Ryzen マルチスレッド処理

8コア16スレッドのRyzenでマルチスレッド処理に対応したプログラムをテストします。


■Ryzen（マルチスレッド）の概要
 

Ryzenには1つのCPUコアで2つのスレッドを動作させるSMT(Simultaneous MultiThreading)と言う仕組みがあります。
また、4つのCPUコアを一つのパッケージとしたCCX(Core Compulex)という構成になっています。
このCCXを2つ搭載することでRyzen 1800Xは8コア16スレッドとして動作します。

【参考記事 PC Watch】　AMD「Ryzen 7」の半導体チップの姿

用語

論理プロセッサ	タスクマネージャ上のCPU0とかCPU1のこと。
コア	CPUコアとか物理プロセッサと呼ばれる部分。SMTの場合、一つのコアに2つの論理プロセッサがあります。
CCX	4コアを一つのパッケージとしたもの。

■テスト方法
AMV2 MT ビデオコーデックを4スレッドでエンコード、およびデコードするように設定し、処理時間（FPS）をCPU（論理プロセッサ）の割り当てを変えながら計測していきます。
論理プロセッサの割り当てについてはCPUマスクと表記し16進数で示します。

CPUマスク

CPU マスク	タスクマネージャ	説明
0x000F		CPU0からCPU3を使い2コア4スレッドを使って処理します。 SMTにより1コアのリソースを2つのスレッドで分け合います。
0x0055		CPU0,2,4,6を使い4コア4スレッドで処理します。 各スレッドは1コア分のリソースをほぼ独占できます。
0x00FF		CPU0からCPU7までの8つの論理プロセッサのうち空いているリソースをOSが判断して自動で割り当てて処理します。
0x0303		CCX0の1コア2スレッドとCCX1の1コア2スレッドで処理します。 2つのCCXをまたがる場合にどうなるか見ます。
0x0505		CCX0の2コア2スレッドとCCX1の2コア2スレッドで処理します。 すべてのスレッドが1コア分のリソースをほぼ独占できますがCCXをまたがります。
0xFFFF		CPU0からCPU15までの16の論理プロセッサのうち空いているリソースをOSが判断して自動で割り当てて処理します。 これが既定の動作（特別な設定をしない場合の動作）です。

■結果

Ryzen 1800X 3.6GHz  Windows10 Home  HD画質 AMV2 MT Y2 SSE2 4Threads

CPU マスク	Encode FPS	Decode FPS
0x000F	1402	1497
0x0055	1880	1866
0x00FF	1898	1861
0x0303	1230	1456
0x0505	1597	1849
0xFFFF	1611	1847

■考察
最もいい結果となったのは0x0055と0x00FFです。0x0055については4スレッド分の処理を行う場合の理想的な割り当てなので、納得です。
また、0x00FFでもほぼ同等の性能を発揮したのでこのテストにおいてはOSによる自動割り当ても十分優秀と言えます。
一方0x000Fは2コア分のリソースしか使えないところに4スレッド分の処理を詰め込むためパフォーマンスが低下しています。0x0055と比べエンコードで約25％減、デコードで約20％減。

そして、Ryzenを使う上で気になるのが後半の3パターンです。
CCXをまたがって処理すると（CCXをまたがらない場合に比べ）エンコードで約15％減、デコード処理では著しいパフォーマンスの低下は見られませんでした。
0x0303はCCXをまたがり且つ2コア分のリソースしか使えないため最悪の結果となり、0x0055と比べエンコード処理は約35％減となっています。

以上より、CCXをまたがってマルチスレッド処理を行う場合、パフォーマンスが低下するプログラムと、CCXをまたがっても低下しないプログラムがあることが解ります。
0xFFFFは既定の動作なのでRyzenを普通に使っているとマルチスレッドで処理するプログラムの場合にCCXをまたがって10％程度パフォーマンスが低下する場合があるかもしれません。

【参考記事 PC Watch】　Windows 10はAMD Ryzenの論理コアを正しく認識できず、性能が下がる?