iXBT: Процессоры с частотой 1000 МГц

Сравнивать друг с другом процессоры с одной стороны более сложное, а с другой - более увлекательное занятие, нежели тестировать различные системные платы. Скорее всего, это обусловлено тем, что отдельные блоки процессора намного тяжелее рассматривать дифференцированно друг от друга, в отличие, например, от платы, описываемой по компонентам; более того, в описании процессоров приходится упоминать особенности, настолько же сложные для понимания, насколько и не несущие никакой практической пользы для конечного пользователя. В результате автору неизбежно приходится идти на компромисс - либо обзор будет написан четко по плану, и при этом изобиловать терминами, малопонятными даже самому автору и больше напоминающими Processor Data Sheet, либо, при некоторой вольности изложения, содержать определенную практическую пользу. Постараемся уделить поменьше внимания чистым техническим характеристикам, которые знает наизусть каждый школьник, имеющий доступ в Интернет, и побольше - непосредственному сравнению процессоров и платформ под них, а также объяснить полученные результаты.

Многие могут сказать, что тестирование и сравнение гигагерцовых процессоров от грандов полупроводниковой промышленности существенно запоздало и представляется на данный момент не совсем актуальным. Однако множество факторов говорят в пользу того, что именно сейчас такое сравнение наиболее актуально. Начнем с того, что только сейчас процессоры с частотой в 1 ГГц начинают даже не повсеместно продаваться, а только появляться в прайс-листах российских фирм, наиболее активно реагирующих на появление новинок компьютерной техники. Данный факт объясняется тем, что максимально возможная частота процессоров, выполненных по технологии 0.18 микрон, незначительно превышает гигагерц - в результате среди всех выращенных кристаллов совсем немного идеальных изделий проходят тесты и заслуживают право носить на себе маркировку 1000+ мегагерц. Точного процента, естественно, не узнать, ну, да и не надо - цена подтверждает раритетность изделия, что красноречивее любых данных, особенно в случае с Intel.

Удачное стечение обстоятельств позволило процессору Thunderbird от AMD выступить на двух платформах - AMD750 и VIA KT133, а процессору Coppermine от Intel - аж на трех - Intel 440BX, VIA ApolloPro 133A и Intel 815. А удачное потому, что старички 750 и BX еще не успели совсем одряхлеть, несмотря на архаичный AGP 2x, а новобранцы KT133 и i815 - окрепли, доработали "сырые" BIOS, и довели драйверы до боевой готовности. Причем, если по возможностям чипсетов все достаточно прозрачно - чем новее, тем лучше, то вот предположить явного лидера по производительности достаточно сложно: во-первых, скорость чипсета можно оценить только в совокупности с процессором, а во-вторых, для того и затеяно это исследование, чтобы не предполагать, а выявить "идеальную пару". Более того, два чипсета от VIA под процессоры Intel и AMD, имеющие весьма сходную архитектуру и отличающиеся в основном механизмом взаимодействия северного моста с процессором, помогут максимально точно определить относительную производительность конкурентов.

Итак, перейдем непосредственно к рассмотрению списка участников тестирования.

Hardware

Таблица характеристик процессоров составлена следующим образом - многие всем известные факты могут быть изложены по минимуму, но при этом достаточно подробно освещены некоторые интересные практические моменты из жизни процессоров.

Подведем некоторые итоги. Возможно, некоторые усмотрят в них итогах своеобразную словесную перепалку между владельцами процессоров, приведшую к некоторой бессистемности, но, с другой стороны, так, наверное, интересней.

Казалось бы, преимущество во многом на стороне творения AMD, но есть ряд факторов, которые не позволяют ему стать безоговорочным лидером. Попробуем предугадать относительную производительность процессоров, а потом посмотрим, насколько теория совпадает с практикой.

Исходя из больших размеров L2-кэша и более эффективной исключительной схемы, когда содержимое L1 не дублируется в L2-кэше, очевидно, что T-Bird предоставляет в наше распоряжение значительно больший совокупный объем кэшей - значит и производительность, наверняка, окажется повыше. Есть одно "но". Не каждый знает, почему процессоры Intel Coppermine оказались настолько быстрее своих предшественников - Katmai. "Да у них кэш L2 на частоте процессора!" - скажете вы, и будете правы только наполовину. Вторая важнейшая причина - в том, что вместо прежней, 64-разрядной шины между процессором и внешним L2-кэшем, Intel применил революционную 256 разрядную шину с усовершенствованной буферизацией - Advanced Transfer Cache Architecture. Такая инновация оказалась возможной в результате интеграции L2-кэша в кристалл процессора, а при использовании внешнего кэша такая операция повлекла бы за собой увеличение количества выводов процессора на 256-64=196, а также в четыре раза большее количество микросхем кэша, пусть и меньшего размера, для обеспечения функционирования такой шины - это непосильные для производителя издержки. Каждая система представляет собой так называемый набор "бутылочных горлышек" - узких мест, лимитирующих производительность системы в целом. Intel мастерски воспользовался возможностью избавиться от одного из них, а именно Advanced Transfer Cache Architecture, что является самым главным скачком вперед по сравнению с предшественником Katmai. Вернемся к прерванной мысли. Что же до T-Bird, то при явно большем объеме L2-кэш остался на прежней 64-разрядной шине, что сводит на нет преимущества большего объема.

Рассмотрим шину адреса и данных обоеих процессоров - против EV-6 выступает явно более худенький конкурент от Intel AGTL+. Но при частотах оперативной памяти, не превышающих 133 МГц, преимущества EV-6 практически не проявляются. При этом EV-6 практически не переносит работы на нештатных частотах, что почти исключает манипулирование частотой процессора с помощью изменения частоты FSB.

Намного более простой (в основном за счет меньшего размера кэшей) процессор от Intel, содержащий 28 миллионов транзисторов против 37 у T-Bird, потребляет гораздо меньшую мощность и рассеивает куда меньше тепла. Это, однако, компенсируется более высокой критической температурой для T-Bird - он может работать при куда больших температурах ядра без ущерба стабильности. Но справедливости ради упомянем, что Coppermine работает на 1 ГГц, а кто видел T-Bird на 1 ГГц, но не тот, что у нас, а …. алюминиевый? Разумеется, никто. Но наш Т-Bird спасен - использование медных проводников отодвинуло планку технологической смерти процессора AMD весьма серьезно - уже вовсю продаются медные 1,2 ГГц, а Intel отозвал 1,13 ГГц. Меньшее энергопотребление позволило Intel отыграть сотню мегагерц, но вот наличие медного техпроцесса перевесило чашу весов в сторону AMD мегагерц этак на 400-500. И вот что получается - для 0.18 микронного алюминиевого Coppermine'а частотный предел едва превышает гигагерц, а медного T-Bird'a мы еще встретим, ведь 1,2 ГГц - явно не последний рубеж.

В применении к нашим гигагерцовым соперникам можно сказать следущее - Coppermine уже на грани, и если на стабильности это, вероятно, не отразится никак, то про мысли о разгоне можно забыть. Более того, данная ситуация усугубляется низким выходом годных чипов, что не позволяет опустить ценовую планку до уровня соперника и создает реальные трудности с приобретением в розничной сети. Не факт, что погонится и T-Bird, но все же есть вероятность, сменив множитель, добиться 50-100 мегагерц сверху. И пусть реалии Российского рынка таковы, что достать у нас гигагерцовый T-Bird также сложно, как и Coppermine, но в любом случае вы гарантированы от того, что в случае с T-Bird придется заплатить по доллару за каждый мегагерц.

Именно цена в данном случае и будет тем самым определяющим фактором, который провозгласит победителя - только этот параметр разнится для двух процессоров на существенную величину. А собственно отличиям в производительности и посвящено продолжение статьи.

Трамплинами, изо всех сил старающимися подбросить процессоры к вершинам производительности, являются чипсеты - посмотрим, насколько хорошо это у них получается. Во многом данный обзор поможет определиться также и с выбором нового чипсета. Участники, на парад:

Сначала поговорим о том, что более приближено к процессору и обеспечивает его жизнедеятельность - северных мостах.

Синхронные чипсеты предыдущего поколения 440BX и AMD750, находящиеся по разные стороны баррикад, с одной стороны, не имеют возможности использовать процессор и память на разных частотах, но с другой стороны, более быстры из-за отсутствия дополнительных задержек, привносимых асинхронностью.

При этом старичок из лагеря Intel выглядит намного более предпочтительно в плане возможности обеспечения работы на частоте 133 Мгц. Ограничение кроется всего в двух делителях AGP (1/1 и 3/2) , среди которых нет так необходимого 2/1 для получения 133/2 = 66 МГц на AGP. Но все равно большинство продвинутых пользователей используют BX в своих системах именно на этой, недокументированной частоте, ведь частота в 89 МГц на AGP, как правило, не только не вносит нестабильности в работу, но и позволяет рассматривать скорость работы AGP как близкую к 3x. Хотя, при превышении частоты шины в 133 МГц при дальнейшем разгоне именно предельная частота на AGP вызывает нестабильность, с другой стороны, платы на этом чипсете - идеальный выбор для желающих разогнать процессор, имеющий 66 или 100 шину. А вот AMD-751 - явный аутсайдер из-за неумения работать с памятью на частоте 133 МГц.

Вообще, именно отсутствие AGP 4x не позволяет этим чипсетам на равных конкурировать с соперниками, а в современных играх при использовании разрешений 1024 на 768 и выше именно AGP становится узким местом, предопределяющим отставание. Таким образом, прерогатива чипсетов предыдущего поколения - неигровые приложения, не предполагающие интенсивного использования AGP.

Новые асинхронные чипсеты предоставляют большие возможности по использованию разных частот памяти и процессора, но при этом это не может не отразиться на производительности. В данном случае, чипсеты от VIA обладают максимальной гибкостью - рассмотрим возможности установки частоты памяти в зависимости от частоты FSB для чипсета VIA Apollo Pro133A.

Наиболее предпочтительным вариантом является использование памяти на частоте FSB+33 МГц, что дает ощутимый прирост производительности даже в сравнении с тем же синхронным BX при использовании памяти на частоте FSB.

В данном случае главным недостатком чипсетов VIA является именно реализация асинхронности, которая явно портит картину скорости работы с памятью. В этом смысле i815 находится ближе к BX и не страдает излишней заторможенностью при общении с памятью, но его возможности использовать разные частоты памяти и FSB, мягко говоря, удивляют. "Любимец публики" не умеет самого главного, что так требовалось от асинхронности - работать с памятью на 133 МГц, если установлен процессор с шиной 100 МГц.

Хорошо, что хоть делитель AGP 2/1 сумели сделать.

Дополнительным существенным недостатком северного моста i815E является малый объем поддерживаемой памяти, но это все знают, и это еще не все. При наличии на плате 3-х слотов DIMM, в большинстве случаев реально на 133 МГц можно задействовать всего 2 - при превышении 4 банков память переводится на 100 МГц, т.е. например, использование 3-х двухсторонних PC133 DIMM модулей по 128 MB одновременно на частоте 133 просто невозможно. Но тот же ASUS в своей CUSL2 справился с этой проблемой, так что, видимо, другим производителям это тоже под силу. Еще одно ограничение (возможно, тоже исправимое, но об этом пока ничего не известно) - отсутствие поддержки ЕСС, что делает данный чипсет, мягко говоря, слабо пригодным для высокопроизводительных рабочих станций, где требуется не только скорость работы памяти, но и надежность.

И дело тут совершенно не в том, насколько эти огрехи серьезны и поддаются ли исправлению - просто такому гранду, как Intel, должно быть стыдно выбрасывать на рынок такой несколько "нелепый" чипсет только для того, чтобы наскоро залатать образовавшуюся брешь в ассортименте своей продукции. Недостатки призван скрасить бесплатный i752, интегрированный в чипсет, но количество людей, которым он пригодиться, можно сосчитать по пальцам, особенно в паре с процессором частотой в 1 ГГц.

Наличие AGP 4x у новых чипсетов позволяет прогнозировать их триумф в высоких разрешениях на игровых приложениях, но вот отдать им пальму первенства во всех остальных не позволит асинхронность.

Располагая процессором Coppermine c FSB 133 МГц, отметим, что на всех использованных в тестировании платах под процессор от Intel память функционировала на 133 МГц, на плате на KT133 - также на 133 МГц, и только удел AMD750 - память на частоте 100 МГц. Проигравшего можно предсказать заранее?

Примемся за южные мосты и посмотрим, как обстоит дело здесь. Здесь ситуация значительно проще - ни в одном из мостов нет откровенных просчетов, а все отсутствующие функции без труда восполняются внешними микросхемами, будь то внешний IDE-контроллер либо аппаратный мониторинг. С другой стороны, это вызывает удорожание конечных продуктов и при одинаковой стоимости чипсетов с полноценным и усеченным южным мостом системные платы на их базе с одинаковыми возможностями будут отличаться в цене весьма существенно.

Самым старым, и естественно, обделенным является южный мост чипсета 440BX, созданный более 2-х лет назад и с тех пор ни разу не усовершенствованный. Полностью напичканный возможностями южный мост от VIA может служить примером для подражания. А вот Intel, неуклонно стремящийся побыстрее избавить нас от технологий каменного века, сознательно отказался от поддержки ISA в своем i815. Данное стремление, конечно, похвально, но оно заставит пользователей, имеющих жизненно необходимые ISA устройства, при апгрейде вычеркнуть платы на i815 из списка претендентов. Что касается чипсета от AMD, то в качестве южного моста он может без труда использовать белее прогрессивную микросхему от VIA - именно так и поступает большинство производителей системных плат.

Системные платы, на которых проводилось тестирование, являются в данном случае лишь представителями семейств на конкретных чипсетах - никакого отбора в зависимости от производителя не проводилось. Во все платы предварительно были прошиты самые последние версии BIOS для обеспечения максимальной достоверности тестов. Предполагается, что срока в 3 месяца хватило для доводки BIOS самой "свежей" платы, основанной на i815.

Производительность

Одновременная оценка производительности всех пяти систем позволит установить, какой вклад в производительность вносят процессор и чипсет. Таким образом, данный обзор поможет не только тем, кому интересно, кто же победит в этой эпохальной дуэли, но в не меньшей степени и тем, кто не определился с выбором чипсета для своей будущей материнской платы. Возможно, некоторым покажется излишне коротким сравнение возможностей чипсетов в предыдущем разделе, однако этого вполне достаточно, чтобы составить представление о том, кто есть кто. Пора уже посмотреть и на скоростные характеристики - ради этого, собственно, и затевалось сражение.

При оценке производительности использовалось следующее оборудование:

Начнем с тестов синтетических - Ziff-Davis Winbench 99 v1.1 CPUMark и Ziff-Davis Winbench 99 v1.1 FPU Winmark. Первый из них - CPUMark - пытается эмулировать интенсивную работу современных 32-разрядных офисных приложений. В данном случае явно не лучшим образом выступил i815, а вот победу предсказуемо одержал ВХ. Среди процессоров трудно выявить лидера, да и проигрыш i815, пожалуй, спишем на погрешность измерений.

Второй тест - FPU Winmark - меряет "чистую" производительность сопроцессора, что и подтверждается практически идентичными результатами обеих процессоров на разных чипсетах. В данном случае i815 реабилитировался за предыдущий проигрыш, выступив эдаким "ускорителем" сопроцессора. Очевидно, что сопроцессор у Thunderbird'а помощнее, хотя и не сильно - выигрыш составляет около 4 процентов. Интересно, что же это принесет в реальных приложениях?

Тесты Office Productivity и Content Creation знаменитого тестового пакета SysMark использует каждый уважающий себя тестер. Но при этом практически все публикуют лишь конечный результат работы всего теста вместо результатов работы каждого приложения, а особый интерес вызывает производительность той или иной системы в каждом конкретном приложении. Остановимся на самых важных моментах.

Сначала чипсеты. Разогнанный на 33% ВХ победил и VIA 133А, и i815 c большим отрывом, уступив только в PowerPoint2000. Кстати, это единственное приложение, где i815 смог вырваться вперед. Но я склонен связывать это не со скоростью работы всего чипсета, а с тем, что он, в отличие от конкурентов, имеет ATA100-контроллер, а при работе PowerPoint имеет место весьма интенсивное обращение к диску - презентация "лепится" из кучи картинок, текстов и клипов, находящихся в разных файлах. Заодно добавим, что смена диска на Quantum Fireball CX 5400rpm приводила к весьма значительному падению производительности в тесте Office Productivity - от 3 до 15 процентов, причем именно в PowerPoint падение было максимальным. Впрочем, последнее слово еще не сказано: совсем скоро платы на 133А и КТ133 сменят устаревающий южный мост 686А на 686В, поддерживающий АТА100. В общем: не пренебрегайте ATA100 и диском на 7200 rpm!

Не подвел и VIA 133A, выступивший весьма достойно и даже иногда незначительно обгонявший i815. Во избежание обвинений в симпатиях к VIA, предположу, что у BIOS для i815 еще есть некоторый ресурс в плане прироста производительности.

Преподнес сюрприз AMD750, быстрее всех "шуршавший" в CorelDraw (в основном векторизация растровых изображений) и при работе с базой данных в Paradox, несмотря на 100 мегагерцовую память - видимо, в кэшах все поместилось, да и дисковый контроллер в нем достаточно неплох (как показывает практика).

Теперь процессоры. Результаты достаточно ровные, всего пара заметных тенденций. В CorelDraw на высоте оказался Thunderbird, подтвердивший большую скорость своего сопроцессора, а вот при потоковом распознавании речи в программе NaturallySpeaking сказалась серьезнейшая оптимизация данного приложения под расширения SSE, реализованные в процессоре Coppermine - безоговорочном победителе данного теста.

Опять старому доброму (и нещадно разогнанному) BX нет равных, а VIA133A и i815 идут ноздря в ноздрю. Впрочем, и КТ133 с AMD750 демонстрируют сходную производительность - основная нагрузка приходится на кэш процессора.

А вот с процессорами ситуация диаметрально противоположная - практически ни одного сходного результата. Начав "за здравие", Thunderbird быстро сдулся. В Bryce 4, симпатичнейшем подобии 3D Studio, ориентированном на создание 3D объектов для веба, Athlon за счет сопроцессора пробился в лидеры, а вот во всех остальных приложениях, и что особенно печально, в наиболее часто используемом (из данного набора) Photoshop, сплошные разочарования. Coppermine опередил соперника почти на 25 процентов. Впрочем, опять же: это не заслуга Intel и не проигрыш AMD (по крайней мере, не их инженеров) - это "проделки" Adobe. Данная фирма уже два года никак не может внести в свой продукт оптимизацию под набор 3D Now! (даже базовый, а не расширенный), а SSE инструкции в полной мере поддерживаются компанией Adobe во всех продуктах. Вызвано это, в первую очередь, тем, что программирование поддержки SSE значительно проще программирования поддержки 3DNow! Посмотрим, что будет в Photoshop 6.0.

Может хоть игровые приложения подсластят пилюлю разочарования?

В низких разрешениях синхронному BX опять нет равных, а VIA на равных сражается с i815. C другой стороны, разве можно увидеть на глаз разницу между 160 и 150 fps - оба варианта более чем играбельны. А вот при переходе к 1024 на 768 и выше и использовании 32-битного цвета насущно встает проблема с применением AGP. И здесь уже режим 2х, которым ограниченны 440BX и AMD750, выводит вперед современные чипсеты с поддержкой 4х. Более того, державшиеся в тени чипсеты от VIA, особенно KT133, проявили себя во всей красе, а в высоких разрешениях выигрыш даже одного-двух fps - серьезная заявка на лидерство. Что касается процессоров, Coppermine явно выглядит предпочтительнее. Вот только в разрешении1280 Thunderbird вышел в лидеры, но это, скорее всего, заслуга КТ133.

Возможно при использовании другой видеокарты результаты были бы несколько иными. Nvidia одной из первых заявила о всесосторонней поддержке 3D Now! в драйверах своих видеокарт. Однако дальше заявлений дело особо не двинулось, в то время как поддержка SSE в последних Detonator сделана более-менее пристойно.

Выводы

Что касается выводов, то незачем объяснять вам, кто же из чипсетов и процессоров оказался быстрее - все и так видно из результатов тестирования. Хотелось бы поднять совсем другой вопрос.

Долгое время процессоры AMD отставали от изделий Intel по многим параметрам. Там же, где лидерство было возможным, все упиралось в нежелание программистов многих фирм нормально поработать над своими продуктами (да и зачем оптимизировать код под какую-то AMD с ее несколькими процентами рынка). Фирме приходилось конкурировать только при помощи удержания низких цен, что не лучшим образом сказывалось на имидже. Побочным эффектом этого было то, что наиболее широкое распространение получили наиболее дешевые (а, значит, и низкокачественные) платы, что еще больше усуглябляло ситуацию (да, были и хорошие модели, однако большинство предпочитало за те же деньги приобрести системную плату на i440BX, нежели на ALi Aladin V). Да и чипсеты, на которых эти платы были основаны, не развивались в течение достаточно долгого времени.

С выходом процессоров семейства Athlon ситуация изменилась кардинально - и чипсеты, весьма достойные, способны на равных конкурировать с изделиями Intel, и именитые производители уже не жалеют денег на разработку некогда малопривлекательных системных плат под процессоры AMD. К чему это все? Да к тому, что доминирование Intel на рынке процессоров и чипсетов закончилось, причем не только из-за его собственных ошибок, а и в результате появления столь достойных конкурирующих продуктов. К тому, что незачем ограничивать свою свободу выбора, стремясь приобрести компьютер с гордой надписью "Intel Inside". К тому, что можно получить практически аналогичное быстродействие, а на программах, активно использующих сопроцессор, даже большее, и при этом сэкономить средства на лишнюю планку памяти или 3D акселератор следующего поколения. А еще к тому, что сейчас процессоры уже достигли такого уровня быстродействия, что оно может быть реально востребовано только одним из десятков, а то и сотен пользователей.

А идеальный выбор таков: дешевый процессор, чипсет с максимумом возможностей и материнская плата от именитого производителя в качестве гаранта от сбоев.

И все же прольем бальзам на души поклонников Intel - в честной бескомпромиссной борьбе он одержал верх, причем основной причиной победы оказались именно SSE-расширения процессора, которые были встречены производителями программного обеспечения с большим энтузиазмом, нежели 3DNow! от AMD.

А если Вы все же решили приобрести гигагерцового друга, то эта табличка - для Вас:

Процессор Intel Pentium !!! Coppermine 1000 МГц
предоставлен компанией "Ниагара"
Материнская плата Gigabyte 6VXC7-4x предоставлена компанией "М4"
Материнская плата ABIT SE6 предоставлена компанией RSI
Материнская плата Chaintech 7AJA предоставлена компанией Chaintech

Отдельное спасибо за помощь в тестировании Дмитрию Майорову