Для чого геймерам потрібен 3D-кеш? Ryzen 7 9800X3D або Ryzen 5 7500X3D

Обов'язковим елементом оптимальної ігрової системи прийнято вважати процесори з великим кЕшем третього рівня. Флагманом цього напрямку серед геймерів по праву визначають компанію AMD. До створення технології 3D V-Cache цей бренд не був таким популярним у геймерській спільноті, але на сьогодні картина кардинально змінилася завдяки величезній затребуваності 3D-кешу.

Історію становлення даної технології та відмінності між так званим бюджетним варіантом Ryzen 5 7500X3D та флагманом Ryzen 7 9800X3D ми і розглянемо докладніше.

Передісторія появи кешу в процесорах

Робота CPU у початковий період ери персональних комп'ютерів відбувалася практично на однакових частотах з оперативною пам'яттю. Завдяки такому принципу доступ до даних здійснювався без будь-яких затримок. Поступово ситуація змінилася: зростання тактових частот процесорів значно випередило збільшення швидкості функціонування оперативної пам'яті. Це стало причиною виникнення досить серйозної проблеми.

Втрата дорогоцінних тактів почала спостерігатися через те, що CPU очікував на дані з досить повільної RAM. Розробники усвідомили потребу у створенні певного буфера між оперативною пам'яттю та процесором, де можна буде зберігати дані, які використовуються найчастіше.

Наприкінці 1980-х років на материнських платах розміщуються перші зразки кеш-пам'яті у вигляді зовнішніх мікросхем. Робочий процес на них базувався на застосуванні відносно швидкої, але дуже дорогої SRAM, робота якої відбувалася на частотах, близьких до процесорних. На початковому етапі обсяги становили лише десятки кілобайт, але навіть цього вистачало для значного зростання продуктивності.

Далі відбуваються зміни у вигляді інтеграції кешу в корпус процесора, а згодом безпосередньо в кристал. З перших масових варіантів слід виділити Intel 486DX, у якому використовувався вбудований кеш 8 КБ першого рівня.

Далі спостерігається удосконалення архітектури з впровадженням кількох рівнів:

• маленький, але досить швидкий L1;
• великий L2;
• супервеликий L3.

Підвищення рівня означало повільнішу роботу порівняно з попередніми, але перевищення швидкості оперативної пам'яті притаманне кожному виду.

Швидкість кешу різних рівнів порівняно з RAM на Ryzen 7 9800X3D

У так званих «слотових» варіантах Pentium 2 кеш другого рівня в 512 Кб розташовувався на окремій мікросхемі поза кристалом і був досить повільним. Швидкість Pentium-III із Socket 370 була ще вдвічі нижчою, але ця версія вже інтегрувалася безпосередньо в кристал процесора.

І нарешті відбувається повернення до параметрів 512 Кб у Nothwood для Pentium 4, а у випадку з ядром Prescott можна скористатися вже 1 Мб L2. Навіть зараз такі процесори підтримують виконання мінімальних завдань.

Перше покоління процесорів з 3D-кешем

Найперші ідеї щодо створення об'ємних L4 належать Intel і реалізовані для процесорів з eDRAM. Підтвердженням може послужити наявність кешу четвертого рівня з об'ємом пам'яті 128 Мб в Intel Core i7-5775C. Масштабування таких рішень часто призводило до підвищеного тепловиділення, що стало одним із ключових інженерних обмежень.

Завдання підвищити обсяги кешу традиційним способом виявилося важкоздійсненним через низку фізичних обмежень. Збільшення площі кристала для великих L3 призводило до проблем із тепловідведенням та високих виробничих витрат. З'являлися додаткові затримки доступу та труднощі з компонуванням у зонах з'єднання через розташування значних масивів кеш-пам'яті на спільній площині з обчислювальними ядрами.

Знадобилося не одне десятиліття для того, щоб впоратися з цією проблемою, причому вирішити її вдалося дещо несподівано. Фахівці AMD збільшили параметри кешу третього рівня в моделі процесора AMD Ryzen 9 5950X шляхом переходу на Zen3. Новинка вийшла у серійне виробництво у листопаді 2020 року.

Труднощі з температурою та компонуванням

Виникнення перегріву починає спостерігатися практично одночасно з використанням цієї технології. Правда, для серверів це не було особливою перешкодою. У цих випадках завжди можна скористатися потужним охолодженням, адже не треба боятися обмежень за габаритами та параметрами шуму.

Але для пересічних користувачів такий спосіб боротьби з температурою не підходить. Розробникам довелося думати, як виправити ситуацію – адже ядро наростити порівняно легко, а ось збільшити кеш-пам'ять набагато складніше.

Вихід виявився дуже неординарним. Компанія не стала користуватися методом розташування поруч із ядрами додаткового кешу. Замість цього кристали почали укладати вертикально. Прямо над обчислювальним чіплетом розмістили кеш-пам'ять L3 з доповненням у 64 МБ. Для цього використовувався варіант з'єднання через мікроскопічні TSV-з'єднання.

Оригінальний спосіб став ідеальним для виконання завдання щодо збільшення обсягу кешу втричі без потреби у розширенні площі самого кристала. Особливо важливим такий підхід виявився в тому, що ігрові комп'ютери стали продуктивнішими порівняно зі стандартними процесорами на 20-30%.

Класичне одношарове розташування – це розміщення над верхньою частиною металевої кришки, що робить відведення тепла від процесора досить простим та ефективним. А у випадку з 3D-кешем при нормальному охолодженні верхньої частини набагато більше нагріваються рівні поруч із ядром. Така особливість ускладнює збільшення обсягів кешу першого та другого рівня, а також не дозволяє досягти високої частоти.

AMD змогла вдосконалити нове покоління Ryzen 7000X3D шляхом кращого управління процесами тепловиділення. В останній версії підвищилися тактові частоти порівняно з більш ранніми варіантами.

Цікаве конструкційне рішення – поява моделей із двома вбудованими чіплетами. Тільки на одному з них розташовується 3D-кеш, призначений для ігор. І абсолютно унікальна конфігурація властива лінійці Ryzen 9000X3D та флагманській моделі 9800X3D.

Особливість конструкції полягає в розміщенні кешу не над обчислювальними ядрами, а безпосередньо під ними. Таким чином вирішується завдання ефективнішого відведення тепла та забезпечення характеристик тактових частот на рівні, порівнянному зі стандартними моделями.

Ось так коротко виглядає еволюція трансформації технології від звичайного експерименту до повністю нового продукту, який став базовим показником ігрової продуктивності.

3D-кеш vs частоти та ядра

У геймерській спільноті за короткий час особливо чітко виявилися плюси застосування процесорів із наявністю 3D-кешу. Адже ігровий ПК дуже чутливий до найменших затримок у плані доступу до пам'яті. Будь-який ААА-проєкт працює в режимі інтенсивного завантаження різноманітних даних – це фізика, моделі, текстура, штучний інтелект. Якщо є можливість помістити всі ці компоненти в кеші, набагато скорочується кількість звернень до оперативної пам'яті з її повільною реакцією.

Практична вигода – менше просідань та зависань у складних сценах, плавний геймплей із підвищенням параметрів мінімального FPS.

Модифікації з 3D-кешем на 40-50% краще за стандартні продукти проявляють себе в тих стратегіях, для яких характерна велика кількість юнітів на екрані або в симуляторах типу Microsoft Flight Simulator. Ще один плюс – навіть за умови комплектації процесора меншим L3 його характеристики кращі за звичайні моделі з великими частотами або збільшенням кількості ядер.

Варто згадати й про наявні обмеження. Складніша технологія виробництва позначається на ціні. Також варіанти з 3D не такі хороші при використанні в режимах високої робочої продуктивності, компіляції коду, рендерингу.

Слід пам'ятати, що для застарілих проєктів ігрової тематики, у яких є обмеження за параметрами продуктивності відеокарти, геймер не відчує різниці від застосування збільшеного кешу.

У процесі удосконалення нової технології розробники застосували в 7 9800X3D ретельно продумане коригування розташування кеш-кристала та зменшення технічного процесу. Однак вартість все ще залишається досить високою. Альтернативою певною мірою став бюджетний варіант типу Ryzen 5 7500X3D. У ньому присутній 3D-кеш, але зменшено кількість ядер і дещо нижчими стали частоти.

На вітчизняному ринку ігровий персональний комп'ютер з Ryzen 7 9800X3D коштуватиме дорожче в середньому на 8500 гривень порівняно з варіантом Ryzen 5 7500X3D. Крім ціни, слід враховувати й деякі супутні витрати. Знадобиться потужніший блок живлення під 16-потоковий CPU, краще охолодження, а також наявність значної кількості фаз живлення на материнській платі.

Досить потужна система рідинного охолодження знадобиться для Ryzen 7 9800X3D на відміну від Ryzen 5 7500X3D, якому достатньо бюджетного кулера баштового типу.

Відмінності в якості ігор на Ryzen 7 9800X3D та Ryzen 5 7500X3D

Кілька популярних ігор тестувалися на ПК випуску 2025 року з такими параметрами – операційна система Window 11 (версія 25H2), драйвер відеокарти NVIDIA 591.59 від 19 листопада 2024 р.

S.T.A.L.K.E.R. 2 

У цьому випадку перевага 16-потокового CPU проявляється у кіберспортивному режимі FullHD. А при звичайному форматі різниця була на користь Ryzen 5 7500X3D.

Avowed 

Незвичайно, що у кіберспортивному режимі не спостерігався приріст у завантаженні. Але з іншого боку, такий режим майже не потрібен у цій грі.

Indiana Jones and the Great Circle 

Великої різниці між Ryzen 5 7500X3D та Ryzen 7 9800X3D не помічалося. Деякі відмінності зафіксовані лише для 4К режиму при високих налаштуваннях без DLSS. Всього 10-15% становила відмінність за параметрами завантаженості процесорів.

The Elder Scrolls IV: Oblivion Remastering

А ось тут існують великі розбіжності при порівнянні Ryzen 7 9800X3D та Ryzen 5 7500X3D. Це обумовлено підвищеною вимогливістю гри і до процесора, і до відеосистеми.

Remnant 2 

Була відсутня різниця при 4К. А ось у випадку з Quad HD картина різко змінюється і для класичної растеризації розрив становить 43%, а в кіберспортивному режимі FullHD і зовсім доходить до 47%.

Forza Horizon 5 та Silent Hill F

Різниця між Ryzen 5 7500X3D та Ryzen 7 9800X3D у QuadHD режимі близько 25% на користь 16-потокової моделі.

Зібрати ігровий комп'ютер з 3D-кешем особливо актуально для шанувальників кіберспортивних ігор. Адже саме в цих випадках особливу цінність набуває будь-яка мілісекунда, а відсутність затримок відкриває дорогу до успішного результату.

Резюме

Важливо розуміти, чи так необхідна топова відеокарта для пересічного гравця. Переглянувши результати тестування, видно відсутність різниці у багатьох режимах, а загальна кількість FPS для обох CPU знаходиться на такій високій позначці, що у більшості випадків геймери нічого не помітять.

Навіть з урахуванням унікальних можливостей процесора з 16 потоками та 3D-кешем для використання тільки для ігор зазвичай достатньою стає версія Ryzen 5 7500X3D. 

Якщо ви не належите до професійних кіберспортсменів, зовсім не обов'язково платити за відеокарту кілька тисяч доларів.