Двухпроцессорная система на Xeon: выгодная альтернатива Intel Pentium 4 EE – THG.RU

Два против одного: ценовое сравнение

Двухпроцессорные системы на Xeon предназначены, главным образом, для применения в серверах и рабочих станциях, поэтому они, по большей части, занимают узкий рынок. К тому же, обычных пользователей отпугивает и высокая цена подобных систем. Двухпроцессорным системам Xeon обычно сопутствовали дорогие подсистемы хранения, специальные блоки питания и большие, уродливые корпуса. Однако сегодня ситуация начинает меняться.

Если мы сравним, к примеру, цену систем на Pentium 4 Extreme Edition 3,2 ГГц и на двух Xeons 2,8 ГГц, то, к нашему удивлению, последний вариант будет стоить дешевле. Процессор Pentium 4 Extreme Edition стоит $950, в то время как два 2,8-ГГц Xeon можно купить за $760. Не забывайте, что приложения, предназначенные для работы в многопроцессорном окружении, обычно работают на двух CPU гораздо быстрее, чем на одном.

В сфере технологии памяти тоже произошли немалые изменения. Благодаря продвижению AMD Athlon FX, регистровая память DDR стала ощутимо дешевле – на её выпуск переключились даже несколько производителей из разряда no-name. Два модуля по 512 Мбайт сегодня можно приобрести, к примеру, по $250. Кроме того, на рынке, наконец-то, появились материнские платы для Xeon на Socket 604, которые могут работать с небуферизованной памятью – конечно, если они используют чипсет E7505 от Intel. До сих пор на этом сегменте рынка доминировали массивные платы форм-фактора WTX, а сегодня многие производители предлагают двухпроцессорные материнские платы в формате ATX, поэтому плата с двумя Socket 604 легко разместится в обычном настольном корпусе. Цены на подобные модели начинаются, примерно, в области $260. Оптимальной покупкой для Xeon сегодня можно считать именно двухпроцессорную плату на чипсете E7505/Placer.

Рендеринг сцены в Cinema 4D.

Учитывая оптимизацию программ под Hyper-Threading, сегодня для пользователей двух процессоров открываются прекрасные перспективы. В итоге программное обеспечение по рендерингу графики, обработке видео и аудио, а также по разбитым на потоки вычислениям демонстрирует впечатляющий прирост производительности. В сфере рендеринга графики можно назвать такие программы с поддержкой двух процессоров, как 3D Studio MAX, Cinema 4D и Lightwave. При кодировании видео это, например, MainConcept Encoder, Pinnacle Studio 9 или Flask Mpeg.

Помимо классического использования нескольких процессоров, сегодня можно выявить ещё одну сферу, связанную со сменой окружения пользователя. Современные графические карты часто оснащены двумя слотами, а мониторы стоят не так уж и дорого, поэтому многие пользователи устанавливают на свой рабочий стол два дисплея. При этом возникает соблазн, скажем, кодировать видео на одном дисплее, а на втором – играть в любимую игрушку. Тогда-то и становятся очевидными недостатки однопроцессорной системы. А разумно сконфигурированная двухпроцессорная система реагирует на подобное окружение совершенно по-другому.

В нашей статье мы решили проанализировать чипсет E7505/Placer с поддержкой двух процессоров Intel и дать нашим читателям советы по использованию памяти. В следующей статье мы, с помощью собственноручно написанной утилиты, покажем возможности по увеличению производительности ряда приложений, когда потоки программы привязываются к процессорам не операционной системой в автоматическом режиме, а вручную. Вместе с тем, мы закончили сравнительный тест материнских плат на E7505, который вскоре появится на Tom’s Hardware Guide.

Чипсет E7505/Placer в деталях

Чипсет Intel E7505, под кодовым названием Placer, производится по 180-нм техпроцессу и предназначен для установки в двухпроцессорные системы. Чипсет имеет ту же упаковку FC-BGA, что и 875/Canterwood, поэтому он использует точно такое же количество ножек – 1005.

Площадь кристалла в 143 мм² больше, чем 100 мм² у 875. Причина подобной разницы заключается в наличии интерфейса HUB 2.0 и измененного контроллера памяти, что соответствующим образом сказывается на цене. Производителям материнских плат приходится платить за каждый E7505 $100 (при объёме поставок 1000 единиц) – это в два раза превышает цену 875.

Диаграмма чипсета E7505.

Северный мост E7505 от Intel.

Северный мост E7505 (также известный как Memory Controller Hub, MCH) обычно связывается с южными мостами ICH4 и P64H2. Южный мост ICH4 связывается по интерфейсу HUB 1.5, работающему на частоте 66 МГц. Интерфейс может передавать файлы на северный мост с максимальной скоростью 266 Мбайт/с, причём, ширина интерфейса составляет 8 бит.

Мост P64H2, с другой стороны, поддерживает интерфейс на частоте 133 МГц по протоколу HUB 2.0. В результате скорость передачи информации повышается до 1 Гбайт/с (ширина составляет 16 бит). Кроме того, E7505 использует двухканальный доступ памяти и интерфейс AGP 8x.

Южный мост ICH4 от Intel.

Южный мост ICH4 (82801DB) производится по 250-нм техпроцессу и обеспечивает возможность подключения до шести портов Hi-Speed USB, четырёх приводов ATA100, чипа LAN 100 Мбит/с, звукового чипа AC97 и, максимум, шести устройств PCI Bus Master, с пропускной способностью 133 Мбайт/с.

Южный мост Intel P64H2.

Ситуация с южным мостом P64H2 (82870P2) совершенно иная. Он предназначен для работы со скоростными шинами PCI 64 и PCI-X (не путайте с PCI Express!). Интерфейс PCI 64 имеет версию 2.3. Обе шины работают в 64-битном режиме. Все материнские платы на чипсете E7505 в форм-факторе WTX имеют возможность подключения трёх карт PCI 64 и одной PCI-X. PCI 64 работает на частотах 33 или 66 МГц, что даёт пропускные способности 266 Мбайт/с и 533 Мбайт/с (максимум). Шина PCI-X работает на частотах 66, 100 или 133 МГц, что обеспечивает пропускную способность от 533 Мбайт/с до 1066 Мбайт/с.

Диаграмма чипсета E7505 с южным мостом P64H2.

Скорости передачи данных в зависимости от стандарта PCI

Интерфейс HUB 2 обеспечивает максимальную пропускную способность 1 Гбайт/с между северным и южным мостами, поэтому чип P64H2 имеет следующие комбинации шин:

• 1x PCI-X 133 МГц = 1066 Мбайт/с
• 1x PCI-X 100 МГц = 800 Мбайт/с
• 2x PCI-X 66 МГц = 1066 Мбайт/с
• 2x PCI 64 66 МГц = 1066 Мбайт/с
• 3x PCI 64 33 МГц = 798 Мбайт/с

Обычные карты редко превышают скорость 1066 Мбайт/с. Только высокопроизводительные продукты типа карт SCSI320 (320 Мбайт/с) или 10-Гбит/с чипов LAN (1250 Мбайт/с) способны нагрузить интерфейс.

Многие PCI-карты могут работать не только в обычных слотах PCI 2.3, но и в слотах PCI 64. В качестве примера можно привести сетевые карты, RAID-контроллеры и даже модемы 56K. Чтобы избежать неправильных конфигураций, эти карты снабжены дополнительным вырезом.

Модем 56K, способный работать в 64-битном слоте.

Модем 56K, несмотря на установку в 64-битный слот, работает в рядовом режиме 33 МГц и 32 бита.

Контроллер Promise SATA для 64-битного слота.

А этот контроллер RAID может работать в режиме 66 МГц 32 бита.

Сравнение современных чипсетов Intel для рабочих станций

Цена чипсета

Память до 16 Гбайт

Поскольку чипсет Intel E7505 всегда синхронизирует шину процессора с шиной памяти (1:1), для этой платформы подходит только память DDR266. Как и в случае с 875, чипсет использует двухканальный контроллер памяти, который обеспечивает максимальную теоретическую пропускную способность 4,2 Гбайт/с на частоте 133 МГц. Для сравнения: чипсет 875 обеспечивает пропускную способность до 6,4 Гбайт/с при частоте шины памяти 200 МГц (400 МГц DDR). Надёжная работа чипсета немаловажна на данном секторе рынка, поэтому Intel интегрировала функцию проверки и коррекции ошибок ECC (Error Checking and Correction).

ECC требует дополнительный чип на ряд

Подобно чипсету 875, E7505 поддерживает 8 рядов (их также называют страницами). Помните: 1 модуль памяти использует либо один ряд (одну страницу) или два ряда (две страницы). В следующей таблице приведён расчёт модернизации модулей памяти для платформ (без ECC).

Однако если вы желаете гарантировать максимальную надёжность и использовать модули с ECC, то следует помнить, что в каждый ряд необходимо добавить по одному чипу. Этот чип отвечает только за надёжность передачи и не влияет на конфигурацию при модернизации памяти.

Память от Corsair с задержками CL 2,0-3-2-6.

Регистровый модуль с ECC от Mushkin с задержками CL 2.0-3-2.

Регистровый модуль с ECC от Legacy Electronics с задержкой CL 2,5.

Регистровый модуль с ECC DDR333 от Infineon с задержками CL 2,5.

Рассмотрим худший случай: модули памяти для системы с памятью объёмом 16 Гбайт ECC могут состоять из 144 чипов – нелёгкая “ноша” для контроллера памяти. Однако только 128 чипов используется для хранения информации – все остальные выполняют служебные функции.

Регистровая память против небуферизованной

Классическая память является небуферизованной. Чем же отличается регистровая память (раньше её называли небуферизованной)? Дело в том, что чем больше чипов контроллеру памяти приходится обслуживать, тем менее чистыми будут сигналы данных.

Весь фокус заключается в следующем: если разместить небольшой чип управления перед чипами памяти, то каждый ряд (страница) будет обманывать контроллер памяти – который будет считать, что в ряду присутствует только один чип. Подобный подход улучшает качество сигнала и надёжность работы подсистемы памяти. Но при этом, опять же, происходит падение производительности, ведь регистровый чип вносит кратковременную задержку в передачу сигналов.

Два раза по два Xeon

В Task Manager видны два реальных и два виртуальных процессора.

Как правило, каждый процессор Xeon для Socket 604 Xeon CPU поддерживает технологию виртуальной многопроцессорности Hyper-Threading. E7505 поддерживает одновременную работу с двумя процессорами, а также и с Hyper-Threading. В результате пользователь и операционная система получают четыре процессора (два физических и два виртуальных). В любом случае, чипсет имеет только один процессорный интерфейс, то есть оба процессора совместно используют одну шину. Напомним, что при частоте 133 МГц (533 МГц QDR) пропускная способность составляет 4,2 Гбайт/с. В худшем сценарии каждый из четырёх процессоров получит пропускную способность всего 1 Гбайт/с. Однако этот сценарий негативно сказывается только в некоторых OpenGL-приложениях.

Слева находится Xeon, а справа – Pentium 4 Northwood от Intel.

Процессор Intel Xeon (с кодовым именем Prestonia) базируется на том же ядре, что и Pentium 4 Northwood. Последний поддерживает FSB вплоть до 200 МГц (800 МГц QDR), что даёт 6,4 Гбайт/с. Чтобы сбалансировать снижение пропускной способности FSB у Xeon на 34%, Intel предлагает модели процессоров с кэшем L3 1 или 2 Мбайт, начиная с 2,4-ГГц версии.

Цены на современные процессоры Xeon

Анализ доступности и цен показывает, что лучшим соотношением цена/производительность обладают модели 2,66 ГГц. Следующим шагом Intel будет повышение частоты FSB до 200 МГц (800 МГц QDR). И вновь при этом мы должны получить новые чипсеты.

Выбираем правильный форм-фактор: ATX или WTX

Слева находится плата с громоздким форматом WTX, а справа – ATX.

По сравнению со стандартными платами ATX, платы для рабочих станций на Xeon оснащены большим числом функциональных блоков, включая, к примеру, интерфейсы PCI64/X, два южных моста, чипы LAN, стабилизаторы напряжения, сокеты процессора и дополнительный контроллер SCSI. Чтобы разместить всё это богатство, разработчикам приходится использовать платы форм-фактора WTX. Их площадь на 32,94% больше по сравнению с платами ATX, а габариты составляют 33 x 33,5 см (у ATX – 30,5 x 24,5 см). Плата в форм-факторе WTX не поместится в корпус обычного домашнего ПК. Производители, типа MSI и Tyan, в форм-факторе ATX также предлагают материнские платы без таких дополнительных компонентов, как, например, мост P64H2 и LAN. В таком случае установка платы в типичный корпус-башню не вызовет никаких проблем.

Правильное питание: ATX или EPS12V

Полностью собранная “начинка” системы Xeon.

Поскольку мы рассматриваем платформу с двумя процессорами, то суммарное тепловыделение процессоров будет в два раза выше, чем у одного. Два самых быстрых Xeon с ядром Prestonia 2-M на частоте 3,2 ГГц будут выделять в сумме 184 ватта тепла. Добавьте к этому тепловыделение компонентов материнской платы (в среднем 50 Вт), 70 Вт производительной графической карты и рассеиваемую тепловую мощность памяти – и вы получите не меньше 350 Вт.

20-контактная вилка подаёт питание на материнскую плату.

Подобная мощность значительно нагружает питание материнской платы. По этой причине платы форм-фактора WTX используют другой стандарт питания, названный EPS12V. Разъёмы этого стандарта используют более массивные и мощные контакты, которые дальше разнесены друг от друга, чтобы лучше распределять нагрузку. Как и в случае с форм-фактором ATX, контакты покрыты золотом для снижения сопротивления и улучшения качества питания.

Переходник питания от Tagan (TG480-U01).

Современные блоки питания ATX имеют мощность более 350 Вт, что обеспечивает достаточную мощность для питания двухпроцессорных систем в форм-факторе ATX. На рынке, в то же время, есть блоки питания, одновременно поддерживающие стандарты ATX и EPS12V, причём последний – с помощью дополнительного переходника. Следовательно, если ваш блок питания обладает достаточной мощностью, вы можете не менять его на другой. К тому же, многие материнские платы поддерживают оба стандарта питания.

Слева находится 24-контактная вилка WTX, а справа – 20-контактная вилка ATX.

Слева – 8-контактная вилка WTX, а справа – 4-контактная PWR.

Маркировка вилки “20/24P” говорит о том, что она может работать и с 24-контактными разъёмами WTX, и с 20-контактными ATX. То же самое относится и к маркировке “12V-8/4P” маленькой вилки – она поддерживает 8-контактные и 4-контактные разъёмы. Четыре дополнительных контакта служат для распределения нагрузки.

Различия в раскладке вилок ATX и WTX.

Разъём стандарта EPS12V оснащается дополнительными контактами +12V, +3.3V, +5 V и “землёй”.

AGP: поддержка любых карт

Северный мост E7505 поддерживает графические карты AGP, а большинство материнских плат предлагают расширение AGP до слота AGP Pro. Напомним, что расширение Pro нужно для подачи на карту дополнительного питания.

Обеспечивает поддержку стандарта 3.0, поэтому все графические карты на современном рынке можно установить в систему без каких-либо проблем.

Тестовая конфигурация

Тесты и настройки

Результаты тестирования

В следующих тестах мы сравнивали производительность двухпроцессорной платформы с “обычным” Pentium 4 в однопроцессорной конфигурации.

OpenGL

DirectX 9a

Видео

Звук

Приложения

Синтетические тесты

Заключение

Как видим, приложения, оптимизированные под технологию Hyper-Threading, получают прирост производительности при переходе на два физических процессора. Если большая часть вашей работы – кодирование или рендеринг, то стоит присмотреться к двухпроцессорной платформе Xeon в роли следующей вашей системы.

В ближайшей статье мы сравним между собой производительность различных материнских плат на E7505. Затем мы опубликуем статью, посвящённую увеличению производительности с помощью нашего собственного инструмента, позволяющего привязывать задачи к определённым процессорам. Этот инструмент отменяет автоматическое распределение задач операционной системой.