Il miglior processore: breve guida alle CPU Intel e AMD

Nel corso degli ultimi 5 anni i processori Intel e AMD hanno fatto registrare un’evoluzione davvero incredibile, molto più veloce e profonda rispetto a quella vissuta nel periodo 2011-2016. Questa evoluzione è stata principalmente guidata dalle innovazioni che AMD ha introdotto con la sua architettura Zen anche se non va posta in secondo piano le risposta di Intel arrivata con i processori Tiger Lake prima e poi con gli Alder Lake di dodicesima generazione.

Molto è successo dall’arrivo sul mercato dei processori Ryzen 1000, una generazione di CPU AMD che ha rivoluzionato il panorama dei chip e portato il confronto con la rivale Intel a un nuovo livello.
Per capire meglio la portata delle modifiche che sono state introdotte con AMD Zen basti pensare che dal momento dell’introduzione degli Intel Core 2 nel 2006 i processori quad-core erano rimasti lo standard ad alte prestazioni per il mercato mainstream: ogni rilascio di Intel nel mercato dei processori consumer tra il 2006 e il 2017 è stato limitato a un massimo di quattro core e otto thread. In un altro articolo abbiamo visto cosa sono i core di un processore.
Stiamo parlando di una situazione che è rimasta piuttosto stagnante per ben undici anni con il mercato che nel suo complesso ha visto una vera e propria rivoluzione proprio con la presentazione dell’architettura Zen e dei primi Ryzen 1000.

Con i Ryzen 1000 AMD ha compiuto un salto generazionale davvero importante passando ad esempio a un processo produttivo a 14 nm (cosa sono i nanometri), a un’architettura multi-chip (MCM), a un numero di core e thread doppio se confrontato con la generazione precedente, a un IPC che è cresciuto del 52% facendo siglare performance impensabili in termini di efficienza termica ed energetica.

Proprio nel 2017 Intel rispose con il suo primo processore per il mercato generalista con 6 core fisici e 12 thread pur continuando a investire sulla configurazione monolitica. L’offerta di Intel era migliore in single thread mentre il Ryzen 1000 poteva contare su più core e thread a un costo inferiore. Con i successivi design Zen+, Zen 2 e Zen 3 AMD ha definitivamente dimostrato la validità dell’impianto MCM dimostrando come l’approccio monolitico non fosse più adatto per le configurazioni che prevedono un elevato numero di core.

Usare il tradizionale schema monolitico significa integrare tutti i core del processore su un singolo chip di silicio; l’architettura MCM, invece, prevede che i core possano essere ripartiti su uno, due fino a 8 chip di silicio noti come chiplet messi in comunicazione usando un’interafaccia nota con il nome di Infinity Fabric.

Con i processori Alder Lake-S Intel è tornata competitiva riprendendosi anche la leadership nelle prestazioni in single core. È inoltre la prima generazione ibrida che combina blocchi di core ad alte prestazioni (chiamati “core P”) con blocchi di core ad alta efficienza (“core E”).
Intel Thread Director è il “direttore d’orchestra” che permette al software di bilanciare l’utilizzo dei core a seconda degli specifici carichi di lavoro. Si tratta di una tecnologia che dopo l’arrivo in Windows 11 sta sbarcando anche su Linux a livello di kernel.

Negli Alder Lake Intel ha combinato fino a 8 core ad alte prestazioni e 8 core ad alta efficienza in un unico package: entrambi i blocchi di core sono prodotti con il processo costruttivo a 10 nm offrendo però un valore IPC diverso.
I core ad alte prestazioni superano tutto ciò che è disponibile oggi, compreso Zen 3, mentre i core ad alta efficienza sono più o meno al livello degli Skylake (Intel Core di sesta generazione): hanno un IPC più alto dei Ryzen 2000.

AMD ha ancora un vantaggio nel multi threading grazie alla configurazione a 16 core e 32 thread offerta ad esempio dal Ryzen 9 5950X ma in questo momento la battaglia è sempre più serrata con notevoli benefici per gli utenti finali che possono approfittare di prezzi più interessanti.

Grazie alla concorrenza tra Intel e AMD oggi possiamo trovare sul mercato processori ad alte prestazioni a prezzi che, solo un paio di anni fa, non avremmo neppure osato immaginare. Per esempio un Intel Core i5 11400F è un chip che assicura prestazioni molto elevate, dispone di 6 core fisici e 12 thread costando appena 160 euro circa. Sono però tanti i migliori processori per qualità-prezzo che possiamo individuare.

Come scegliere il miglior processore: è meglio Intel o AMD?

A grandi linee sappiamo come funziona un processore ma l’architettura dei microprocessori di oggi è davvero complessa quindi è un errore concentrarsi su parametri di base come il numero di core o la frequenza di clock.
Soprattutto se si volessero confrontare processori di più aziende, ci sono altri parametri che ne suggeriscono la potenza: si pensi soltanto a fattori come la dimensione della cache, il numero di istruzioni per ciclo (IPC) e così via.

A causa delle differenze architetturali e per via delle microistruzioni implementate, alcuni processori sono migliori di altri in certi compiti. Alcune applicazioni per il mondo business caratterizzate da workload impegnati supportano ad esempio le istruzioni AVX-512: esse aiutano ad accelerare le prestazioni nelle simulazioni scientifiche, nell’analisi finanziaria, nell’intelligenza artificiale (AI) e per il deep learning, la modellazione e l’analisi 3D, l’elaborazione di immagini e audio/video, la crittografia e la compressione dei dati. Ma non sono sfruttabili da una vasta schiera di applicazioni consumer o professionali tanto che Linus Torvalds aveva a suo tempo fatto un commento al vetriolo con Intel che aveva risposto descrivendo le istruzioni AVX-512 come una risorsa preziosa.

In questo articolo utilizzeremo un taglio più generalista quindi non ci concentreremo su processori per professionisti, aziende e data center come Xeon ed EPYC.

Come abbiamo visto nell’articolo citato in apertura, il numero di core di un processore determina il numero di processi che può eseguire contemporaneamente. Può eseguirne uno per core a meno che il processore non supporti la tecnologia multithreading, nel qual caso può eseguire due thread per core.
In quest’ultimo caso, l’esecuzione del secondo processo avverrà comunque con prestazioni inferiori: un processore quad-core con multithreading può avere una potenza inferiore rispetto a un processore a sei core senza supporto multithreading.

La frequenza operativa è un parametro importante quando si confrontano processori della stessa architettura e in generale più elevata è la frequenza di lavoro meglio è. Alcuni aspetti vanno comunque presi in considerazioni: innanzi tutto le differenze tra frequenza base e turbo.
La frequenza base è sempre assicurata per tutti i core mentre la frequenza turbo esprime il massimo valore che sarà raggiunto a seconda del numero di core in funzione e delle temperature del processore.
Si pensa un processore octa-core quindi con un totale di 8 core fisici indicato con frequenza turbo pari a 5 GHz: quella frequenza potrebbe essere raggiunta solo con uno o due core attivi; con tutti i core attivi si potrebbe scendere facilmente a 4 GHz. Ancora, nel caso in cui il sistema di dissipazione del calore non fosse ben congegnato, il processore potrebbe non superare la frequenza base (ad esempio 3,6 GHz).

La soluzione di raffreddamento è quindi molto importante così come il TDP (Thermal Design Power) del processore.
Come abbiamo visto, il TDP rappresenta la potenza termica dissipata e non la potenza consumata: un processore con TDP di 95W può benissimo avere un consumo energetico di 150W. Il TDP suggerisce che lo specifico processore richiede 95W di raffreddamento per funzionare correttamente alle frequenze riportate nelle specifiche.

Parlando di memoria, i moduli RAM utilizzano solitamente un profilo chiamato XMP nel caso di schede madri con chipset Intel e AMP nel caso di motherboard basate su chipset AMD. Tale profilo permette di utilizzare i moduli di memoria alle prestazioni fissate semplicemente agendo su un’apposita impostazione a livello di BIOS.

In generale possiamo dire che Intel ha complessivamente puntato sulla densità di transistor e su un design monolitico che alla fine ha iniziato a rivelarsi troppo complicato e costoso da portare sul wafer.
AMD, al contrario, ha adottato la strategia del design MCM alla quale la società di Santa Clara aveva comunque guardato per un breve periodo in passato: l’Intel Pentium D e il Core 2 Quad sono due esempi multi-chip. Il primo è l’equivalente di due Pentium 4 a 64 bit affiancati e interconnessi mentre il secondo è l’equivalente di due Core 2 Duo uniti per formare un chip quad core.

Un design di tipo MCM semplifica e facilita il processo di produzione e la traduzione del design sul wafer migliorando il tasso di successo per wafer, riducendo i costi e aumentando la capacità di produzione con lo stesso numero fisso di wafer al giorno, alla settimana o al mese. Produrre due chiplet con 8 core ciascuno non è la stessa cosa che modellare un processore monolitico a 16 core, cosa quest’ultima più complessa e rischiosa.

AMD ha adottato l’unità CCX (CPU Complex o Core Complex), composta da quattro core e 8 MB di cache L3, e l’ha usata per creare processori con quattro, sei, otto e più core.
Con Zen 2 gli ingegneri dell’azienda di Sunnyvale hanno portato all’esterno l’unità I/O creando un’unità chiplet o CCD a sua volta basata su due CCX.
La struttura, che vede l’utilizzo di 8 core e 16 MB di cache L3 per chip di silicio, è stata mantenuta da AMD anche nell’architettura Zen 3 seppur con alcuni rilevanti cambiamenti.

Intel ha mantenuto il design monolitico anche negli Alder Lake ma ha introdotto l’approccio ibrido al quale abbiamo già fatto riferimento in precedenza.

In generale, comunque, va detto che alcuni processori Intel e AMD più vecchi possono ancora fornire buone prestazioni se configurati correttamente. In ultima analisi, quando si tratta di scegliere un processore e di conseguenza la scheda madre, sono le reali esigenze dell’individuo che contano davvero.

“Equivalenze” tra i processori Intel e AMD

Limitandoci ad esaminare soltanto le ultime generazioni di processori Intel e AMD possiamo fornire qualche dato di carattere generale:

– Intel Core 10000. Con i suoi processori di decima generazione Intel ha aumentato le frequenze, il numero di core e thread pur mantenendo invariato il valore IPC rispetto alla precedente offerta.
I Core i3 sono passati a quattro core e otto thread ponendosi in competizione con i Ryzen 3 3000; i Core i5 sono passati a 6 core e 12 thread misurandosi con i Ryzen 5 3000; i Core i7 dispongono di 8 core e 16 thread ponendosi in sfida con i Ryzen 7 3000; i Core i9 hanno 10 core e 20 thread avvicinandosi al Ryzen 9 3900X.

– Intel Core 11000. L’era Tiger Lake ha permesso alla società di Santa Clara di aumentare il valore IPC pur non riuscendo a spuntarla sulla serie Ryzen 5000 di AMD che offre prestazioni leggermente migliori in single thread ed è molto più performante in multi threading.
Inoltre, se da un lato Intel non va oltre gli 8 core fisici e 16 thread nella migliore configurazione, AMD raggiunge 16 core e 32 thread.
Un Core i5 11600K è più o meno equivalente al Ryzen 5 5600X mentre il Core i9 11900K è alla pari con il Ryzen 7 5800X.

– Intel Core 12000. Come brevemente spiegato in precedenza, con gli Alder Lake di dodicesima generazione Intel si è ripresa lo scettro in single thread superando i Ryzen 5000. Allo stesso tempo i processori di questa generazione hanno fatto registrare prestazioni in multi threading davvero interessanti. Anche i prezzi sono finalmente più aggressivi.
Un modello quale il Core i5-12400F fa evidenziare prestazioni simili a un Ryzen 5 5600X mentre il Core i5-12600K se la gioca con il Ryzen 7 5800X.
Un processore come il Core i7-12700K è leggermente meno performante del Ryzen 9 5900X mentre il Core i9-12900K è quasi equiparabile in termini prestazionali a un Ryzen 9 5950X.

– AMD Ryzen 9. Al momento della presentazione dei Ryzen 9 non c’era alcun processore Intel in grado di competere con una configurazione fino a 16 core e 32 thread.
Con l’arrivo della serie Comet Lake-S, Intel ha lanciato il suo Core i9 10900K, un chip con 10 core e 20 thread: tuttavia non si è mostrato all’altezza del Ryzen 9 3900X con 12 core e 24 thread.
I Rocket Lake-S di Intel non hanno aumentato il numero massimo di core e thread (anzi, il loro numero è stato ridotto) mentre è con gli Alder Lake-S che la società guidata da Pat Gelsinger è riuscita a competere con il Ryzen 9 senza problemi.
Il Ryzen 9 5950X di AMD rimane tuttavia il processore multi-threaded più potente della sua classe.

– HEDT e serie AMD Threadripper. La più recente serie di processori AMD Threadripper 3000 ha permesso ai tecnici dell’azienda di Lisa Su un marcato aumento del valore IPC. Grazie a un maggior numero di core e thread (rispettivamente fino a 64 e 128) i Threadripper sono diventati i più potenti nella loro classe lasciando la corona soltanto al recente Threadripper Pro 5000 basato su architettura Zen 3.

Limitandoci al mercato generalista, in termini di prestazioni i primi processori più potenti in assoluto sono i seguenti:

– Migliori processori per performance in multi threading

• Ryzen 9 5950X
• Core i9-12900K
• Core i9-12900KF
• Ryzen 9 3950X
• Core i7-12700KF
• Core i7-12700K
• Ryzen 9 5900X

– Migliori processori per performance in single thread

• Core i9-12900KF
• Core i9-12900K
• Core i7-12700KF
• Core i7-12700K
• Core i5-12600KF
• Core i5-12600K

Perché nel primo caso abbiamo inserito 7 processori e nel secondo 6? Perché rispetto agli altri che il mercato attualmente offre il gap prestazionale in multi thread e single thread si fa marcato.

I migliori processori per rapporto potenza-prezzo

Di seguito proponiamo un breve elenco dei processori Intel e AMD che assicurano un rapporto potenza-prezzo davvero incoraggiante.
Nel caso di Intel i processori con il suffisso “F” sono quelli che dispongono di una GPU integrata che non è utilizzabile: è stata infatti disabilitata dal produttore. Perché? Perché la sezione grafica integrata presentava difetti. Rispetto a quanto avvenuto qualche anno fa oggi il quadro è radicalmente mutato e i processori “F”, sempre che non si abbia bisogno di una GPU integrata, possono rappresentare per molti una buona occasione d’acquisto.

I processori senza un’unità grafica integrata (iGPU) tendono ad avere un miglior rapporto potenza-prezzo ma se state cercando un processore con una iGPU per esempio per l’uso in ufficio dovete considerare che ciò avrà un costo extra. Nella maggior parte dei casi, se siete interessati al gaming, è ovviamente meglio acquistare una scheda grafica dedicata e risparmiare qualcosa sul processore.

• Core i3-12100F, 4 core, 4 thread, 3,3-4,3 GHz, 116 euro
• Core i3-10100F, 4 core, 8 thread, 3,6-4,3 GHz, 79 euro
• Core i5-10400F, 6 core, 12 thread, 2,9-4,3 GHz, 133 euro
• Core i5-12400F, 6 core, 6 thread, 2,1-4,4 GHz, 189 euro
• Core i5-11400, 6 core, 12 thread, 2,6-4,4 GHz, 177 euro
• Core i3-10100, 4 core, 8 thread, 3,6-4,3 GHz, 105 euro
• Core i5-12600KF, 10 core, 10 thread, 3,7-4,9 GHz, 283 euro
• Core i5-12400, 6 core, 6 thread, 2,1-4,4 GHz, 208 euro
• Core i5-12600K, 10 core, 10 thread, 3,7-4,9 GHz, 305 euro
• Core i5-11600KF, 6 core, 12 thread, 3,6-4,9 GHz, 215 euro
• Ryzen 5 5600G, 6 core, 12 thread, 3,9-4,4 GHz, 220 euro
• Ryzen 5 5600X, 6 core, 12 thread, 3,7-4,6 GHz, 240 euro
• Ryzen 7 5700G, 8 core, 16 thread, 3,8-4,6 GHz, 300 euro
• Ryzen 9 5900X, 12 core, 24 thread, 3,7-4,8 GHz , 445 euro
• Core i5-11600K, 6 core, 12 thread, 3,6-4,9 GHz, 235 euro
• Core i7-11700F, 8 core, 16 thread, 2,5-4,9 GHz, 305 euro
• Ryzen 9 5950X, 16 core, 32 thread, 3,4-4,9 GHz, 615 euro
• Core i7-11700K, 8 core, 16 thread, 3,6-5 GHz, 330 euro
• Core i5-11600, 6 core, 12 thread, 2,8-4,8 GHz, 235 euro