Настало время провести новое сводное тестирование процессоров, с использованием обновлённого тестового пакета. Конечно, самым значимым дополнением к предыдущему тестированию можно считать двуядерные процессоры. Но, кроме них, в наш обзор были добавлены разделы, посвящённые платформам AMD Socket 939 и Intel Socket 775.
Конечно, при столь глобальном обзоре возникает вопрос: что изменилось за прошедшие годы и насколько улучшилась производительность? Пессимисты часто указывают, что стандартный текстовый редактор на сегодняшней машине будет работать ничуть не быстрее, чем в 1993 году. Они ошибаются?
Не совсем, но не будем забывать, что за последние десять лет характер использования компьютеров существенно изменился. Сегодня процессор одновременно обрабатывает несколько задач и приложений. В начале 90-х годов для того же самого требовалось несколько специализированных чипов, а сегодня мы воспринимаем многозадачность, как само собой разумеющуюся. Тогда никто даже и не думал о потоковом аудио или видео, но сегодня все эти задачи распространены повсеместно. Хорошим примером можно назвать также интернет-телефонию или видеоконференции. Здесь данные шифруются в реальном времени, а параллельно с этим работают офисные приложения или даже игры. В общем, многое из того, что сегодня воспринимается нами, как само собой разумеющееся, ещё несколько лет назад было недосягаемым для компьютеров.
График увеличения частот процессоров AMD и Intel с 1993 года по сей день. С 1993 до 1999 года средняя тактовая частота увеличилась в десять раз. Затем можно наблюдать спад: за последние четыре года частота даже не удвоилась.
Мы должны понимать, что персональный компьютер сегодня присутствует в нашей жизни почти повсеместно. И немалую роль в этом сыграли две крупные процессорные компании - AMD и Intel. Последняя обычно имела решающее влияние на разработку современных стандартов.
Как насчёт нескольких примеров, иллюстрирующих скорость разработок последних лет? Первый процессор Intel 4004 вышел ещё в 1971 году, при этом он состоял из 2300 транзисторов. Сравните это количество с 230 миллионами транзисторов современного Pentium Extreme Edition 840. Увеличение в 100 000 раз!
Ещё один пример. На площади, которую в то время занимал один транзистор, сегодня можно разместить 5845 транзисторов. А напряжение питания снизилось с 12 В (1971 год) до сегодняшних 1,2 В . И даже это ещё не предел. Транзистор для переключения требует минимальный ток с напряжением 0,7 В.
Проблемы с тепловыделением препятствуют повышению тактовых частот
Вместе с увеличением производительности повышалось и энергопотребление (приведено сравнение 1993 года с сегодняшней ситуацией). С максимальным тепловыделением 130 Вт Intel сегодня потребляет (и выделяет) больше энергии, чем конкурирующие процессоры AMD. До 1999 года обе компании следовали единым технологическим путём, но потом их пути разошлись. Сегодня AMD обогнала Intel по производительности и эффективности потребления энергии.
Внимательный читатель заметит, что гонка тактовых частот у обеих компаний сегодня практически остановилась. AMD и Intel пытаются как-то закамуфлировать этот факт, придумывая загадочные схемы именования процессоров, чтобы скрыть тактовые частоты.
Два года назад мы проводили тест разгона, увеличив тактовую частоту Pentium 4 до 4 ГГц с обычным воздушным охлаждением. Но мы на этом не остановились. При экстремальном охлаждении жидким азотом (проект "5 ГГц") мы смогли получить 5,25 ГГц, а сегодня мировой рекорд составляет около 7 ГГц. Впрочем, обычные пользователи вряд ли смогут получить такие частоты.
В наше время производители чипов сталкиваются с крупной проблемой: при повышении тактовой частоты значительно увеличивается тепловыделение. И ни одна из крупных чиповых компаний так и не смогла пока найти эффективного решения этой проблемы. Вместо этого компании решили в полной мере использовать продолжающуюся миниатюризацию транзисторов, выпустив кристалл с двумя ядрами. Эта технология позволяет более ровно распределить тепло по поверхности процессора, в то же время, обеспечивая большую производительность по сравнению с одноядерными чипами, даже если частота последних будет выше. Конечно, здесь мы имеем в виду современные приложения, оптимизированные под многопоточность.
Пока что барьер 4 ГГц продолжает оставаться недосягаемым. По крайней мере, с учётом сохранения разумного уровня тепловыделения. В конце концов, тепловыделение в 130 Вт требует дорогой и сложной системы охлаждения, которая явно не предназначена для массового рынка. В результате процессор Pentium 4 670 продолжает оставаться лидером по тактовой частоте в лагере Intel. Данная проблема (пока?) не проявляется у процессоров AMD, поскольку их тактовые частоты, а следовательно, и тепловыделение, существенно ниже.
Опять же, позвольте привести наглядный пример. 12 лет назад, в 1993 году, процессор Pentium 60 использовал крошечный кулер. Сегодня же можно встретить огромные системы охлаждения весом с килограмм, которые гудят как пылесос. Если тенденция будет продолжаться, то не достигнут ли кулеры размера автомобильного радиатора?
Иллюстрация говорит гораздо лучше слов. На переднем плане показан процессор Pentium Overdrive из далёкого 1993 года, дополненный кулером. На фоне находится "всего лишь" стандартный кулер Pentium 4 2005 года. Стоит ли ожидать в будущем кулеров ещё большего размера?
Факты и цифры: эволюция производительности
Эволюция процессоров за период с 1993 по 2005 год поражает воображение. Тактовые частоты взлетели с 60 МГц (Pentium 60) до 3800 МГц (Pentium 4 670) - увеличение в 63 раза! То же самое касается увеличения объёма памяти. Сегодня компьютеры даже начального уровня обладают объёмом памяти, сравнимым с high-end жёсткими дисками в 1993 году. Но подобное увеличение тактовой частоты и объёма памяти не приводит к пропорциональному увеличению производительности, поскольку и накладные издержки тоже возросли. В любом случае, на производительность современных процессоров вряд ли приходится жаловаться. Скажем, в 1993 году на преобразование CD в MP3 уходило пять часов, а сегодня та же самая задача выполняется меньше, чем за пять минут.
Привести ещё одно сравнение? В середине девяностых самые скоростные компьютерные сети передавали данные со скоростью 10 Мбит/с (в полудуплексном режиме). Сегодня даже беспроводные сети обеспечивают пиковую теоретическую скорость 54 Мбит/с и выше, используя передачу на нескольких частотах. А скорость проводных сетей достигла 1 Гбит/с. То есть скорость передачи данных между двумя компьютерами сегодня превысила уровень скорости компьютерных шин каких-то десять лет тому назад. Подсистема памяти старого доброго Pentium 60 передавала данные со скоростью 40 Мбайт/с. Гигабитная сеть Ethernet сегодня передаёт данные в два раза быстрее.
3,5" дисковод: последний "динозавр"
Но один компонент в современном компьютере так и не поддался инновациям. Конечно, мы имеем в виду 3,5" дисковод. Изначально его разработала Sony, но затем он быстро стал стандартной функцией IBM-совместимых ПК (помните, когда так говорили?) Дисковод - единственный компонент ПК, доживший в неизменном виде до сего времени. Он прожил 18 лет, работает со скоростью вращения 360 об/мин, а скорость передачи данных составляет 34 кбайт/с. Опять же, позвольте взглянуть на эти параметры с современных позиций. Передача файла на сервер, находящийся за 10 000 километров, выполняется в три раза быстрее, чем считывается информация с дискеты. Но, несмотря на всё это, дисководы до сих пор живут.
Эффективность энергопотребления (производительность на ватт)
График производительности на ватт процессоров AMD с 1993 года. Как можно видеть, этот параметр значительно возрос.
Тот же самый график для процессоров Intel с 1993 года. Впрочем, графику не следует всецело доверять, поскольку значительное увеличение тактовой частоты не всегда даёт пропорционально высокую производительность. Но в случае AMD мы видим заметный резкий рост соотношения производительности на ватт.
Зачем конечному пользователю нужны высокие тактовые частоты, если при этом ему придётся бороться с огромным тепловыделением? В свете растущих цен на энергию возник новый стандарт оценки, а именно производительность на ватт (напомним, что в ваттах оценивается мощность тепловыделения/энергопотребления).
Долгое время для оценки производительности использовали уравнение "тактовая частота = производительность" или схожие формулы. Если оценивать производительность по тактовой частоте, то в 1993 году Pentium 60 давал 6 МГц на ватт. Для сравнения, современный Pentium 4 на 3,8 ГГц обладает эффективностью 33 МГц на ватт.
На наших графиках продвижение наглядно заметно. С 1995 года производительность процессоров существенно возросла по отношению к тепловыделению. В любом случае, сегодня нельзя отрицать тот факт, что процессоры AMD работают более эффективно по сравнению с процессорами Intel, особенно если посмотреть на двуядерные версии. AMD не пришлось существенно снижать тактовые частоты по сравнению с одноядерной версией. Intel, с другой стороны, была вынуждена ограничить максимальную тактовую частоту двуядерных процессоров 3,2 ГГц, и сегодня двуядерный процессор на частоте 3,8 ГГц вряд ли возможен.
Опять же, некоторые скажут, что сегодня приложения не готовы к двуядерным процессорам. Конечно, с этим можно согласиться. К сожалению, ситуация не изменится в сколько-нибудь ощутимом будущем, так что нам придётся ждать, пока приложения не будут оптимизированы под многопоточность.
Развитие процессоров (обновление)
Линейка Pentium 4 600
| Линейка Pentium 4 600 |
|
SSE3, TM2, HT, C1E, XD, EMT64 |
Всего лишь через три месяца после выхода Pentium 4 570 на 3,8 ГГц, самого скоростного процессора линейки 500, произошло важное обновление: вышла линейка 600, базирующаяся на том же ядре Prescott, но обладающая удвоенным размером кэша L2. Самым быстрым процессором в этой линейке стал Pentium 4 660 на частоте 3,6 ГГц.
Кристалл линейки 600 процессоров Prescott занимает 135 квадратных миллиметров.
Кроме того, линейка 600 с самого начала получила в своё распоряжение технологии EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology), XD, EM64T и TM2 (Thermal Monitor 2). А линейка 500 получала эти технологии по капле и со временем. В линейке 600 была также улучшена и работа Hyper-Threading. Наконец, нельзя не приветствовать валидацию Intel памяти DDR2 с задержкой CAS 4,0 такта.
В то же время, технология Thermal Monitor 1, введённая вместе с первой итерацией ядра Prescott, была заменена намного более интеллектуальной версией 2. Теперь компьютер может продолжать нормально работать при перегреве, в отличие от Thermal Monitor 1, когда для охлаждения процессора пропускались такты. Технология Thermal Monitor 2 в случае перегрева просто снижает внутреннюю тактовую частоту CPU. Поэтому, хотя тактовая частота и снижается, падение производительности оказывается более плавным и не вызывает характерных "рывков".
Принцип работы Thermal Monitor 2: тактовые импульсы TM2 продолжают оставаться стабильными, в отличие от TM1.
Если покупатель желает узнать, какие функции поддерживает процессор, он может сделать это по последним пяти цифрам кода, который находится на коробке с процессором. К примеру, код SL836 указывает на 90-нм техпроцесс, поддержку технологии Hyper-Threading, совместимость с платформой 04B и поддержку 64-битных вычислений.
Здесь находится код продукта.
Здесь указана совместимость с платформой 04A или 04B (они имеют разные требования по энергопотреблению).
Номер SL-SPEC на распределителе тепла процессора отчётливо виден через небольшое пластиковое окно.
Несмотря на большой кэш L2 размером в 2 Мбайт, линейка 600 не даёт ощутимого прироста производительности. И проблема здесь кроется в увеличении задержек кэша большего размера. В итоге средний прирост производительности процессора линейки 600 по сравнению с эквивалентной моделью линейки 500 примерно соответствует разнице в частоте 200 МГц. Да и то он касается, главным образом, приложений, которые получают преимущество от кэша большего размера, например от игр.
После выхода Pentium 4 660 наступило довольно длительное затишье. Только через семь месяцев, в сентябре 2005, года Intel выпустила 3,8-ГГц Pentium 4 670.
Два ядра вместе: линейка Pentium D 800
| Линейка Pentium D 800 |
|
SSE3, TM2, C1E, XD, EMT64 |
В апреле 2005 года в нашу лабораторию поступил первый двуядерный процессор Intel. Как мы полагаем, Intel решилась на этот шаг, чтобы анонсировать двуядерные процессоры раньше AMD, прекрасно зная, что обеспечить массовые поставки раньше конкурента компания не сможет.
С выходом Pentium D были объявлены и новые чипсеты: i945D и i955X.
230 миллионов транзисторов, 206 мм², техпроцесс 90 нм.
Довольно давно ходили слухи, что новый чип будет называться Pentium 5, но они оказались ошибочными. Intel просто заменила цифру в названии Pentium 4 на букву "D" (от dual-core/двуядерный). Так и родилось название "Pentium D".
Intel вновь решила придерживаться системы модельных номеров, дав флагману название 840.
Благодаря технологии Intel Hyper-Threading, пользователь получает четыре виртуальных процессора.
Хотя двуядерный процессор получил новое кодовое название Smithfield, подразумевающее полностью новый дизайн, в действительности этот CPU использует два ядра Prescott с кэшем L2 объёмом 1 Мбайт (каждое). Никаких дополнительных функций, вроде нового набора инструкций, введено не было. Более того, обычный Pentium D потерял поддержку технологии Hyper-Threading: она стала эксклюзивной функцией Extreme Edition. Собственно, поддержка Hyper-Threading стала единственным различием между Pentium D и Pentium EE линейки 800, за исключением того, что последний позволяет свободно выбирать множитель. Во всём остальном EE базируется на модели 840 и работает на 3,2 ГГц.
Подобно двухпроцессорным системам Intel Xeon, два ядра связаны между собой через шину FSB. Поскольку шина работает относительно медленно (всего 200 МГц, 800 МГц QDR - при учетверённой скорости передачи за такт), а тактовая частота процессора составляет 3,2 ГГц, итоговая производительность оказалась разочаровывающей. Причина столь низкой тактовой частоты кроется в очень высоком тепловыделении (до 130 Вт). Подобное значение нагружает современные системы охлаждения до предела. Впрочем, Intel как-то попыталась решить проблему, увеличив диаметр медного сердечника ядра радиатора.
Чтобы выжать чуть больше производительности из линейки 600, Intel с платформой 945/955 подняла частоту памяти до DDR2 667 (333 МГц). Но, несмотря на этот шаг, линейка 800 работает с памятью на 5% медленнее одноядерных предшественников, так как оба ядра совместно используют FSB.
"Прожорливость" двух ядер привела к появлению нового гнезда питания для процессора. Поэтому 8-контактная вилка питания, раньше встречавшаяся только у серверных систем, теперь появилась и на рабочем столе. Конечно, это воодушевило продавцов компьютеров, поскольку теперь покупатель вынужден приобретать не только новый процессор, но и новый блок питания стандарта ATX 12V 2.2.
Так как до сих пор лишь небольшая часть программного обеспечения способна использовать все преимущества двух ядер процессора, они сегодня не очень привлекательны для потребителей. Действительно, как показали наши тесты, Pentium 4 на ядре Northwood с возрастом два года обеспечивает практически идентичную производительность на однопоточных приложениях. Двуядерный Pentium способен показать себя в полной красе только на специализированных приложениях вроде кодировщика MainConcept или профессиональных программ. Кроме того, Pentium D хорошо подходит для систем, где одновременно выполняется несколько задач.
Как показало тестирование в лабораториях THG, даже ранние образцы процессора можно было разогнать до 4 ГГц, так что перспективы роста есть. Но, конечно, ограничивающим фактором является высокое тепловыделение, поскольку оно приводит к сильному нагреву небольшой площади процессора. Для подобного тепловыделения уже не обойтись без профессиональных систем водяного охлаждения, использующих два больших теплообменника с активным обдувом.
| РЕКЛАМА ПО ТЕМЕ |  |
Поиск 
| Новости
| Видеокарты
| Процессоры
| Материнские платы
| Мониторы
| Аудио/видео
| HDD и CD/DVD
| Собери сам
| Игры
| Софт
| Домашний ПК
