きいということです。この青色のオンボードグラフィックスの部分に汎用コアを追加すれば、上に2つ、下に2つで4コア程度は追加できます。そのようにオンボードグラフィックスを削ったものがCore-X(KabyLake-X,Skylake-X)というモデルになりますが、Core i7 8700KやCore i5 8600KやCore i3 8350KのようなCoreプロセッサは上の画像のようにオンボードグラフィックスを搭載しています。

一方で、Ryzen 7 2700Xは以下のようにオンボードグラフィックス用のチップ部分がありません。

横長の長方形が左側に1つ、右側に1つで合計2つ見えます。この横長の長方形が4コアのブロックであり、これが左右に1つずつあるので合計8コアになっています。

この中にはどこにもオンボードグラフィックスに相当する部分がありません。Ryzenはオンボードグラフィックスを削る代わりに汎用コアを4つ割り当ててコア数を増やす手法でIntel Coreプロセッサに追いつくことをコンセプトにしているからです。1コアあたりの性能ではIntelに勝てないので、代わりにコア数を増やして「スレッドレベル並列性が高い用途」ではIntel Coreを上回ることを狙ったのがRyzenです。

このように、オンボードグラフィックスを削ってその部分に汎用コアを割り当てたRyzenと、オンボードグラフィックスを搭載しているIntel CoreではIntel Coreのほうが不利です。オンボードグラフィックスを搭載している分だけ汎用コアのために使えるチップ面積が狭くなるためコア数を増やせません。しかし、オンボードグラフィックスを搭載しているというハンディキャップを抱えながらもCore i5 8600KがRyzen 7 2700Xに性能と価格ともに勝利したのは上述した通りです。AMDの技術力でオンボードグラフィックスを搭載してしまってはIntel Coreに勝てないので、仕方なくオンボードグラフィックスを削ってその部分にコアを割り当ててコア数を増やしましたが、結果としてIntelとの技術力の差を埋めることができずCore i5 8600Kに負けてしまったわけです。半導体企業は設備投資額の大きさで勝ち負けが決まってしまうので、あれだけIntelとAMDの資金力に差がありながらRyzenは十分健闘しているほうだとは思います。

第2世代Ryzenは10コアを諦めて動作周波数向上を優先

第2世代Ryzen(Pinnacle Ridge)プロセッサは12nmプロセスを採用したのが大きな改善点です。第1世代Ryzenプロセッサは14nmプロセスで製造されていました。逆に言えばそこしか変わっていません。

以下の画像は第2世代Ryzenプロセッサのものです。

先程説明した通り、横長の長方形が左右に一つずつ見えますが、この横長の長方形1つが4コアに相当します。左右に1つずつあるので合計8コアです。

次に第1世代Ryzenのチップ(ダイ)は以下の通りです。

何も変わってないことがわかると思います。色が違うと指摘する人がいるかもしれませんが、実はこの色というのは「魅せる」ために後から画像編集で着色しているものです。これはAMDに限らずIntelも昔からやっていることですが、本来半導体のダイというのはシリコンが材料ですからこんな青や赤や黄の色をしているわけがありません。着色せずそのままだと単色で地味な色をしています。

しかしそれでは報道資料などで視覚的に映えないので、色を付けることで回路図を見えやすくしています。つまり第2世代Ryzenは赤で第1世代は青なのは、そうやって着色しているだけで本質的な違いはありません。見るべきところは色ではなく汎用コアやキャッシュやiGPU(オンボードグラフィックス)がどのように配置されているかというブロックの部分です。

このようにブロックの配置は同じであり、第2世代のZen+アーキテクチャというのは第1世代のZenアーキテクチャを微細化し動作周波数を上げただけのものです。そのためシビアなメモリ相性などの問題点はそのまま引き継がれています。

第2世代Ryzenでは12nmプロセスまで微細化を進めたことで、第1世代Ryzenよりも低消費電力化が可能になりました。つまりその空いた消費電力を使ってコア数を増やすこともできましたが、コア数を増やしても「Ryzenは1コアあたりの性能が低い」という弱点を補うことができないため、動作周波数を上げることを優先したのが第2世代Ryzenです。動作周波数を上げると消費電力も上がってしまうため、12nmプロセスにすることで低消費電力化をはかり、その低消費電力化できた分を動作周波数向上に割り当てることで第2世代Ryzenでは動作周波数を第1世代Ryzenより上げることに成功したことになります。

Ryzenは汎用目的プロセッサというよりも特定目的プロセッサ

CPUは本来どんな用途でも使える汎用(general purpose)プロセッサです。GPUのようにグラフィック計算処理に特化したものを特定目的(special purpose)プロセッサといいますが、本来CPUはどのような用途でも性能を出せるように汎用性を重視します。

しかしRyzenプロセッサはCPUであるにもかかわらず、動画エンコードのようにスレッドレベル並列性が高い特定の目的に特化したCPUです。

No Free Lunch定理という数理的な定理がありますが、特定の用途で性能を出そうとすると他の用途における性能を犠牲にしなければなりません。以下の図はNo Free Lunch定理を視覚化したものですが、ごく一部の「特殊用途」で性能を出すように設計すると、他の用途での性能が低くなってしまいます。

実は上の図において「特殊用途」も「汎用」も積分値は全く同じになります。つまり動画エンコードのようなスレッドレベル並列性が高い用途で高速になるようにRyzenを設計したことによって、その他の汎用的な用途での性能が犠牲になり遅くなってしまっていることを意味しています。

本来ゲームというのは並列性が比較的高く抽出できる用途です。しかし2017年から流行しているPUBGのようなバトルロワイヤルゲームでは、プレーヤー間の同期をリアルタイム性を維持して同期を取るため1つのコアで各オブジェクトの処理をさばいています。複数のコアで分散させて処理してしまうと待ち合わせの同期処理が頻繁に必要になりかえって遅くなるからです。

つまりPUBGのようなゲームでは1コアあたりの性能が高くないとフレームレートが伸びません。これはPUBGに限らず、他のメーカーがこぞって作成した同種のゲームでも同じです。

そのため一般論としてはRyzenのような「コア数重視で1コアあたりの性能は低い」プロセッサはゲーム向きなのですが、PUBGのようなゲームではIntel Coreのような「コア数よりも1コアあたりの性能が高い」プロセッサが向いています。PUBGの大会に出場しているプロゲーマーが軒並みCore i7を搭載したPCを使用しているのもIntel Coreのほうが1コアあたりの性能が高くフレームレートが伸びるといった理由があります。

動画エンコードや並列性の高いゲームは一握りのPC用途です。様々な用途で使うことを想定していたり、また現時点でどのような目的でPCを使うか確定していない場合は、どのような用途でも性能を発揮できる汎用プロセッサであるIntel Coreを選んでおいたほうが失敗がありません。