Введение

Совсем недавно Intel официально отменила выход 4-ГГц модели Pentium 4 580. Проблема очевидна: поскольку процессоры AMD сегодня явно стремятся выйти вперёд, Intel не могла позволить 3,6-ГГц P4 560 оставаться топовой моделью. Именно поэтому она на днях выпустила Pentium 4 570 на 3,8 ГГц. Если учитывать проблемы 3,6-ГГц чипа с перегревом и троттлингом, подобный ход выглядит не слишком разумно. Смогла ли Intel справиться с проблемами тепловыделения Prescott?

Если сравнить с предшественниками, то тепловые спецификации процессора 570 не изменились – тепловой пакет оговаривает максимальное тепловыделение 115 Вт. Этот пакет вполне способен обеспечить прирост частоты на 200 МГц – всего-то 5,5%.

Хотя от подобного мизерного прироста тактовой частоты не следует ожидать слишком многого, новый P4 заметно осложнит жизнь процессору Pentium 4 Extreme Edition на 3,46 ГГц с кэшем 2 Мбайт L3. Дополнительные возможности процессора EE, по всей видимости, не смогут больше компенсировать разницу в тактовых частотах. Кроме того, у процессора Extreme Edition на базе Gallatin до сих пор отсутствует набор инструкций SSE3, который медленно, но верно, набирает популярность. Поэтому, в итоге, крайне дорогой процессор Extreme Edition теряет смысл своего существования.

Intel наконец-то вводит долгожданный степпинг E0 для ядра Prescott. Помимо функции отказа от выполнения (она известна также как Execute Disable или Execute Disable Bit), обновлённое ядро обеспечивает функции Enhanced Halt Mode и Thermal Monitoring 2. Если первая обеспечивает генерацию тактовой частоты в зависимости от нагрузки, то другая применяет ту же технику для защиты ядра от перегрева. Вообще, мы ожидаем существенного улучшения ситуации с тепловыделением в режиме простоя.

Посмотрим, чего стоит новый чип.

Pentium 4 Processor 570

Технические спецификации с выходом нового процессора не изменились. Мы достаточно подробно обсуждали уже все детали архитектуры, поэтому рекомендуем обратиться к следующим статьям для получения дополнительной информации о Pentium 4 Prescott:

• Новое оружие Intel: Pentium 4 Prescott, Pentium 4 3,4 ГГц и Pentium 4 Extreme Edition 3,4 ГГц
• Новая революция от Intel: платформа Socket 775

Все процессоры для Socket 775, доступные сегодня.

Степпинг E0 уже появился

Все процессоры Pentium 4 для Socket 775, рано или поздно, перейдут на степпинг E0, хотя не все версии получат в своё распоряжение новые функции.

Первая функция называется битом XD (execute disable – отказ от выполнения), который позволяет маркировать области памяти как неисполняемые. Основная цель подобного нововведения – защита от вирусов, использующих атаку методом переполнения буфера. Процессоры с включённой поддержкой бита XD получат суффикс “J”.

Вторая функция заключается в обновлении режима бездействия процессора (halt) с C1 до C1E. Windows NT 4.0 использует так называемый режим бездействия (idle), который выполняет команды “halt”, если ничего другого делать не требуется. В этом случае некоторые участки процессора временно отключаются, чтобы уменьшить тепловыделение. Кроме того, режим C1E может менять частоту CPU и напряжение.

Третья функция названа “Thermal Monitoring” (тепловой мониторинг). Первая версия этой функции, появившаяся ещё в ядре P4 Willamette, могла временно пропускать тактовые импульсы, чтобы процессор не смог выйти из строя из-за перегрева. В результате выполняющаяся программа заметно замедлялась, зато система не “слетала”. Функция Thermal Monitoring 2 не только пропускает такты, но и уменьшает тактовую частоту и напряжение точно таким же способом, что и функция Enhanced Halt State.

Ниже мы подробнее рассмотрим каждую функцию.

Защищаемся от вирусов: бит Execute Disable

Многие атаки на системы Windows связаны с её уязвимостью при переполнении буфера. К тому же, идеального программного обеспечения не бывает. Давайте, например, рассмотрим обработку переменной. Если вредоносная программа сможет передать в функцию избыточное значение, то оно способно переписать соседние области памяти. Если в этих областях содержится исполняемый код, то вредоносная программа может его перезаписать и внести в систему хаос (или выполнить что-то своё).

Естественным способом защиты от подобных переполнений является проверка значения каждой переменной перед её обработкой. К сожалению, лишь немногие программисты имеют время и желание прописывать все возможные исключения и тщательно их обрабатывать.

Поэтому аппаратное решение в данном случае имеет немалую ценность. Как мы уже упоминали, процессор 570 может маркировать области памяти, где исполняемого кода быть не может, с помощью бита XD. После установки Service Pack 2 на Windows XP операционная система тоже начинает поддерживать эту функцию и предотвращать выполнение вредоносного кода.

Кстати, все процессоры AMD 64 сразу после своего выхода обладают такой функцией, однако пользователи Socket A остались не у дел. AMD называет функцию битом NX (Non-eXecute), в то время как под Windows он называется вообще EDB (Execute Disable Bit). Но будьте внимательны: если Windows XP начинает понимать эту функцию после установки Service Pack 2, то пользователям Windows Server 2003 придётся дождаться выхода Service Pack 1.

В некоторых ситуациях Windows необходимо указывать исключения. Как правило, это старые программы, которые не совместимы с битом EDB. Как мы думаем, опцию EDB лучше включить для всех программ, а старые программы указывать в виде исключения, как показано ниже.

Здесь вы можете указать исключение для программ, не совместимых с битом XD. С ними Windows будет работать в обычном режиме.

Режим Enhanced Halt State (C1E) уменьшает тактовую частоту

Эта система бездействовала часами. Операционная система при этом отсылает команду HALT, которая позволяет существенно снизить тепловыделение.

Обычно на старых операционных системах, таких как Windows 95/98 (первое издание) или DOS, процессор всегда работает на полной тактовой частоте, даже если ряд его областей не используется приложениями. Если вы хотите, чтобы режим HALT работал и под старыми операционными системами, мы рекомендуем использовать небольшую утилиту.

Поскольку операционная система Windows NT является многопоточной и многозадачной, то в ней Microsoft пришлось реализовывать режим бездействия. Задача режима бездействия всегда работает и становится активной, если другие задачи не требуют процессорного времени. Скажем, в случае работы офисных приложений процессор бездействует 90% времени.

Задача бездействия просто отсылает на процессор специальную команду HALT. Она заставляет некоторые участки процессора выключаться на короткое время, чтобы снизить энергопотребление и тепловыделение. Кстати, эта функция появилась ещё в Pentium III.

CPUCooL тоже может отсылать команды HALT даже под старыми системами Windows.

В режиме Enhanced Halt Mode C1E произошли следующие изменения:

• спецификация VRM обновилась с версии 9.0 до 10.1;
• сигнал PROCHOT (Processor Hot – процессор перегрелся) теперь заставляет CPU снижать частоту ядра до 2,8 ГГц. При этом напряжение падает с 1,4 В до 1,2 В.

Поддержка C1E требует соответствующей версии BIOS и обновления операционной системы. В случае Windows XP необходимо поставить SP2.

Из-за регулировки тактовой частоты и напряжения режим C1E оказывается намного эффективнее старого режима бездействия. Как мы обнаружили, в режиме бездействия максимальное энергопотребление составляет 16,5 Вт, поэтому линейка процессоров Pentium 4 Prescott для Socket 775 становится привлекательнее, чем раньше.

Функция C1E будет поддерживаться всеми процессорами Pentium 4 для Socket 775 Pentium 4. Однако перед покупкой убедитесь, что номер SL-SPEC соответствует требуемому степпингу процессора. В конце статьи мы привели краткий список, который вы можете использовать.

Защита от перегрева с помощью Thermal Monitoring 2

Под названием “Thermal Monitoring” скрывается механизм защиты от перегрева. Он включает троттлинг тактовой частоты при достижении определённой критической температуры, то есть пропускает такты, чтобы система не перегрелась.

Впервые технология Thermal Monitoring появилась в Pentium 4 Willamette. Если температура процессора превышала пороговое значение, то внутренний контроллер частоты пропускал тактовые импульсы. В результате тепловыделение снижалось – как и производительность, конечно.

Функция Thermal Monitoring 2 оказалась более интеллектуальной, поскольку теперь контроллер частоты не пропускает тактовые импульсы, а уменьшает тактовую частоту с помощью сигнала PROCHOT. Если процессор станет слишком горячим, то тактовая частота будет уменьшена до 2,8 ГГц, в то же время, “старая” функция троттлинга TM1 тоже будет приведена в действие в экстремальных случаях. Так как включение сигнала PROCHOT для защиты от перегрева производится самим процессором, для его поддержки не требуется ни новой версии BIOS, ни каких-либо обновлений операционной системы.

Обзор версий процессоров P4

Pentium 4 570 отличается от предыдущих ядер только новыми функциями, описанными выше. Новый процессор поставляется с включённым битом Performance Requirement Bit (PRB1), как и модели P4 560 и 550. Все эти чипы рассчитаны на тепловой пакет 115 Вт.

Однако Intel, определённо, делает продвижения в совершенствовании техпроцесса. Поэтому 3,4-ГГц версия процессора Pentium 4 550 будет выпускаться и с пакетом 84 Вт (PRB0). Будьте аккуратны при выборе процессора, поскольку некоторое время на рынке будут присутствовать обе версии. По информации Intel, вскоре, с большой долей вероятности, должна появиться версия PRB0 процессора P4 560. Впрочем, 3,8-ГГц вариант с уменьшенным пакетом вряд ли появится. Если вернуться к выпуску Socket 775, то тогда с пакетом PRB0 выпускались только процессоры P4 520, 530 и 540.

Если вы пожелаете купить 3,4-ГГц процессор P4 (как мы полагаем, эта модель сегодня является наиболее привлекательной), не забудьте проверить номер SL-SPEC или просто попытайтесь найти на коробке процессора следующее предложение:

“Requires Platform Compatibility Guide 04A / 04B”.

“A” означает 84 Вт, “B” – 115 Вт.

Температура TCase измеряется в центре CPU.

Минимальное тепловыделение при выключенном Enhanced Halt State.

Тепловыделение при высокой нагрузке до 104,5 Вт

Теперь позвольте рассмотреть наихудший сценарий: сколько энергии новый P4 570 переведёт в тепло, если будет работать с максимальной нагрузкой?

Для проверки мы нагрузили процессор с помощью утилиты Prime95. Максимальное тепловыделение рассчитывалось по следующей формуле:

Сила тока * Напряжение = Мощность

(41,8 A + 36,1 A) * 1,341 В = 104.46 Вт

Как вы можете заметить, впервые настольный процессор смог преодолеть трёхзначное значение тепловыделения. Впрочем, мы это и предполагали, ведь тепловой пакет 115 Вт должен был включить и 4-ГГц версию, хотя сегодня ситуация выглядит несколько по-иному.

Первые два стабилизатора напряжения Abit AS8 показали 41,8 A.

Вторые два стабилизатора четырёхфазной системы дали 36,1 A.

Pentium 4 570 работал на напряжении 1,341 В.

Урожай P4

Из-за новых функций на рынке будут присутствовать несколько версий процессоров Pentium 4 для Socket 775, относящихся как к типу PRB0, так и PRB1, и отличающихся функциями Enhanced Halt Mode C1E, Thermal Monitoring 1/2 и EM64T (да, эта функция тоже теоретически присутствует, но включена она будет только на процессорах для профессионального рынка).

На следующих иллюстрациях приведены все типы процессоров, которые выйдут в ближайшие несколько месяцев.

Как найти нужный процессор?

Номера SL-SPEC указаны на коробке процессора. Там же присутствует небольшое окно, позволяющее проверить сам процессор.

Как мы считаем, вряд ли имеет смысл брать процессор без функций Thermal Monitoring 2 и Enhanced Halt Mode C1E, поскольку именно они впервые делают ядро Prescott действительно интересным. Поэтому при покупке проверяйте номер SL-SPEC.

Тестовая конфигурация

Тесты и настройки

Результаты тестов

Quake 3 и Wolfenstein

Unreal Tournament

FarCry и Doom3

Main Concept и Pinnacle Studio 9

Xvid, DivX и WME

Кодирование MP3: Lame

3D Studio Max 6

3DMark

PC Mark

Wstream

SiSoft Sandra

Тесты энергопотребления

Как видите, поддержка Enhanced Halt Mode приводит к существенной разнице в наших тестах. Новый P4 570 даёт тепловыделение в режиме бездействия всего 23 Вт, что намного лучше старого P4 560 с 38 Вт.

Также обратите внимание на великолепные результаты последних 90-нм процессоров AMD Athlon 64 на ядре Winchester, учитывая, что по производительности они вряд ли медленнее топовых моделей Intel.

При максимальной нагрузке P4 не может “уйти от судьбы”, в результате чего мы наблюдаем ещё более высокое тепловыделение, чем раньше: P4 570 можно с лёгкостью назвать наиболее “прожорливым” настольным процессором. И вновь интересно отметить результаты AMD на 90 нм: высокая нагрузка не приводит к существенному тепловыделению.

Заключение: E0 – первый хороший степпинг Prescott P4

Баланс производительности между AMD и Intel вряд ли может изменить выпуск нового процессора с увеличенной на 200 МГц частотой. Если сложить результаты тестов Pentium 4 Extreme Edition с Pentium 4 570, то Intel всё же выходит вперёд в большинстве тестовых категорий. Но при близком рассмотрении становится очевидно, что новый P4 и Athlon 64 FX-55 идут почти что рядом. Как и раньше, выбор процессора становится делом персонального вкуса.

Если вас больше интересуют игры, то здесь лучшим выбором станет AMD. Но по мере передвижения в область профессиональных задач, типа приложений по кодированию аудио/видео или рендеринга, P4 становится всё более привлекательным. Сегодня начали появляться приложения, оптимизированные под набор инструкций SSE3, что, опять же, даёт преимущества Intel. AMD этот набор инструкций ещё не ввела.

С нашей точки зрения, главным новшеством можно считать выпуск долгожданного степпинга E0 ядра Prescott. В результате, мы впервые увидим 3,4-ГГц версию P4 550 в тепловом пакете 84 Вт (PRB0). Вкупе с поддержкой технологии снижения тактовой частоты этот процессор способен вновь привлечь внимание некоторых пользователей.

Технология Thermal Monitoring 2 защищает процессор от перегрева, причём она включается так называемым сигналом PROCHOT. В результате, процессор снижает тактовую частоту и напряжение до 1,2 В. Кроме того, процессор может использовать подобную технологию и в режиме бездействия – только теперь она называется режимом Enhanced Halt Mode C1E и должна поддерживаться со стороны BIOS и ОС (для Windows XP необходимо поставить SP2).

Появившийся бит XD (Execute Disable Bit) тоже можно назвать долгожданным. 64-битные расширения EM64T тоже неплохо было бы увидеть, но вряд ли мы получим их на процессорах P4, за исключением тех, что предназначаются для профессионального рынка. Впрочем, это тоже не проблема, так как переход на 64-битную версию Windows ещё не начался.

В заключение хотелось бы отметить, что Intel не может изменить высокое тепловыделение процессоров за одну ночь. Вряд ли нам следует ожидать существенных продвижений в этой области до появления первых 65-нм чипов. Впрочем, процессор Pentium 4 570 стал первым кристаллом на ядре Prescott, который смог лечь бальзамом на душу наших тестеров. Если для этого процессора по-прежнему необходим хороший кулер и корпус с нормальной вентиляцией, то Pentium 4 со степпингом E0 теперь можно рекомендовать для офисных окружений. Да и небольшой прирост производительности тоже неплох. Наконец-то, чипсеты линейки 9xx нашли себе достойного компаньона среди P4!