Cedar Mill охлаждает Pentium 4

Если обратиться к истории, то имидж лидера продаж Intel – микропроцессора Pentium 4 – оказывается двойственным. Его очень успешная карьера прекрасно развивалась до недавнего времени, подойдя к поворотной точке. Платформы Intel можно назвать универсальными, функциональными и быстрыми, но процессоры выделяют слишком большое количество тепла и потребляют больше энергии по сравнению с продуктами конкурентов.

Всё началось в 2000 году со 180-нм процессорного дизайна, основная цель которого заключалась в том, чтобы обойти конкурирующий Athlon по чистой тактовой частоте. Меньше, чем через год чип был уменьшен до 130 нм, а для его сопровождения появилась новая платформа на Socket 478. Достаточно быстро тактовые частоты выросли от 2 до 3 ГГц, обеспечивая Intel желанное лидерство.

Позднее платформа обновлялась два раза, но уровень производительности кардинально больше не повышался. В то же время возникло немало критики по поводу “новых высот” ядра Pentium 4 Prescott, поскольку чип и его производные с 2 Мбайт кэша L2, а также двуядерный Smithfield оказались разочарованием.

Сегодня AMD является лидером как среди одноядерных, так и двуядерных настольных процессоров, которые не только работают быстрее в большинстве тестов, но и требуют существенно меньше энергии. Именно поэтому Intel сегодня фокусируется на платформах, а не на отдельных компонентах. Но нам следует подчеркнуть, что подобная тенденция характерна для всей “железной” индустрии в целом, так как производительность комплектующих по сегодняшним меркам можно назвать достаточной. Даже самый дешёвый процессор легко справится с большинством повседневных приложений. Для того чтобы покупатель решил потратиться на новую “железку”, производителю придётся наглядно показывать её возможности.

В любом случае, улучшения в продукты вносить никогда не мешает. В случае процессора Pentium 4, который занимает лидирующее положения по продажам, улучшения должны коснуться проблем с тепловыделением, да и увеличить набор функций тоже будет неплохо (включая технологию виртуализации VT). Так какие же улучшения ожидают нас с появлением ядра Cedar Mill?

Cedar Mill в деталях

Сразу же скажем: Cedar Mill работает не быстрее Prescott, поскольку он представляет собой урезанный дизайн Netburst без серьёзных архитектурных изменений (детали указаны ниже). В итоге производительность Pentium 4 653/651, который мы тестировали, почти полностью совпадает с Pentium 4 650 (оба процессора работают на 3,4 ГГц).

Но следует особо отметить существенно уменьшенное тепловыделение. Вентилятор процессорного кулера работал на слышимых оборотах только при полной нагрузке системы, и это не может не радовать.

BIOS Gigabyte F8 сертифицирован под работу технологии виртуализации (VT) на Pentium 4 653. Обратите внимание на модельный номер. Процессоры линейки 600, чьи номера заканчиваются на “1” (к примеру, Pentium 4 651), будут использовать ядро Cedar Mill. Окончание “2” указывает на ядро Prescott, а “3” – на Cedar Mill с поддержкой VT.

Пока мы не смогли получить планов Intel, в которых раскрывается линейка 6×3… Пока что.

Не только урезание ядра!

Intel продолжает использовать технологию напряжённого кремния (strained silicon) вместо SOI (кремний на диэлектрике, silicon on insulator), которая известна меньшими токами утечки. Впрочем, как утверждает компания, напряжение кремния было увеличено на целых 15%, но изоляционный слой затвора по-прежнему составляет 1,2 нм.

В результате появляются перспективы для увеличения производительности при сохранении прежнего уровня токов утечки. Либо для сохранения текущей производительности, но с уменьшенным тепловыделением.

Кроме того, специальный дизайн транзисторов (с учётом состояния “сна”) должен сказаться на токах утечки не меньше, чем структурные улучшения. У ядра Cedar Mill (и Presler) не активные транзисторы автоматически выключаются. Особенно эта функция полезна областям кэш-памяти, но и другие функциональные блоки тоже выигрывают. По информации Intel, задержка, которая требуется для пробуждения транзисторов из “спящего” режима, достаточно низка, чтобы никак не сказываться на производительности. “Спящие” транзисторы можно реализовать и по 90-нм техпроцессу, но при этом увеличился бы размер кристалла.

65-нм техпроцесс использует восемь слоёв медных проводников и диэлектрики low-k. Подобное количество слоёв необходимо, чтобы правильно связать все блоки процессора.

Cedar Mill и Prescott: близнецы-братья.

86 Вт TDP

Современная спецификация FMB (Flexible Motherboard – стандарт Intel для процессора и системы) предусматривает тепловой пакет TDP (Thermal Design Power – максимальное тепловыделение) на уровне 95 Вт. Но тепловой пакет ядра Cedar Mill составляет 86 Вт. Насколько мы знаем, сюда подпадают Pentium 4 с 631 по 661 (с 3,0 по 3,6 ГГц), и более скоростные версии тоже могут легко вписаться в такой пакет.

Как вы увидите в разделе тестирования, Cedar Mill смог уменьшить энергопотребление системы под нагрузкой на целых 20% по сравнению с 2-Мбайт Prescott (детали указаны в таблице системной конфигурации). Это различие достаточно велико, чтобы вернуть Intel на тот же уровень соотношения производительности на ватт, что и у AMD. Однако в режиме бездействия различие уменьшается (особенно при активации SpeedStep). Вероятно, это связано с тем, что напряжение Cedar Mill на нашей тестовой плате не отличалось от Prescott – 1,35 В.

Подобные результаты при высоких нагрузках наглядно показывают, что Pentium 4 приближается к Athlon 64: спецификация TDP высока, но обычно процессоры и близко к ней не подбираются.

SpeedStep всё ещё здесь

Pentium 4 65x по умолчанию работает на 3,4 ГГц.

После включения технологии EIST (Enhanced Intel SpeedStep Technology) 65-нм чип работал точно так же, как и 90-нм версия. Если вы хотите сэкономить энергию и уменьшить тепловыделение в режиме бездействия, выберите соответствующую схему энергопотребления под Windows (“Портативный/Ноутбук”). Затем проверьте тактовые частоты с помощью любых утилит вроде CPU-Z (скачать утилиту можно бесплатно). Windows в режиме бездействия должна снижать частоту процессора до 2,8 ГГц. А при увеличении нагрузки на процессор частота должна автоматически возрастать.

SpeedStep является достаточно эффективной технологией для уменьшения тепловыделения и уровня шума. При включении SpeedStep оказывает небольшое влияние на производительность: оно слишком мало, чтобы его заметить. Именно поэтому для большинства пользователей мы рекомендуем включать SpeedStep.

Достаточно интересны напряжения процессора, при которых он работает на полной частоте и в режимах SpeedStep. Для 90-нм Pentium 4 660 Prescott они составили от 1,35 В до 1,15 В в режиме SpeedStep, а для образца Cedar Mill – от 1,35 В до всего 1,30 В. Впрочем, перед нами ранний образец процессора, так что не будем делать выводы до появления в нашей лаборатории финального продукта.

При включённом SpeedStep система автоматически снижает частоту с 3,4 до 2,8 ГГц при низкой нагрузке.

Тестовая конфигурация

Gigabyte GA-8I955X Royal

Версия BIOS: F8

Совсем недавно мы рассмотрели несколько high-end материнских плат для Socket 775, включая Gigabyte 8I955X Royal. Поскольку мы продолжим использовать эту материнскую плату для других проектов, мы решили именно на ней провести тестирование предварительного образца Cedar Mill. Мы запросили у Gigabyte обновление BIOS, в котором добавлена поддержка 65-на процессоров.

Плата использует чипсет Intel 955X, который по-прежнему остаётся лучшим вариантом для компьютеров на Pentium 4, конечно, если вы не хотите использовать систему SLI.

Для получения дополнительной информации о материнской плате обратитесь к нашему обзору.

Corsair CM2X512A-5400UL DDR2-667

И вновь мы использовали модули Corsair DDR2-667 с низкими задержками. Они нас ещё ни разу не подвели.

Тесты и настройки

Результаты тестирования

OpenGL

DirectX 8

DirectX 9

Видео

Аудио

Приложения

Синтетические тесты

Энергопотребление

Заключение

Наконец-то мы получили в свои руки тот процессор Pentium 4, который следовало бы выпустить ещё год назад.

Впрочем, надо учитывать, что образец Cedar Mill был получен в нашу лабораторию через третьи руки, и мы не собираемся называть эту компанию. Образец является ранним, и финальная версия “камня” будет от него отличаться. Но уже сегодня понятно, что обещания Intel по поводу 65-нм техпроцесса имеют под собой почву.

И модернизируется не только техпроцесс: Intel будет производить 65-нм чипы на заводах в Хиллсбро (штат Орегон, заводы D1C, D1D), Чандлере (штат Аризона, Fab 22) и Лейкслипе (Ирландия, Fab 24). Intel внедрила новые функции энергосбережения вроде “спящих” транзисторов, которые снижают токи утечки и, вследствие этого, тепловыделение. Пока мы никак не затронули тему технологии виртуализации (VT), поскольку за пару дней, которые были в нашем распоряжении, мы смогли провести только стандартный набор тестов.

Если вы разочарованы отсутствием прироста производительности, помните, что теперь Intel может легко добавить более скоростные процессоры Pentium 4 с частотой выше 4 ГГц, если на рынке будет спрос. Ведь тепловой пакет 86 Вт достаточно далёк от 130 Вт у спецификаций FMB.

Наконец, с выпуском нового процессора Intel в конце этого года или в начале следующего сможет существенно улучшить соотношение производительности на ватт. В итоге у Cedar Mill появляются хорошие перспективы для многих экономичных потребительских решений, где до сих пор властвовала AMD. Похоже, что Intel вновь вернулась на путь успеха. AMD придётся нелегко.