Сводное тестирование 77 процессоров: сезон 2005/2006 – THG.RU

Обновление сводного тестирования: двуядерные процессоры

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.

Первый шаг эволюции: первый процессор Intel 4004, увидевший свет в 1971 году. Он использовал 2300 транзисторов, работал от напряжения 12 В и мог адресовать до 640 байт памяти. Ему не требовалось никакого радиатора.

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

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

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.

Extreme Edition: экстремальная производительность?

За процессор Pentium Extreme Edition 840 придётся выложить $1100.

Extreme Edition легко разогнать до 4 ГГц, но при наличии мощной системы охлаждения.

Производительность Extreme Edition с Hyper Threading, который стоит на 40% дороже не экстремального “собрата”, не впечатляет. Максимум, что вы получите, это 7% прирост на очень небольшом числе тестов, вроде кодировщика MainConcept. В зависимости от приложения, EE может работать даже медленнее Pentium D, что подтверждают наши тесты Windows Media Encoder 9, где падение составляет 2%.

В результате, единственным преимуществом Extreme Edition является разблокированный множитель, а также более сбалансированная производительность при одновременной работе нескольких потоков. Однако это довольно редкий сценарий для настольного окружения.

Благодаря поддержке Hyper-Threading, пользователь получает в своё распоряжение четыре виртуальных процессора.

Когда два года назад вышел первый процессор Extreme Edition, он обеспечивал дополнительную производительность. Действительно, Extreme Edition работал примерно на 10% быстрее – почти в каждом приложении! Теперь процессор уже не такой яркий. Реальный прирост производительности выявить очень трудно, но вот увеличение цены на 40% видно очень наглядно.

Сильные стороны Extreme Edition видны в классических приложениях для рабочих станций вроде 3D Studio Max, Lightwave, Solid Works и других. Однако потенциальным покупателям мы рекомендуем всё же брать двухпроцессорные системы, поскольку два одноядерных Xeon с поддержкой Hyper-Threading с удвоенным количеством кэша L2 обойдутся примерно на 35% дешевле, не говоря уже о том, что такая система будет быстрее. Даже если приплюсовать цену двухпроцессорной материнской платы, вы всё равно потратите меньше, чем на высокопроизводительную плату для рабочей станции (см. наш соответствующий материал).

Высокое тепловыделение до 130 Вт

Джеймс Ватт, изобретатель парового двигателя, получил “в наследство” название физической единицы.

В ответ на проблемы с тепловыделением, Intel разработала две новых спецификации для питания процессоров, которые затрагивают, прежде всего, стабилизаторы фиксированного напряжения, присутствующие на материнских платах. Спецификация Voltage Regulator Module Specification (VRM-Spec) для Socket LGA 775 существует в двух версиях, а именно: 9.1 и 10.1, причём они отличаются по максимальному энергопотреблению.

Производитель материнских плат Gigabyte является единственной компанией, которая для соответствия VRM-Spec 9.1 использует дополнительную карту. Gigabyte называет эту карту U-Plus DPS (Dual Power System, система двойного питания).

Модуль U-Plus DPS от Gigabyte, соответствующий VRM-Spec 9.1.

Технические данные спецификации VRM 9.1 из Intel Design Guide.

В следующей таблице приведён список тепловых пакетов различных линеек CPU. Обратите внимание, что двуядерные процессоры имеют тепловой пакет до 130 Вт, несмотря на одинаковый номер PRB.

Чтобы снизить затраты, многие производители материнских плат разрабатывают продукты, соответствующие лишь VRM Spec 9.1. Эти платы не способны справиться с поставкой необходимого тока процессору, принадлежащему к высокопроизводительному классу.

Будьте осторожны: некоторые дешёвые материнские платы поддерживают совместимость с платформами только класса 04A. Производители указывают уровень совместимости в технической документации продукта. В данном примере поддерживаются обе спецификации 04A и 04B.

Для защиты стабилизаторов напряжения материнской платы от чрезмерной нагрузки Intel ввела Performance Requirement Bit (PRB). Перегрузка произойдёт, если в сокет установить высокопроизводительный процессор. PRB определяется в спецификации VRD (Voltage Regulator Down), которую Intel разработала для защиты модулей стабилизации напряжения на материнских платах.

Именно это должна предотвратить спецификация VRD: стабилизаторы фиксированного напряжения на материнской плате просто сгорели.

С помощью специальной схемы, описанной спецификацией VRD, при чрезмерном нагреве стабилизаторов напряжения выставляется бит Performance Bit (ForcePR#). Он заставляет процессор переключаться на множитель 14x, снижая энергопотребление. Вместе с тем стабилизаторы снижают и напряжение питания.

Intel даёт пример, как производители материнских плат могут реализовать схему защиты (Force PR#) на своих платах.

Если сравнить технические спецификации Pentium 4 линеек 500, 600 и 800, то можно выделить некоторые интересные факты.

В линейке 800 сигнал FORCEPR заставляет подавать на ножку 6AK (помечена красным) множитель 14x.

Что интересно, у линеек 500 и 600 эта ножка зарезервирована.

Socket 775: Intel Pentium 4, Pentium D и Pentium EE

Для тестирования процессоров Socket 775 мы использовали материнскую плату Gigabyte 8I955X-Royal на чипсете Intel 955X. Она поддерживает максимальную частоту памяти DDR2 1066 (при FSB 1066).

Плата: Gigabyte 8I955X Royal (Intel 955X)

Память: двухканальная DDR2-533 до 1066 (PC4300 до PC8500)

Материнская плата MSI 945P Platinum на основе чипсета Intel 945D стала нашей платформой для тестирования процессоров линеек 500 и 600, а также Extreme Edition.

Плата: MSI 945P Platinum (Intel 945P)

Память: двухканальная DDR2-533 и 800 (PC4300 до PC6400)

Ссылки на статьи:

• Pentium 4 Extreme Edition 3,46 ГГц (предварительный обзор)
• Pentium 4 Extreme Edition 3,46 ГГц (финальный обзор)
• Pentium 4 570
• Pentium 4 660, 650 и Pentium 4 EE 3,73 ГГц
• Pentium D 840 и Extreme Edition 840

Проблемы платформы AMD

Так как AMD больше не производит чипсетов для настольных ПК, ей приходится опираться на партнёрство с другими компаниями. И список партнёров впечатляет, поскольку в него входят такие компании, как ALi/ULi, ATi, nVidia, SiS и VIA.

Сегодня лидером в сфере чипсетов AMD можно назвать компанию nVidia, и именно поэтому она стала самым близким и важным партнёром AMD. VIA, с другой стороны, в прошлом успела разозлить как потребителей, так и производителей материнских плат, поскольку её чипсеты имели ряд проблем. ATi не смогла оперативно представить настольные чипсеты для AMD, и именно поэтому анонсированные модели, по большей части, так и не появились на рынке.

В результате компания AMD пережила довольно трудные времена, пытаясь представить стабильную и заматеревшую платформу. В самом деле, если даже судить по нашему опыту, тестовые образцы чипсетов не всегда работали без проблем. В некоторых случаях продукты даже на момент официального выхода не обеспечивали стабильную работу, постоянно “вылетая”. Некоторые продукты, вроде VIA PT880 Pro, которую мы протестировали в январе 2005, так никогда и не смогли сыграть важную роль на рынке.

Вообще, в идеале здесь неплохо было бы увидеть такое же полное решение, которое предлагает Intel. Мы имеем в виду процессоры и чипсеты от одного производителя, полностью протестированные и валидированные на совместную работу. Тогда можно было бы обойти ряд сложных проблем между CPU и остальной платформой.

С выпуском платформы Socket 939 были объявлены три чипсета:

• NVIDIA nForce 3;
• SiS 755 / SiS 756;
• Via K8T800.

Из троих только nVidia получила широкое рыночное признание. Конечно, в этой индустрии с очень короткими продуктовыми циклами, как только один из производителей получит большую рыночную долю, так следующий уже готов сразу же её отобрать.

В октябре 2004 года, благодаря новейшему чипсету nVidia nForce 4, AMD перешла на технологию PCI Express. Опять же, платформа получила впечатляющий старт, однако в рознице платы появились лишь через некоторое время после объявления. Кроме того, ряд производителей плат выпустили несколько версий, прежде чем получили стабильный продукт, в полной мере использующий возможности чипсета. Но сегодня nForce 4 можно назвать самой стабильной платформой для AMD, и мы можем подтвердить этот вывод отсутствием проблем во время нашего стрессового тестирования.

Пока платформа AMD не использует память DDR2, поскольку интерфейс памяти встроен в процессор, и его нельзя модернизировать. Но благодаря очень высокой производительности подсистемы памяти DDR400 на сегодня такой потребности нет. В конце концов, AMD смогла получить 95% от теоретических 6,4 Гбайт/с на двухканальном интерфейсе памяти Athlon 64.

Проблемы AMD с кодовыми названиями

AMD производит большое число процессоров для платформы Socket 939 с восемью различными ядрами (каждое имеет своё кодовое название). Технологически они отличаются тремя важными факторами: техпроцессом производства, размером кэша L2 и поддержкой набора инструкций SSE3, которую AMD ввела в свои процессоры в мае 2005 года.

Когда изменяется техпроцесс производства или добавляется новая функция, это не отражается в названии процессора. К примеру, Athlon 64 3500+ на рынке существует без расширений SSE3, а также и с ними, при этом он есть в 90-нм и 130-нм вариантах. Другими словами, потребитель может получить ядро Clawhammer, Newcastle, Winchester или Venice, покупая одну и ту же модель процессора. И в этом есть определённые проблемы, поскольку разные версии существенно различаются производительностью и тепловыделением.

Так как покупатели желают знать, какое ядро используется в том или ином процессоре, продавцам пришлось поступить по-своему и размещать рядом с моделью кодовое название ядра. Данный пример наглядно показывает, как можно запутать покупателя при выборе процессора, и как сложно продавцам эффективно продвигать продукты.

Чтобы помочь покупателям идентифицировать процессор, продавцам приходится указывать кодовое название рядом с модельным номером.

В прошлом в розничные каналы иногда попадали процессоры AMD с перебитой маркировкой. В ответ на это производитель пошёл собственным путём, защищая интересы покупателей оригинальных процессоров AMD. Коробочные версии процессоров в нижнем левом углу имеют специальную голограмму.

AMD описывает, как проверить аутентичность голограммы. Как объясняется, при просмотре под разными углами на голограмме выводится разная информация.

AMD Athlon 64 и Sempron для Socket 754

Для тестирования процессоров Socket 754 мы выбрали материнскую плату Epox EP-8NPA-SLI.

Эта материнская плата стала одной из первых, предложивших чипсет nForce 4 для данного сокета.

Плата: Epox EP-8NPA-SLI (nVidia nForce 4 SLI)

Память: одноканальная DDR400 (PC3200)

При анонсе Athlon 64 были объявлены три версии процессоров для Socket 754: оригинальное ядро Clawhammer с 1 Мбайт кэша L2; то же самое ядро с урезанным в два раза кэшем; а также ядро Newcastle с 512 кбайт кэша L2 и меньшей площадью поверхности кристалла. В начале 2005 года к ним присоединился Sempron с кэшем L2 всего 256 кбайт.

Все процессоры для Socket 754 работают с одноканальным интерфейсом памяти DDR400, в результате чего на практике максимальная скорость передачи составляет 3 Гбайт/с. При этом объём памяти больше 1 Гбайт часто бывает проблематично установить. Процессоры работают с 200-МГц каналом Hyper Transport, максимальное тепловыделение составляет 89 Вт, а тактовая частота меняется от 1,8 ГГц до 2,4 ГГц. Для данного сокета дальнейшее увеличение частоты не планируется. Среди доступных чипсетов можно назвать nVidia nForce 3 150/250, VIA K8T800 и 755FX от SIS.

Socket 754 оснащён только одноканальным интерфейсом памяти. Поэтому при расширении памяти возникают проблемы.

Открытый AMD Athlon64 3400+ с размером ядра 17,5 x 11,5 мм.

С выходом Athlon64 3700+ Socket 754 предан забвению после двух лет существования.

Socket 754: AMD Athlon64, Sempron

Плата: Asus K8N-E Deluxe (nForce 3 250 Гбайт)

Память: DDR400 (PC3200)

Asus K8N-E Deluxe на чипсете nForce 3 250GB.

Для пользователей с небольшим бюджетом доступен 90-нм степпинг E3 Sempron. Показана 128-кбайт версия.

Перед нами более дорогая версия E6 процессора Sempron. Он поддерживает 64-битную технологию.

Статьи по теме:

• Athlon64 3700+
• Athlon64 3400+
• Athlon64 3200+

Голограмма на оригинальной упаковке AMD 3800+.

Наклейка гарантирует, что коробку не открывали.

В следующей таблице показаны доступные на рынке ядра, а также указано и то, чем они отличаются друг от друга.

AMD Athlon 64 и Sempron для Socket 754, продолжение

Сначала появилось ядро Clawhammer (CG), которое было перенесено с Socket 940. Оно обеспечило основу для чипов FX-53 и FX-55, а также содержало 1 Мбайт кэша L2. Последний процессор на этом ядре – Athlon 64 4000+.

Сравнение между FX-53 и 4000+ всегда оказывалось весьма странным. Хотя два процессора полностью идентичны, версия FX стоит на 15% дороже. Единственным отличием FX является разблокированный множитель, который у стандартного Athlon 64 можно только понизить. Это относится ко всем процессорам для Socket 939.

Чтобы повысить выход годных чипов, а также представить менее дорогие процессоры, AMD выпустила Athlon 64 с модельными номерами 3400+ и 3500+, у которых половина кэша выключена. В итоге появилось кодовое название ядра Clawhammer-512 (C0). Кроме сниженного размера кэша, степпинг ядра C0 Clawhammer-512 по-прежнему базируется на первом FX-51, выпущенном для платформы Socket 940.

У нового ядра с обновлённым степпингом Newcastle (CG) улучшилась совместимость с памятью. Ядро было разработано с учётом 512 кбайт кэша L2, но использовалось оно только в Athlon 64 3000+, 3200+, 3500+ и 3800+.

В ноябре 2004 года, через девять месяцев после Intel, AMD перешла на 90-нм технологию. AMD представила новые и очень впечатляющие процессоры с кодовым названием Winchester (D0), но изначально они позиционировались на нижний сегмент рынка. Поэтому новое ядро появилось в моделях Athlon 64 3000+, 3200+ и 3500+. Но технологию ни в коем случае нельзя называть дешёвой. Нам понравилось выражение лиц инженеров Intel, когда они измерили энергопотребление 90-нм процессора AMD и поняли, что даже при полной нагрузке процессор потребляет всего 31,4 Вт. Это означает, что AMD смогла уменьшить энергопотребление на 44% при прежней тактовой частоте. Дальнейшие измерения, которые мы провели на специально подготовленной материнской плате, показали, что в режиме бездействия энергопотребление составляет всего 11,1 Вт.

Но нас ждали ещё более приятные новости. При включении функции Cool & Quiet, когда частота падает до 800 МГц, процессор потребляет всего 3,2 Вт! Вскоре за Winchester последовал степпинг Venice, добавивший поддержку SSE3 и ещё больше уменьшивший энергопотребление.

Затем почти полгода на фронте AMD царило затишье. Но потом наступила буря. В мае 2005 года компания выпустила двуядерную технологию. В отличие от Intel, AMD смогла наладить поставку процессоров достаточно быстро после объявления, хотя и в небольших количествах. Но в магазинах процессор найти было можно. Следующий сюрприз был обнаружен достаточно быстро. Получилось, что AMD, в отличие от Intel, не пошла на какие-то компромиссы при выпуске двуядерных чипов. 90-нм технология производства с использованием SOI (кремний на диэлектрике) и низкое тепловыделение привели к тому, что двуядерные процессоры смогли заработать практически на той же частоте, что и их одноядерные варианты.

Хотя процессор X2 снаружи ничем не отличается, он содержит два ядра.

Когда процессор поступил в лабораторию THG, утилита CPU-Z не признала в нём X2.

Новая версия CPU-Z отображает правильную информацию.

Под распределителем тепла находятся два ядра, которые работают на максимальной тактовой частоте 2,4 ГГц. AMD назвала первое двуядерное ядро Toledo (E6) и добавила к названию процессора суффикс “X2”, указывающий на двуядерную технологию. Первые две модели Athlon 64 X2 получили номера 4800+ и 4400+, каждое с 1 Мбайт кэша L2 (на ядро). Что касается производительности, то двуядерные процессоры AMD обогнали предложения Intel. Это, помимо прочего, обусловлено тем, что AMD связывает два ядра по интерфейсу Hyper Transport. В итоге падение производительности в однопоточных окружениях – если сравнить с одноядерным процессором на той же тактовой частоте – оказалось меньше, чем у Intel Pentium D. В наших тестах двуядерных процессоров с четырьмя приложениями X2 показал прирост производительности на 24% по сравнению с Intel. В играх чип AMD смог в ряде случаев обогнать Pentium D 840 на 47%!

У степинга E6 AMD добавила к процессору ещё одну функцию, а именно, набор инструкций SSE3, который изначально появился у ядра Intel Prescott. Что интересно, Athlon 64 не получает такого прироста от дополнительных инструкций, как процессоры Intel. Мы полагаем, что это можно связать с инструкциями MMONITOR и MWAIT, которые используются для связи между потоками. Поскольку ядро X2 не поддерживает технологию Hyper-Threading, то и данные инструкции отсутствуют. При 110 Вт максимальное тепловыделение на 15% ниже, чем у Intel Pentium D.

Кроме того, двуядерные процессоры AMD сегодня доступны с модельными номерами 4600+, 4200+ и 3800+, все из которых имеют 512 кбайт кэша L2 (на ядро). Вместо отключения части кэша AMD производит эти процессоры с уменьшенным ядром. Размер ядра снизился со 199 мм² у Toledo до 147 мм². AMD назвала новое ядро Manchester (E4).

Благодаря сравнительно небольшому размеру, процессоры Manchester обладают тепловым пакетом всего 89 Вт. Хотя ядро получило другой степпинг (E4), оно имеет те же улучшения и функции, что и ядро Toledo.

Через месяц после выпуска двуядерной технологии AMD представила несколько новых одноядерных процессоров. С появлением San Diego (E4) в одноядерную линейку был добавлен набор инструкций SSE3. Ядро E4 полностью идентично “половинке” ядра Toledo. Назвав 2,8-ГГц процессор “Athlon 64 FX-57”, AMD смогла обогнать Intel Pentium Extreme Edition 840 больше, чем на 30%. Несмотря на более высокую производительность, новый процессор AMD примерно на 10% дешевле конкурента от Intel. Ядро San Diego также можно найти в Athlon 64 FX-55, 4000+ и 3700+.

Быстрее Intel: лидер по производительности FX-57.

Начиная с июня, рынок недорогих процессоров тоже смог использовать преимущества технологии SSE3 – после анонса ядра Venice, которое вышло в степпингах E3 и E6, при этом ядро используется моделями 3800+, 3500+, 3200+ и 3000+. Впрочем, эти процессоры имеют только 512 кбайт кэша L2. Благодаря 90-нм технологии, этот процессор может использоваться для сборки мощных и тихих компьютеров.

Для тестов Athlon 64 и FX мы использовали материнскую плату Asus A8N-SLI. Плата построена на чипсете nVidia nForce 4 SLI.

Плата: Asus A8N-SLI Premium (nVidia nForce 4 SLI)

Память: двухканальная DDR400 (PC3200)

Впечатления

Платформа на двух Pentium Pro с 96 Мбайт памяти.

Intel Pentium Pro на 200 МГц с кэшем L2 512 кбайт.

Процессоры Pentium Pro оснащались кэшем до 2 Мбайт. При этом они нацеливались на серверный рынок.

История процессоров

В таблице истории процессоров приведены все модели с 1994 по 2005 год, а также техническая информация.

Обзор всех процессоров AMD

Обзор всех процессоров AMD от Socket A до Socket 939.

Диаграмма, показывающая развитие ядер AMD с Socket A по Socket 939.

Обзор всех процессоров Intel

Обзор всех процессоров Intel от Socket 370 до Socket LGA 775.

Диаграмма, показывающая развития ядер Intel с Socket 370 по Socket LGA 775.

Тестовая конфигурация

Тесты и настройки

Результаты тестирования

Напоминаем, что результаты тестирования любых процессоров можно посмотреть и в нашем онлайновом тестировании.

OpenGL

Шутер от первого лица Wolfenstein 3D очень популярен на LAN-турнирах, поскольку сегодня он бесплатен. Тринадцать процессоров AMD легко обогнали конкурирующие модели Intel.

Мы по-прежнему используем старую добрую Quake 3 для сравнения процессоров. Впрочем, при частоте выше 200 fps, с этим шутером легко справится любой современный процессор.

Doom 3 – ещё один шутер от первого лица, являющийся фаворитом среди геймеров. На высоких разрешениях (начиная с 1280×1024) большая часть нагрузки ложится на графическую карту. В итоге различие между процессорами стирается.

В разрешении 1024 x 768 AMD явно в лидерах.

DirectX 8

Unreal Tournament 2004 – очень популярный шутер. Наш тест использует собственное timedemo. Вполне понятно, что для этой игры не стоит рекомендовать процессоры Intel, поскольку в лидеры вышли 24 процессора AMD.

DirectX 9

В шутере FarCry мы тоже использовали собственное timedemo. Опять же, здесь доминирует AMD.

Futuremark 3DMark05 является синтетическим тестом. Он почти полностью привязывается к карте GeForce 6800 GT, что объясняет результаты. У Athlon Thunderbird 1400 возникли проблемы с запуском, поскольку этот процессор не поддерживает технологию SSE.

Благодаря поддержке 3DMark05 двуядерных процессоров, соответствующие модели от Intel и AMD выходят на первое место.

Видео

В этом тесте мы преобразовывали DVD объёмом 182 Мбайт в более экономный формат XviD. AMD здесь определённо лидирует, а Intel пришлось отойти на второй план.

В Microsoft Windows Media Encoder мы преобразовывали файл в формат WMV. Данная программа поддерживает двуядерные процессоры. AMD здесь вновь победила.

С помощью кодировщика MainConcept мы преобразовывали файл DV в MPEG2. К сожалению, кодировщик не поддерживает двуядерные процессоры. Поскольку Athlon Thunderbird не поддерживает набор инструкций SSE, он практически в четыре раза отстаёт от современных процессоров.

Мы преобразовывали VOB-файл с DVD в формат DivX. Кодек DivX поддерживает различные наборы инструкций. AMD вновь выходит вперёд, даже несмотря на “старую” технологию памяти DDR.

Pinnacle Studio 9 Plus является программой для монтажа видео, в полной мере использующей двуядерную технологию. Как видим, здесь оба производителя чипов идут голова в голову.

Звук

С помощью кодера с открытым исходным кодом мы преобразовывали звуковой CD в формат Ogg Vorbis. Двуядерные процессоры не дают какое-либо преимущество в этом тесте. Процессоры AMD можно назвать лучшим выбором для данной задачи.

С помощью кодека Lame мы преобразовывали звуковой CD в формат MP3. Даже сегодня Pentium 4 3,06 с технологией RAMBUS неплохо себя здесь показывает, обгоняя современный AMD Sempron 3400+.

Приложения

WinRAR является широко распространённым архиватором. Здесь лучшая архитектура AMD очевидно себя оправдывает.

С помощь CloneDVD версии 2.0 мы перекодировали фильм “Терминатор II” из оригинального однослойного DVD (4,3 Гбайт). И снова AMD смогла отобрать первое место у Intel.

Этот тест, разработанный в недрах лаборатории THG, запускает четыре программы одновременно и определяет время, которое потребовалось процессору для выполнения задач. Как наглядно видно по результатам теста, двуядерные процессоры дают ощутимый прирост производительности по сравнению с одноядерными моделями. Самые скоростные процессоры AMD справились с задачей более чем на минуту быстрее Intel Extreme Edition 840.

Приложения, продолжение

В данном тесте параллельно работают WinRAR и кодировщик Ogg Vorbis. Результаты наглядно показывают превосходство двуядерных процессоров. Даже одноядерные процессоры Intel с поддержкой технологии Hyper-Threading выгодно себя здесь показывают.

3D Studio Max является программой из профессионального сектора. Опять же, двуядерная технология AMD обгоняет конкурента.

Синтетические тесты

Sisoft Sandra является популярной тестовой программой. За несколько секунд пользователь получает характеристику производительности своего компьютера. Но поскольку тест синтетический, он не всегда соответствует реальной производительности.

Sisoft Sandra является популярной тестовой программой. За несколько секунд пользователь получает характеристику производительности своего компьютера. Но поскольку тест синтетический, он не всегда соответствует реальной производительности.

Sisoft Sandra является популярной тестовой программой. За несколько секунд пользователь получает характеристику производительности своего компьютера. Но поскольку тест синтетический, он не всегда соответствует реальной производительности.

Sisoft Sandra является популярной тестовой программой. За несколько секунд пользователь получает характеристику производительности своего компьютера. Но поскольку тест синтетический, он не всегда соответствует реальной производительности.

Sisoft Sandra является популярной тестовой программой. За несколько секунд пользователь получает характеристику производительности своего компьютера. Но поскольку тест синтетический, он не всегда соответствует реальной производительности.

Синтетические тесты, продолжение

Sisoft Sandra является популярной тестовой программой. За несколько секунд пользователь получает характеристику производительности своего компьютера. Но поскольку тест синтетический, он не всегда соответствует реальной производительности.

Данный синтетический тест разработан Futuremark. Подобно Sandra, он может не полностью совпадать с реальной производительностью. Тест также позволяет быстро сравнить несколько систем между собой. На практике Pentium D 840 работает, определённо, не быстрее Athlon 64 X2 4800+, что ставит пользу от этого теста под сомнение.

Данный синтетический тест разработан Futuremark. Подобно Sandra, он может не полностью совпадать с реальной производительностью. Тест также позволяет быстро сравнить несколько систем между собой.