Новое поколение холодных и тихих компьютеров: 37 Вт у настольного ПК на базе платы AOpen и процессора Pentium M – THG.RU

Введение

У Intel чувствуются проблемы. На высоких тактовых частотах процессор Pentium 4 Prescott отличается огромным энергопотреблением, в то время как AMD, благодаря процессору Athlon 64, чувствует себя намного лучше. Но кого волнует энергопотребление? Прежде всего – вас. Высокое энергопотребление P4 приводит к увеличению платы за электричество, да и дополнительная энергия превращается в тепло, которое нужно выводить с помощью больших и шумных вентиляторов.

Но у Intel есть секрет. Знаете ли вы, что этот производитель чипов имеет в своём ассортименте процессор, который потребляет всего лишь одну пятую энергии настольного чипа? Да, мы имеем в виду процессор для ноутбуков. Можно ли использовать этот чудесный чип в настольной системе? Даёт ли он достаточную производительность для игр? Да! Позвольте продемонстрировать.

В нашей статье мы рассмотрим комплектующие, которые требуются для подобной системы с низким энергопотреблением, а именно: материнскую плату и процессор Pentium M. Мы также дадим несколько советов по поводу правильной графической конфигурации. Конечно, мы представим выводы по энергопотреблению и для CPU, и для всей системы, а также протестируем систему на нескольких приложениях.

В зависимости от набора функций, современные ПК потребляют от 120 до 180 Вт и даже больше в случае двуядерных систем Pentium D (см. соответствующую статью). Однако эти значения – энергопотребление в режиме бездействия! Да, даже когда современные компьютеры ничего не делают, они вносят свою лепту в счета за электричество. А когда вы запустите игру, то энергопотребление системы может возрасти до 300 Вт или даже превзойти этот порог!

Теперь позвольте сравнить соотношение производительности и энергопотребления у предыдущего и нынешнего поколений платформ. К сожалению, энергопотребление возрастает намного быстрее, нежели производительность. Причём подобная тенденция не наблюдается среди других компонентов. КПД блоков питания за последние годы постоянно улучшается, а устройства вроде жёстких дисков, оптических приводов и памяти требуют относительно немного энергии по сравнению с ключевыми системными компонентами.

Больше производительности, но стоит ли она того?

Для большинства обычных пользователей обновление чипсета имеет не очень много смысла. Корпоративные клиенты, к примеру, редко интересуются новыми функциями и часто предпочитают дешёвые и урезанные версии чипсетов. Для них решающим фактором обычно является цена. Напротив, для домашних пользователей, мультимедийных пользователей и энтузиастов интересны, прежде всего, новые интересные функции.

Intel встретилась с проблемой: сегодня трудно показать преимущество хорошо оснащённой системы на основе новой платформы. Конечно, никто не будет спорить, что Pentium 4 660 на 3,6 ГГц с памятью DDR2 и графикой PCI Express имеет большую мощность, чем Socket 478 Pentium 4 3,4 ГГц с памятью DDR400 и AGP. Однако увеличенная производительность даётся за хорошую надбавку в цене, а также за счёт роста на 30% энергопотребления системы.

Intel не даёт покоя отсутствие приложений, которые оправдали бы упомянутый выше переход. Совсем недавно производители “железа” могли опереться на передовые игры, которые гарантировали быстрый цикл обновления. Но современные игры всё больше зависят от мощной графической карты, нежели от более функциональной платформы или более скоростного процессора.

Вполне естественно, что в итоге некоторые компании-сборщики пересмотрели свои подходы и выдвинули “разумный” ПК. Так как большинству пользователей экстремальная производительность не нужна, тенденция сегодня смещается в сторону более эффективных по энергопотреблению и, следовательно, менее шумных машин. Хорошо продуманная и разумная система будет более привлекательной, чем “прожорливый”, шумный и чуть более производительный ПК.

Мы были заинтригованы материнскими платами ATX и microATX от AOpen, которые предназначены для Pentium M, и решили собрать настольный ПК на основе материнской платы i915GMm-HFS (microATX). Эта система без каких-либо проблем смогла потягаться с современными компьютерами, в то же время, обеспечивая значимые преимущества. К примеру, она не только практически не шумит, но и потребляет всего 37 Вт в режиме бездействия – почти треть от рядовой системы P4.

Pentium M: непризнанный гений

Как сегодня получается, Pentium M уступает Pentium 4 во многих случаях. Конечно, архитектура Pentium M более эффективная, чем Pentium 4, то есть она требует намного меньших тактовых частот для обеспечения такого же уровня производительности. Но частоты Pentium M невелики. Даже самый скоростной на сегодня Pentium M (модель 770) работает на 2,13 ГГц, и он не способен сравниться со скоростным 3,2-ГГц Pentium 4.

Более того, практически все современные модели Pentium 4 поддерживают технологию Hyper-Threading, которая полезна для многозадачных сценариев. Для операционной системы процессор Pentium 4 с Hyper-Threading выглядит как два отдельных CPU. По своей сути, технология Hyper-Threading повышает эффективность работы процессорной архитектуры. Кроме того, есть ещё один положительный эффект: система больше не “тормозит”, если две программы соревнуются между собой за доступ к CPU.

У Pentium M технологии Hyper-Threading нет, и на то есть две причины. Во-первых, Pentium M является прямым отпрыском процессора Pentium III, который HT не использовал. Во-вторых, HT, по всей видимости, повышает требования по тепловыделению, что для мобильного процессора нежелательно.Однако без Pentium M не обойтись, если нужно низкое энергопотребление и малый уровень шума. Ни один из современных процессоров Pentium M не потребляет больше 27 Вт. Даже двуядерная производная Pentium M под названием Yonah будет вписываться в этот тепловой пакет. Низкое энергопотребление процессора приводит к тому, что энергопотребление всей системы остаётся на низком уровне, независимо от того, работает ли процессор на полной скорости или бездействует. У Pentium 4, для сравнения, при полной нагрузке энергопотребление может увеличиться до 100 Вт – и это только для процессора.

Архитектура Pentium M без проблем может работать на частотах около 2,5 ГГц. На них этот чип способен обогнать Intel P4 Extreme Edition и флагманский процессор AMD Athlon 64 FX в 3D-играх. Да и в других приложениях Pentium M хорошо себя показывает, несмотря на отсутствие набора инструкций SSE3 и HT. Повышение напряжения чипа, по всей видимости, может повысить частоту ближе к отметке 3 ГГц без существенного роста тепловыделения, которое опустило Pentium 4 в глазах многих читателей и тестеров “железа”.

915GM: чипсет с низким энергопотреблением

Мобильный чипсет 915M. Его преимущество заключается в том, что он потребляет меньше энергии, чем настольный вариант.

Оба настольных чипсета Intel 915 и 955 с поддержкой PCI Express существенно нагреваются во время работы, что приводит к необходимости установки больших радиаторов. Северный мост 915-GM и чип ICH6-M, с другой стороны, остаются лишь тёплыми на ощупь и не требуют какого-либо охлаждения.

Чтобы уменьшить энергопотребление чипсета, Intel существенно уменьшила уровень сигнала между северным мостом и процессором. В результате максимальная частота FSB составила 533 МГц, так как более высокие частоты автоматически приведут к увеличению тепловыделения. Следовательно, и усиливающие компоненты здесь используются более слабые, являясь ограничивающим фактором при разгоне системы.

Конечно, у мобильной технологии есть свои ограничения. К примеру, тактовые частоты для конкретного поколения мобильных систем следует выбирать, исходя из потенциала всей системы и предполагаемого использования. Системы получают сильные различия в дизайне, скажем, когда чипсет 915GM работает на FSB400 или FSB533, именно поэтому пользователи обычно не могут выбирать между двумя соответствующими типами CPU – материнская плата ноутбука предназначена только для своего типа.

Следует отметить, что AOpen разработала 915GMm-HFS таким образом, чтобы можно было использовать обе частоты FSB. Нужная частота FSB устанавливается с помощью перемычки на материнской плате.

AOpen i915GMm-HFS

AOpen i915GMm-HFS построена на мобильном чипсете.

В недавней статье мы продемонстрировали, на какой уровень производительности способен Pentium M. Единственное, чего нам не хватало для сборки тихой системы с низким энергопотреблением, – подходящей материнской платы. К счастью, AOpen её выпустила.

За слегка загадочным названием i915GMm-HFS скрывается компактная материнская плата microATX, отличающаяся от конкурирующих продуктов используемым чипсетом – плата построена на мобильном чипсете Intel i915GM. Изначально этот чипсет был разработан для ноутбуков, поэтому он отличается меньшим энергопотреблением и, как следствие, урезанным набором возможностей.

Материнская плата поддерживает как процессоры Intel Pentium M, так и Celeron M. Пока что эти чипы использовались только в ноутбуках, что не особо удивительно, с учётом того, что процессоры создавались для условий низкого энергопотребления. Поэтому подход AOpen можно назвать новым и потенциально интересным.

Плата построена на чипсете, который относится ко второму поколению мобильной платформы Intel. Предшественница, плата i855GMEm-LFS, использовала чипсет i855. Поэтому она была ограничена FSB400 и интерфейсом AGP. Новая модель отличается поддержкой PCIe и FSB533.

AOpen i915GMm-HFS, продолжение

С помощью этих перемычек можно выбрать частоту системной шины (FSB400 или FSB533).

Плата базируется на чипсете 915GM. На иллюстрации показан слот x16 PCI Express для графической карты или карт расширения.

Коробка с платой выглядит довольно скромно, создавая профессиональный вид. Правильный подход, учитывая целевую аудиторию.

Набор функций

Поскольку места на плате немного, AOpen сделала порт принтера опциональным. Так что его придётся подключать через “косичку” и миниатюрные контакты. “Косичка” COM1 (слева) использует контакты стандартного размера.

Поскольку перед нами плата microATX, она не даёт такого же богатства опций интерфейса и портов, как полноразмерная плата ATX. Да и набор функций уменьшен. Но в любом случае, функций материнской платы будет достаточно большинству пользователей. Чипсет содержит встроенное графическое ядро. Хотя оно не обладает высокой 3D-производительностью, но для системы с низким энергопотреблением встроенное ядро – решение хорошее. Кроме того, доступен слот x16 PCIe, в который можно установить графическую карту. Наконец, плата предлагает два слота PCI и один x1 PCIe для установки карт расширения. В целом, AOpen добавила все необходимые и наиболее полезные компоненты на эту компактную плату.

В комплекте с платой поставляется низкопрофильная “косичка” PS/2, что позволяет использовать её в мини-ПК.

Чип Realtek ALC880 поддерживает стандарт звука высокого разрешения 7.1 Intel Azalia.

Набор функций, продолжение

Хорошее добавление: разъёмы аудио-входа и аудио-выхода имеют встроенные диоды. С помощью переходников разъёмы превращаются в цифровые вход и выход для звука.

Кроме традиционного VGA-интерфейса, плата AOpen также оснащена DVI-портом и ТВ-выходом.

Набор аксессуаров, поставляемых с платой, вполне достаточный, хотя за такую цену мы ожидали большего.

Утилиты

Утилита мониторинга AOpen позволяет отслеживать наиболее важные параметры платы.

В закладке IDE выводятся подключённые приводы.

Доступен обзор установленных компонентов PCI.

С помощью утилиты EZSkin пользователь или продавец компьютера могут встроить в BIOS логотип 640×480, который будет выводиться во время загрузки.

Утилиты, продолжение

Логотип должен быть в формате GIF, при этом он может отображаться как на полном экране, так и в виде скина VividBIOS.

Утилита WinDMI позволяет получить детальную информацию BIOS.

Centrino Hardware Control вместо утилиты AOpen. Дело в том, что собственная утилита AOpen не захотела работать так, как ей положено. Вместо изменения FSB и множителя, она приводила к краху системы.

Распространённая практика: обновление BIOS можно проводить как из-под DOS, так и через Windows XP.

Поддержка памяти: DDR или DDR2

i915GMm-HFS поставляется с двумя слотами как для памяти DDR, так и DDR2.

Как известно, чипсет i915GM поддерживает память DDR и DDR2. AOpen решила сделать плату универсальной, оставив на пользователя выбор той или иной памяти. В наших тестах память DDR2 так и не смогла обогнать DDR DIMM на сколько-нибудь ощутимое расстояние, несмотря на более высокую тактовую частоту. Так что память DDR333 не стоит списывать со счетов, поскольку она стоит дешевле DDR2-400 и DDR2-533, а работает ничуть не медленнее.

Но, в то же время, поскольку Intel перенесла поддержку DDR333 из чипсета i855GM, мы получили только одноканальное решение. Поэтому между двумя типами памяти всё же есть принципиальная разница, так как DDR2 использует двухканальный интерфейс.

Память DDR2 работает псевдо-синхронно. То есть на 200 МГц (DDR2-400) при FSB400 и 266 МГц (DDR2-533) при FSB533.

Socket 479

Socket 479 используется практически во всех ноутбуках, предназначенных для процессоров Celeron M или Pentium M.

Установка настольного процессора в настольную материнскую плату не требует каких-либо особых инструментов, так как ножки чипа фиксируются с помощью рычага. Даже процессоры Intel Socket 775 используют схожий метод, хотя здесь ножки являются частью сокета, а процессор снизу гладкий. В любом случае, для закрепления CPU вам приходится использовать рычаг – он гарантирует контакт между контактами процессора и ножками сокета.

Из-за ограничений места ноутбуки не могут позволить себе роскошь подобного крепления. Да и процессор в ноутбуке меняется не так часто. Поэтому 479 ножек Pentium M фиксируются с помощью поворота винта на сокете. Но здесь следует быть осторожным, так как на взгляд трудно определить, закрыт сокет или открыт.

Встроенное графическое ядро или внешняя карта?

Для установки графической карты PCI Express следует снять четыре перемычки, иначе будет использоваться встроенное ядро 915GM.

В сегменте ноутбуков только производители решают, будет ли та или иная модель использовать встроенную графику чипсета, или раздельный графический чип. Ситуация с i915GMm-HFS аналогична. Для отключения встроенного графического ядра следует снять четыре перемычки. Автоматическое определение не работает.

ICH6-M: без RAID, меньше SATA

Мобильный южный мост ICH6-M.

С технической точки зрения, южный мост ICH6 и его мобильный вариант ICH6-M имеют много общего. Однако последний предлагает всего два порта SATA вместо четырёх и не поддерживает RAID. Учитывая сферу использования чипа, такой подход себя оправдывает, так как любой дополнительный компонент или функция влияют на энергопотребление и, следовательно, на время работы от аккумулятора. Двух портов SATA будет более чем достаточно, да и опция RAID в мобильном окружении бывает редко полезна.

Добавляем RAID: Silicon Image Sil3132

Sil3132 SATA-II RAID-контроллер – весьма компактный чип.

Чтобы устранить проблему всего двух портов SATA на настольной плате, AOpen решила добавить контроллер от Silicon Image. Хотя Sil3132 даёт всего два порта SATA, он поддерживает очередь команд NCQ и режимы RAID 0 и 1. В большинстве случаев NCQ увеличивает производительность лишь в сценариях, где на диск ложится очень большая нагрузка, так что пользы от NCQ не очень много. С другой стороны, поддержка RAID кажется нам более полезной, так как подобная функция становится всё популярнее среди настольных ПК.

На наш взгляд, наиболее полезен массив RAID 1 из двух жёстких дисков, поскольку он существенно повышает надёжность системы. В целом, на плате i915GMm-HFS с низким энергопотреблением можно собрать интересную платформу для домашнего или офисного сервера.

Вполне современно: два порта гигабитного Ethernet

Каждый из двух чипов Marvell для гигабитного Ethernet использует собственное подключение x1 PCI Express. Так что платформа легко справиться с большим сетевым трафиком.

В данном случае мы хотим похвалить AOpen за выбор сетевых компонентов. Два гигабитных адаптера, подключённых по PCIe, хорошо подойдут для сервера или программного маршрутизатора.

Наша тестовая система: минимальное энергопотребление – 37 Вт!

На плату i915GMm-HFS мы установили Pentium M 770, 1 Гбайт памяти DDR2-533, а также карту nVidia GeForce 6800 GT.

Мы решили собрать high-end систему, которая смогла бы конкурировать с компьютерами на Pentium 4. Поэтому мы взяли топовый процессор Pentium M 770 (2,13 ГГц), два модуля по 512 Мбайт DDR2-533, DVD-привод и 160-Гбайт жёсткий диск Hitachi.

Для графической подсистемы мы выбрали GeForce 6800 GT, поскольку цена на эту карту упала достаточно, чтобы она стала хорошим вариантом за свои деньги. Кроме того, мы провели все тесты и со встроенным ядром Intel Graphics Media Accelerator 900, так как оно соответствует системе с действительно низким энергопотреблением. В качестве блока питания мы выбрали Coolermaster RS-550-ACLY. С КПД 80% это один из самых эффективных блоков питания на рынке.

После включения системы нас ждал первый сюрприз. Система с 2,13-ГГц процессором, жёстким диском и оптическим накопителем потребляла всего 37 Вт. По сравнению со 120 Вт обычного ПК результат можно назвать великолепным!

Когда мы добавили GeForce 6800 GT и отключили встроенное графическое ядро, энергопотребление повысилось примерно на 50 Вт.

После загрузки Windows XP наша система потребляла всего 37 Вт со встроенным графическим ядром.

При высокой нагрузке энергопотребление оставалось тоже весьма разумным. Как нам кажется, подобная конфигурация идеальна для бесшумного ПК.

Охлаждение: почти не стоит упоминания

Как говорит Йода, “значения размер не имеет”. Маленький кулер имеет высоту всего 13 мм и вес 82 г – и его достаточно для охлаждения процессора при любом сценарии.

Плата AOpen может динамически регулировать скорость вращения вентилятора в зависимости от тепловыделения процессора. Если процессор работает достаточно холодно, то вентилятор полностью выключается. В BIOS можно выставить порог, при котором вентилятор будет включаться – от 30°C до 70°C. Для нашего 2,13-ГГц Pentium M мы выбрали 60°C. (Спецификации Intel оговаривают, что Pentium M может выдержать продолжительную работу при температуре 90°C без каких-либо последствий.)

При такой настройке вентилятор CPU всегда был выключен во время стандартной работы под Windows. Процессор не нагревался выше 43°C. Просмотр DVD привёл к нагрузке на процессор около 25%, но даже при этом температура возросла всего на один градус.

Кулер прикручивается к металлической пластине с обратной стороны платы, используя четыре подпружиненных винта.

При установке кулера будьте осторожны! В отличие от Pentium 4, процессор Pentium M – или, если быть более точным, его ядро – не защищено распределителем тепла. Поэтому будьте очень аккуратны при установке кулера. Мы рекомендуем одной рукой удерживать кулер, чтобы он не выскользнул и не повредил ядро.

Тестовые системы

Тесты и настройки

Тесты энергопотребления

Результаты тестирования

OpenGL

DirectX 8

DirectX 9

DirectX 9, продолжение

Видео

Видео, продолжение

Аудио

Приложения

Синтетические тесты

Синтетические тесты, продолжение

Синтетические тесты, продолжение

Заключение: всё решает здравый смысл

С тактовыми частотами, которые сегодня достигли 2,13 ГГц, Pentium M на ядре Dothan с 2 Мбайт кэша L2 обеспечивает производительность на уровне современных систем. В зависимости от приложения, мобильный процессор даёт производительность на уровне Pentium 4 от 3 до 3,2 ГГц. С помощью Pentium M сегодня можно построить настольный компьютер с энергопотреблением, не превышающим 40 Вт – благодаря плате AOpen i915GMm-HFS. Даже в паре с мощным 3D-ускорителем энергопотребление системы не превышает отметки в 100 Вт. Без сомнения, эта комбинация весьма интересна для всегда включённых компьютеров, поскольку она позволяет уменьшить счета за электричество и выделяемое тепло. Браво, AOpen!

Pentium M не слишком хорошо показывает себя в синтетических приложениях. Однако это совсем не отражает производительность в реальных условиях. Действительно, в паре с графической картой GeForce 6800 GT наш Pentium M смог запустить современные 3D-игры вроде Doom 3 или Far Cry так же хорошо, как быстрый Athlon 64 или Pentium 4.

Но если вам нужна чистая производительность, к примеру, при рендеринге видео и графики или кодировании видео и звуковых файлов в популярные форматы вроде MPEG2, MP3 и MPEG4, то здесь Pentium M оказывается уже не таким успешным. В этих областях доминируют процессоры Pentium 4 и Athlon 64. Собственно, для компьютеров с такими задачами высокое энергопотребление вполне приемлемо, так как в обмен на него они дают ощутимый прирост производительности.

Из-за низкого уровня сигнала между чипсетом материнской платы и CPU мобильные чипсеты не слишком хорошо подходят для разгона. Так что пользователям, желающим сочетать низкое энергопотребление Pentium M и высокую производительность при разгоне, следует искать платформу Socket 479 в паре с настольным чипсетом. Как мы ожидаем, в ближайшие месяцы на рынке должно появиться большое количество подобных гибридных плат.

В заключение следует отметить, что кроме некоторых процессоров Athlon 64, Pentium M является наиболее интересным выбором для построения экономичной машины x86.