АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

Barton властитель Athlonтиды

• Все журналы \ Номер 15/238 `2003 от 14.04.2003 \ Barton властитель Athlonтиды

Олег КАСИЧ, Тарас ДАРАГА harder@bigmir.net , tarickd@mail.ru

Не так давно компания Intel анонсировала процессор Pentium 4 3.06 ГГц, который, кроме повышенной тактовой частоты, от своих предшественников отличался также нововведением, технологией HyperThreading. В определенных ситуациях ее использование позволяло получить ощутимый прирост производительности. Компании AMD необходимо было найти свой аргумент на этот контрвыпад основного конкурента, так как ее флагман задержался на рубеже 2800+.

Самая старшая до недавнего времени модель Athlon XP 2800+ имела тактовую частоту 2250 МГц. Дальнейшее повышение частоты вызывало определенные трудности. Потенциал ядра процессора Athlon XP в нынешней инкарнации лежит в районе 2300 МГц. Далее увеличивать частоты довольно проблематично. В ближайшее время переход на более тонкий технологический процесс (в частности 0.09 микрон) не предвидится, уж больно это трудоемко и ресурсоемко. Поэтому, по предварительным данным, такие кардинальные решения компания AMD планирует производить не ранее 2004 года.

Но ведь поднимать планку производительности процессоров нужно сейчас. Какие же рычаги есть у AMD для установки паритета в образовавшемся перевесе со стороны Intel? Было бы странным предполагать, что AMD будет заниматься основательным редизайном и усовершенствованием ядра в преддверие выпуска 64-разрядных процессоров (в которых эти усовершенствования есть). Очевидно, что в нынешней ситуации существует необходимость предпринять определенные меры для получения большей производительности, но при этом по возможности обойтись «малой кровью». Одна из таких мер — все то же банальное увеличение тактовой частоты ядра процессора, но ввиду вышеуказанных причин такая модернизация уже не кажется такой безболезненной.

Существует также возможность увеличения частоты системной шины, что уже неоднократно и небезуспешно использовалась компанией AMD (100 МГц > 133 МГц, 133 МГц > 166 МГц). В свое время, еще до официального появления процессоров, работающих с системной шиной 166 МГц, мы проводили соответствующий эксперимент, и сочли такой шаг весьма ощутимым допингом для системы («Примерка толстой шины на Athlon», МК, № 38-39 (209-210)). И действительно, процессоры Athlon XP 2600+, 2700+ и 2800+, работающие с частотой системной шины 166 МГц, даже при небольшом увеличении результирующей тактовой частоты, по сравнению со своими 133-х «мегагерцевыми братьями», дают ощутимый прирост производительности. В то время ситуация для внедрения процессоров с повышенной частотой системной шины складывалась довольно удачно. Чипсет KT333, платы на котором наводнили рынок, изначально вроде как и не поддерживающий такую частоту FSB, официально обзавелся оной, и производители материнских плат наперебой начали анонсировать в своих продуктах ее поддержку. К тому же набирал обороты чипсет КТ400, у которого с момента рождения с новой шиной был «полный гуд». То есть рынок был готов к встрече новых процессоров от AMD, работающих на шине 166 МГц, и принял их с распростертыми объятиями. Но вот при дальнейшем увеличении частоты FSB выплыли определенные нюансы.

Две по сто в одну посуду

Потенциальные возможности шины EV-6, которая используется сегодня платформой Socket A, позволяют увеличить частоту ее работы до 200 МГц (или немногим выше). Казалось бы, решение возникших проблем лежит на поверхности, и ничто не затрудняет переход на шину 200 МГц — логичный шаг для поднятия быстродействия системы. Но сложность заключается в том, что в настоящее время официально такую шину поддерживает только два чипсета. Одним из них является недавно анонсированный SIS 748. Ввиду традиционной ограниченности поставок этих чипов нам вряд ли удастся увидеть многообразие плат, на нем основанных. Скорее будут платы только от ECS и в зависимости от того, насколько он окажется удачным, также от ASUS, плюс еще парочки брендов.

Вторым чипсетом, имеющим официальную поддержку шины 200 МГц, является nForce 2 (ревизия A3). Но учитывая нынешнюю рыночную долю NVIDIA в сегменте чипсетов для Socket A (~5%), это, прямо скажем, совсем не густо.

С чипсетами же от VIA, которая в настоящее время властвует на рынке платформы Socket A, сложилась совсем трагикомическая ситуация. Не успела компания отгрузить производителям материнских плат свой новоиспеченный чипсет KT400A, как в ее «дорожных картах» появился новый чип —КТ600. КТ400А отличался от своего предшественника (KT400) лишь официальной поддержкой памяти DDR400, несколько улучшенным контроллером памяти и новым южным мостом. А вот поддержкой 200-МГц шины он так и не обзавелся. Этот просчет может сыграть с KT400A злую шутку. Некоторые бренды «первого эшелона» уже отказались производить платы на КТ400А, предпочитая ждать анонса КТ600, который уже не за горами. Вполне оправданное решение — кому же хочется менять свой ассортимент в одной линейке каждые несколько месяцев.

Не мегагерцем единым

Вот и получается, что рынок будет готов к процессорам, работающим с 200-МГц шиной, только через пару-тройку месяцев, когда в достаточном количестве будут доступны платы ее поддерживающие. Но по меркам ИТ-индустрии это срок не малый, посему не отвечать конкуренту такое время — означает дать слабину, что чревато неприятными последствиями. Чтобы этого не произошло, AMD избрала еще один путь повышения производительности своих процессоров — увеличение кэш-памяти второго уровня. В свое время этот метод избрала компания Intel при переходе с ядра Willamette на Northwood, что весьма благоприятным образом сказалось на скорострельности обновленных процессоров. Используемый ныне для производства процессоров 0.13-микронный технологический процесс хорошо освоен компанией AMD. Выход годных чипов очень высок. Поэтому увеличение объема кэш-памяти и как следствие площади ядра не повлечет за собой больших трудностей. Себестоимость производства таких чипов лишь немногим больше себестоимости ядра Thoroughbred. Что позволяет гибко управлять ценовой политикой в зависимости от потребностей рынка.

Barton собственной персоной

Трубят фанфары и прочие духовые инструменты, и из кремниевой пластины вырезают преобразившийся Athlon XP. Давайте посмотрим, что же принесла вместе с собой новая линейка процессоров, ядро которых получило кодовое название Barton (рис. 1). Одновременно с анонсом процессоров был изменен логотип Athlon XP (рис. 2). Основным отличием нового ядра от предшественника (Thoroughbred) является увеличение объема кэш-памяти второго уровня с 256 Кб до 512 Кб. Если учитывать тот факт, что кэш у процессоров Athlon XP эксклюзивный (данные кэш-памяти первого уровня не дублируют данные кэш-памяти второго уровня), то суммарный объем кэша теперь составляет 640 Кб! Сразу вспоминается давняя, ставшая уже крылатой фраза Билла Гейтса о том, что 640 Кб — это много, и Microsoft’у этого надолго хватит :-). Но смахнув набежавшую от приступа смеха слезу и возвратившись во времена нынешние, можно констатировать следующее: на сегодняшний день процессоры с ядром Barton имеют в своем распоряжении самый большой объем кэш-памяти среди х86 камней, ориентированных для применения в настольных ПК. Так же как и предшественники, новые процессоры производятся на фабрике Fab30 в Дрездене по 0.13-микронной технологии с использованием медных соединений. Увеличение L2 повлекло за собой неизбежный рост количества транзисторов, содержащихся в кристалле. К 37.6 миллионам тех, которые верой и правдой отрабатывали за Thoroughbred, присовокупили еще 16.7 млн., что в сумме составило 54.3 миллиона. В результате площадь кристалла также возросла с 84 мм2 до 101 мм2 (~20%). Топология кристалла практически не изменилась. Об этом можно судить, взглянув на структуру ядер (рис. 3). Визуально, по сравнению с Thoroughbred, ядро Barton увеличилось (вытянулось) на пару-тройку миллиметров, где и разместились дополнительные 256 Кб кэш-памяти L2.

Новая линейка на сегодняшний день включает три процессора: 3000+ (2167 МГц), 2800+ (2083 МГц) и 2500+ (1833 МГц). Судя по официальным данным, цены на них низкими не назовешь. Модель 3000+ оценена в $588, 2800+ — $375, а 2500+ потянула на $239. Жесткая конкуренция расставит все по своим местам. Можно не сомневаться, что по прошествии некоторого периода времени цены полезут вниз, причем основательно.

Несмотря на увеличение кэш-памяти, средняя потребляемая мощность новых процессоров немного уменьшилась. В первую очередь, это связано с тем, что одновременно с выходом нового ядра Barton фирма AMD начала кампанию по массовому внедрению режима Bus Disconnect. Поэтому теперь для получения статуса AMD Recomended материнская плата должна в обязательном порядке поддерживать данный режим. Что же он из себя представляет? При включении Bus Disconnect чипсет отслеживает сигнал перехода процессора в состояние энергосбережения (например, по команде Halt) и «отключает» его от системной шины, дав возможность «отдохнуть» и остыть. Достигаемый в этом случае эффект — охлаждение в незагруженном состоянии. Это, по сравнению с режимом полной загрузки, на 20–30°С меньше, в то время как без включения Bus Disconnect разница редко составляет более 5–10°. Разумеется, при 100%-ной нагрузке процессора температура не меняется, но зачастую 95% времени у среднестатистического пользователя (к заядлым игроманам это не относится) процессор может «отдыхать». Польза от активирования данного режима особенно сильно ощущается при использовании кулера с термоконтролем оборотов вентилятора — компьютер работает… и тишина.

Моделирование производительности

Как известно, для отражения производительности процессоров Athlon XP используется специальный рейтинг или так называемый номер модели (model number), который имеет определенную зависимость от тактовой частоты ядра. Вот только формула пересчета этого самого рейтинга периодически изменяется. Так было при переходе на системную шину 166 МГц, аналогичная ситуация наблюдается и сейчас при увеличении кэш-памяти второго уровня. Если посмотреть в таблицу 1, то несложно заметить, что тактовая частота процессора с рейтингом 3000+ совпадает с моделью 2700+, а процессор 2800+ по этому параметру соответствует 2600+ (на шине 333 МГц). То есть, по мнению компании AMD, увеличение кэш-памяти именно таким образом должно повлиять на быстродействие процессора. Подобное утверждение в очередной раз изменяет устоявшиеся формулы пересчета рейтинга Athlon XP.

Новые рейтинги, так сказать, с потолка, конечно же, не берутся. Для получения определенного номера модели компания AMD использует довольно обширный набор тестовых пакетов и приложений, на основании результатов которых и делается заключение о производительности нового процессора. С одной стороны, это облегчает выбор для конечного пользователя, избавляя его от необходимости забивать себе голову различными аббревиатурами. Но с другой стороны, рейтинг вычисляется усреднено, на основании результатов различных приложений, которые, к примеру, могут различным образом относиться к увеличению кэш-памяти L2. Некоторые программы весьма расположены к подобному нововведению, иные же просто его проигнорируют, демонстрируя практически одинаковые показатели при использовании процессоров 3000+ и 2700+.

Чтобы не гадать на кофейной гуще, давайте на практике рассмотрим возможности нового процессора. К нам на тестирование попала топовая модель Athlon XP 3000+. Очевидно, что наибольший интерес вызовет сопоставление ее производительности и Athlon XP 2700+, у которых тактовая частота одинакова. Что ж, сейчас мы их проверим… сейчас мы их сравним…

Тестовый стенд

Процессоры: Athlon XP 3000+ (2167 MГц) на ядре Barton;

Athlon XP 2700+ (2167 MГц) на ядре Thoroughbred-B;

Системная плата: EPoX 8RDA+ на чипсете nVidia nForce2 SPP + MCP-T;

Память: 512 Мб (2х256 Мб) PC2700 Samsung CL 2.5;

Видеокарта: Gainward GeForce 4 Ti 4200-8Х 128 Мб;

Жесткий диск: Maxtor DiamondMax Plus9 60 Гб (7200 об/мин, 2 Мб кэш-память);

ОС и драйверы: Windows 98SE, NVIDIA driver 2.00, Detonator 43.00.

Потенциальные возможности

Нам было интересно, каков же разгонный потенциал у нового ядра Barton. Процессоры Athlon XP с более новым, чем Palomino, ядром выпускаются с незаблокированным коэффициентом умножения. Не стал исключением и новый Athlon XP 3000+ с ядром Barton — множитель без проблем менялся средствами материнской платы. Мы не стали повышать множитель. Вместо этого он, наоборот, был снижен, но повышена частота системной шины до 200 (400 DDR) МГц. Таким образом, вместе с проверкой разгонного потенциала мы хотели протестировать, что же даст новому Athlon’у ускоренная шина. Последнюю AMD, по всей видимости, будет применять в следующей модели — Athlon XP 3200+, выход которой намечен на май.

Сначала мы установили множитель равный 12, что позволило получить результирующую частоту 2400 МГц. Процессор запустился, но стабильной работы добиться не удалось, поэтому мы остановились на множителе 11.5 и результирующей частоте 2300 МГц. При таких параметрах процессор работал стабильно, правда, для этого потребовалось повысить напряжение питания с 1.65 В до 1.8 В. Результаты повышения как тактовой частоты процессора, так и частоты системной шины, самым благоприятным образом отразились на производительности. Для охлаждения использовался модифицированный под оверклокерские нужды кулер Volcano 6Cu. На родной частоте процессор греется не очень сильно (температура ядра не превышает 45–50°С), но несколько больше ядра Thoroughbred. При разгоне же тепловыделение ощутимо возрастает, поэтому оверклокерам нового процессора мы рекомендуем обзавестись довольно мощной системой охлаждения с большим, желательно медным радиатором, а то и вовсе системой водяного охлаждения, иначе возможен перегрев и связанная с ним нестабильность в работе компьютера. Чтобы оценить эффективность увеличения кэш-памяти при использовании системной шины с частотой 200 МГц, частота процессора 2700+ также была поднята до 2300 МГц.

Согласно заявлениям AMD, для корректной работы нового процессора стабилизатор питания на материнской плате должен обеспечивать максимальный ток не менее 45А. Похоже, именно этим объясняется столь скромный список рекомендуемых материнских плат для Athlon XP 3000+. На данный момент он насчитывает всего 22 платы от 11 производителей (их список можно найти на сайте http://www.amd.com). Плата, на которой проводилось тестирование, входит в список рекомендуемых, потому никаких проблем замечено не было. Впрочем, если ваша плата в этот список не входит, не расстраивайтесь. Сложно сказать наверняка, какими критериями руководствуется компания AMD в своих рекомендациях, поэтому отсутствие платы в списке вовсе не означает невозможности работы на ней такого процессора.

Результаты тестирования

Синтетические процессорные тесты из пакета SiSoftware Sandra 2003 слабо зависят от объема кэш-памяти L2 процессора. Поэтому равночастотные Barton и Thoroughbred проявили себя здесь практически одинаково, с точностью до погрешности измерения (диаграмма 1). С другой стороны, это показывает, что никаких принципиальный изменений в новом ядре, кроме увеличенного объема кэш-памяти, нет.

Результаты процессорного теста нового 3DMark 2003 демонстрируют интересную картину. В более динамичном тесте Test1 прирост от добавления 256 Кб кэша составляет порядка 7%, однако в Test2 прирост отсутствует вообще. Похоже, что в более сложном тесте объем обрабатываемых данных настолько велик, что не умещается даже в увеличенном кэше. На диаграмме 2 отображен результирующий рейтинг процессора. Данные по каждому из тестов можно найти в таблице 2.

Тестовый пакет 3DMark 2001 не имеет в своем арсенале специализированного процессорного теста. Поэтому для большего влияния быстродействия процессора на результат он был запущен с минимальным разрешением в режиме программного расчета T&L. Это обеспечивает только двухпроцентный прирост производительности (диаграмма 3).

Игрушка Unreal Tournament 2003, можно сказать, кэшелюбива :-) — прирост производительности порядка 5%, причем в более сложном наборе botmach прирост выше, чем в flyby (диаграмма 4). Что интересно, при разгоне обоих процессоров до 2300 МГц на шине 400DDR МГц увеличения показателей в сценах flyby практически не наблюдается, а разница между ними в botmach ощутимо снижается. Это говорит о том, что при быстрой смене сцен в наборе flyby используется больше данных и в то же время требуется значительно меньшего количества вычислительных действий на единицу времени, чем в botmach.

Игра Quake 3 отнеслась к увеличению кэш-памяти весьма прохладно. Прирост на стандартной карте demo001 составляет всего 2%, а на более сложной демке nv15demo и вовсе практически отсутствует (диаграмма 5). Зато прирост от разгона гораздо более значителен. Это говорит о том, что Quake 3 обрабатывает слишком большие объемы информации, и для него не хватает даже вдвое увеличенного кэша.

Результаты Comanche 4 напоминают ситуацию в Unreal Tournament 2003/botmach. Только с той разницей, что при разгоне прирост производительности от увеличения кэш-памяти L2 даже больше, чем на родной частоте. Очень похоже, что кэша Barton’а достаточно для выполнения кода игры Comanche 4, а кэша Thouroughbred’а не хватает совсем чуть-чуть, иначе прирост был бы больше (диаграмма 6).

Архиватор WinRAR, обрабатывающий большие объемы данных при сжатии, как и следовало предполагать, при увеличении кэша ощутимо ускорился. Прирост скорости на родной частоте составил более 8%. При разгоне увеличенная частота шины и, соответственно, возросшая пропускная способность памяти несколько нивелировала влияние кэша, однако даже в этой ситуации Barton «обошел» Thoroughbred’а более чем на 6% (диаграмма 7).

Тест RealStormBench выполняет построение динамических трехмерных сцен в реальном времени методом расчета прохождения лучей. Прироста производительности от увеличенного кэша в этом случае практически не наблюдается. Видимо, по той же причине, что и в Test2 из набора 3DMark 2003, — сложность обработки данных сильно превышает их количество (диаграмма 8). В таких случаях, когда основная задача ложится именно на вычислительные возможности процессора, увеличение рейтинга на 300 пунктов не приносит никаких «дивидендов».

Скорость проведения научных расчетов была проверена при помощи тестового пакета ScienceMark. Тест моделирует физические процессы на атомарном и молекулярном уровне. Прирост производительности от увеличенного кэша второго уровня составляет около 5% (диаграмма 9). Учитывая, что даже Athlon XP с объемом кэш-памяти второго уровня 256 Кб, благодаря отменной работе «числодробильного аппарата», обгоняли своих конкурентов в данной задаче, новые Athlon XP с ядром Barton еще лучше подходят для научных расчетов.

На первый взгляд, казалось бы, что MP3-кодек Lame при сжатии звуковых данных так же, как и WinRAR, должен получить ощутимый прирост от увеличения кэша. Однако это не так — прирост составляет около 2%, а при разгоне пропадает вовсе (диаграмма 10). Дело в том, что в отличие от архиваторов, которые ищут повторяющиеся последовательности, MP3-кодек производит совершенно другие действия — преобразование Фурье, а оно гораздо сильнее нагружает исполнительные устройства процессора, чем подсистему памяти.

Выводок

Анализируя данные, полученные во время тестирования, можно констатировать следующий факт. Прирост от увеличения кэш-памяти второго уровня у Athlon’а довольно сильно зависит от используемого программного обеспечения и колеблется в пределах 0–9%. Что можно сказать, увидев возросший на 11% рейтинг производительности модели 3000+? Model Number, который достаточно долгое время вызывал доверие своей объективностью, переживает определенную «девальвацию»... Нам не удалось обнаружить приложения, где прирост производительности оказался бы таким же, как приводимый model number, который AMD считает мерой производительности своих процессоров. Тем не менее, польза от увеличения кэш-памяти во многих приложениях все же имеется (в большей или меньшей степени). Будем надеяться, что у AMD не возникнет сложностей с поставками новых процессоров, и они не получат клеймо «бумажных». По крайней мере, технологических сложностей с производством возникнуть не должно, поэтому ждем «новобранцев» на прилавках. Тестирование процессора на повышенной частоте FSB позволяет утверждать, что AMD не все козыри выложила на стол (на платформу Socket A), кое-что в рукаве еще имеется. Игра продолжается.

Выражаем благодарность

* компании CHI за предоставленный для тестирования процессор AMD Athlon XP 3000+;

* компании K-Trade за предоставленные модули памяти 2x256 Мб Samsung PC2700.

Идёт загрузка...

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:
Введите символы или вычислите пример: * Обновить