Обзор процессора Intel Celeron 566

С апреля 1998 года, когда компания Intel объявила о намерении поделить рынок процессоров на сегменты и представила первый процессор семейства Celeron, ориентированного на применение в компьютерах стоимостью до $1000, прошло не так много времени. Однако за эти два года Intel Celeron претерпел очень много значительных изменений.

Так, первые Celeron с частотами 266 и 300 МГц представляли собой обычные Pentium II без кеша второго уровня. В результате, если их производительность в офисных приложениях и можно было назвать сносной, то в играх безкешовые Celeron терпели полное фиаско. Единственное, чем удалось запомниться эти процессоры, так это отличной разгоняемостью. Лишенные внешних микросхем L2 кеша, которые не давали возможности сильно увеличивать выше номинала частоту обычных Pentium II, практически все Intel Celeron 266 без проблем разгонялись до 400 МГц. Однако все же низкая производительность этих процессоров не позволила стать им популярными, и Intel был вынужден искать выход из ситуации.

Этим выходом оказались новые Celeron с частотами от 300 МГц, построенные на ядре Mendocino, производство которых началось в августе 1998 года. Эти процессоры имели L2 кеш, и не какой-нибудь, а интегрированный в ядро и работающий на частоте процессора. То есть получилась парадоксальная ситуация: новые Celeron хоть и имели L2 кеш меньшего размера, чем у Pentium II (128 Кбайт против 512 Кбайт), но работал он на полной частоте процессора, а не на половинной, как у Pentium II. Плюс, благодаря его интеграции в ядро, латентность кеша второго уровня была несколько меньше, чем у "старшего брата". В результате, теперь по производительности Celeron практически не отставали от Pentium II, да и разгонялись намного лучше. Например, ставший народным хитом Intel Celeron 300A с ядром Mendocino часто можно было заставить работать на 450 МГц. В общем-то, до выхода Intel Pentium III, Celeron по своим характеристикам мог вполне соперничать с Pentium II.

Но в процессоры линейки Intel Pentium III был добавлен новый набор SIMD-инструкций SSE для вычислений с плавающей точкой. Celeron их не поддерживал, и с этого момента он начал отставать по возможностям от процессоров, ориентированных на применение в более дорогих компьютерах. К тому же, с ростом процессорных частот объем информации, обрабатываемой процессором, неуклонно рос, и применяемая в Intel Celeron 66-мегагерцовая системная шина становилась ощутимым узким местом. В то время, как Pentium III выпускались со 100 и 133-мегагерцовой системной шиной, частота шины Celeron оставалась неизменной с первого дня выпуска - 66 МГц.

Ну а вскоре, с переводом линейки Pentium III на технологию 0,18 мкм, Intel усовершенствовал ядро, и теперь новые Pentium III, также как и Celeron, стали обладать L2-кешем, работающем на полной частоте ядра. Новое ядро, названное Coppermine, обладало встроенным L2-кешем размером 256 Кбайт, превосходившем L2-кеш в Celeron не только по объему, но и по латентности. И это снова привело к значительному отрыву в производительности дорогих процессоров Pentium III от дешевых Celeron.

Именно с таким раскладом мы и подошли к началу 2000 года, когда Intel планировал очередные изменения в линейке Celeron.

Согласно планам компании Intel, Celeron, вслед за Pentium III, также должен был быть переведен на технологию производства 0,18 мкм и новое ядро Coppermine. Однако, в отличие от Pentium III, кеш в новых Celeron планировалось сделать в два раза более маленьким - 128 Кбайт. Зато при этом частота системной шины дешевых процессоров наконец должна была сдвинуться с отметки в 66 МГц.

Но, в результате, это так и осталось в планах. Новый Celeron с ядром Coppermine и 128 Кбайтным L2-кешем вышел, а вот частота его системной шины так и осталась 66 МГц. Итак, подведем итог и посмотрим на спецификацию нового процессора Celeron c ядром Coppermine (многие его условно называют Celeron 2):

• Ядро Coppermine128, произведенное по технологии 0,18 мкм
• Частоты 533/566/600 МГц (коэффициенты умножения 8/8.5/9.0x)
• Кеш первого уровня 32 Кбайта (по 16 Кбайт на инструкции и данные)
• Интегрированный в ядро 128 Кбайтный L2 кеш, работающий на частоте ядра (256-битный Advanced Transfer Cache)
• Advanced System Buffering
• Имеет набор SIMD-инструкций SSE
• 370-контактный FC-PGA Socket-370 CPU интерфейс
• Системная шина GTL+, работающая на частоте 66 МГц
• Напряжения питания ядра - 1.5В

Как следует из приведенных характеристик, Celeron на ядре Coppermine128 выпускаются, начиная с частоты 533 МГц. При этом на рынке представлены и 533-мегагерцовые модели с ядром Mendocino. Для их различия Intel маркирует новые Celeron как Celeron 533A. Что же касается остальных более скоростных моделей, то все они имеют ядро Coppermine128.

Что же мы имеем в сравнении с сегодняшними Intel Pentium III? Основной факт, позволяющий достаточно полно ответить на этот вопрос, это то, что Intel Celeron на ядре Coppermine128 - это ни что иное, как тот же самый Intel Pentium III, но с электрически отключенной половиной L2-кеша. Это значит, что оставшиеся 128 Кбайт встроенного в ядро кеша второго уровня работают абсолютно также, как и 256 Кбайт кеша в Intel Pentium III. Именно поэтому, разговоры о том, что кеш в новых Celeron медленнее и имеет большую латентность, чем кеш Pentium III, не имеют под собой никакого основания.

Поэтому все же основным отличием Celeron от Pentium III следует считать частоту системной шины. К сожалению, у новых Celeron она осталась такой же, как и у старой - 66 МГц. Видимо, от планировавшегося изначально перевода дешевых процессоров на частоту FSB 100 МГц Intel пришлось отказаться ввиду малого падения производительности при уменьшении размера L2-кеша вдвое. А допустить, чтобы дешевые процессоры работали также, как и дорогие, Intel не мог, и поэтому он был вынужден искать искусственный "тормоз". И такой "тормоз" был найден - достаточно было просто сделать системную шину недостаточно быстрой для современных нужд. При частотах, на которых работают современные процессоры Celeron, 533 МГц и выше, объем информации, обрабатываемой процессором значительно превосходит 533 Мбайта/с - пропускную способность 66-мегагерцовой системной шины. В результате CPU может попросту простаивать в ожидании новых данных или при их передаче в память. Поэтому от производительности Intel Celeron, пусть и построенных на новом ядре Coppermine, многого ждать не следует.

Есть у Celeron на новом ядре и еще пара мелких отличий от современных Pentium III. Во-первых, также как и в старых Celeron, новые не имеют функции выдачи серийного номера - одной из самых неоднозначных функций Pentium III, по поводу которой в свое время был поднят сильный шум в прессе. Судя по всему, Intel вообще решил отказаться от поддержки процессорного серийного номера, так как по имеющейся информации, его не будет и в Willamette. Во-вторых, напряжение питания ядра Celeron несколько меньше, чем у аналогичных Pentium III - всего 1,5В. В этом нет ничего странного - это просто следствие более низкой частоты системной шины. Поэтому при разгоне можно смело повышать напряжение на ядре до значений, используемых у Pentium III - 1,6-1,65В.

Теперь посмотрим, чем же новые Celeron на ядре Coppermine лучше старых на ядре Mendocino. Первое, и самое главное с точки производительности отличие, это различная архитектура кеша второго уровня. Хотя он и имеет одинаковый размер у обоих процессоров, кеш новых Celeron, как и Pentium III, - это так называемый, Advanced Transfer Cache. Практически, это означает, что он имеет в четыре раза более широкую шину с ядром (256 бит против 64 бит у старых Celeron) и более низкую латентность (в четыре раза меньшую, чем, например, у Pentium III с ядром Katmai). Теоретически эти различия в структуре L2-кешей процессоров Intel Celeron должны обеспечить значительное превосходство новых моделей в скорости работы.

Еще одним достаточно важным преимуществом Celeron с ядром Coppermine128 является поддержка набора SIMD-команд SSE, позволяющих значительно увеличить эффективность расчетов в 3D-играх и задачах обработки потокового звука и видео. Хотя, пока приложений, использующих новые SSE-инструкции, не так много, тенденция к увеличению их числа прослеживается.

Естественно, нельзя не отметить то, что помимо более тонкой технологии производства (0,18 мкм против 0,25 мкм), новые Celeron имеет и несколько другую упаковку, хоть и вставляются в тот же самый процессорный разъем Socket 370. Если старые Celeron использовали Plastic Pin Grid Array (PPGA) формат, где собственно кристалл закрывался металлической крышкой, то в новых Celeron применен Flip-Chip Pin Grid Array (FC-PGA) и процессорный кристалл открыт. Это в первую очередь позволяет улучшить охлаждение чипа, так как кулер в FC-PGA примыкает непосредственно к процессорному ядру. В результате, учитывая и более тонкую технологию, и лучшее охлаждение, и меньшее напряжение питания, новые Celeron наверняка без особых проблем смогут достичь отметки в 1 ГГц и выше. Что же касается имеющихся на рынке моделей с ядром Coppermine128, то благодаря вышеперечисленному они имеют гораздо более низкое тепловыделение и рабочую температуру, а следовательно, лучше разгоняются. Например, Celeron 533A с ядром Coppermine128 выделяет до 17,1 Вт тепла, в то время как Celeron с ядром Mendocino выделяет до 28,3 Вт.

Как мы помним, одной из главных проблем, связанных с Intel Pentium III на ядре Coppermine, являлось отсутствие поддержки этих процессоров со стороны старых системных плат. Как же обстоит дело с новыми Celeron, да еще и при том, что коэффициенты умножения у этих процессоров (8х и выше) рядом материнских плат не поддерживается вовсе? В принципе, ничего нового по сравнению с FC-PGA Pentium III тут нет. От системной платы требуется поддержка Coppermine в BIOS, наличие напряжения питания 1,5В и поддержка FC-PGA процессоров, имеющих слегка отличную от PPGA разводку. Что же касается коэффициента умножения, то поскольку он зафиксирован в процессоре, это - функция CPU, а не системной платы, поэтому если системная плата не позволяет установить требуемого коэффициента, процессор, тем не менее, будет работать правильно. Но, все равно, старые Socket 370 платы, преимущественно на чипсетах i440LX, i440EX, i440ZX и i440BX, работать с новыми Celeron не будут именно в силу изменившегося назначения нескольких контактов в Socket 370.

Теперь посмотрим на производительность нового Intel Celeron. В тестировании принимал участие Celeron с частотой 566 МГц. К сожалению, разогнать до 850 МГц повышением частоты системной шины до 100 МГц его не удалось: система на такой частоте работала крайне нестабильно. Однако в наших тестах я использовал системную плату на чипсете VIA Apollo Pro133A, позволяющем независимо от частоты FSB получить на шине памяти как частоту 66 МГц, так и 100 МГц. Поэтому процессор Intel Celeron 566 был протестирован дважды - при работе памяти на 66 МГц (таким образом моделируется работа процессора на платах, построенных на i440LX/ZX/BX) и при ее функционировании на 100 МГц (так работают платы на чипсетах i810/810E).

В составе тестовой системы использовалось следующее оборудование:

• Процессоры Intel Celeron 333 (разогнанный до 500 МГц повышением частоты FSB до 100 МГц), Intel Celeron 366 (разогнанный до 550 МГц повышением частоты FSB до 100 МГц), Intel Celeron 533, Intel Celeron 566 и Intel Pentium III 500
• Системная плата Gigabyte GA-6VX7-4X
• Видеокарта Creative 3DBlaster Annihilator
• Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
• Жесткий диск IBM DJNA 372200
• 128 Мбайт PC100 SDRAM производства SEC

По сложившейся традиции, первым делом я оценил скорость работы процессоров в офисных приложениях:

Первый тест, и первое разочарование. Как хорошо видно, новый Intel Celeron 566 не демонстрирует никакого скачка в производительности по сравнению со старым Intel Celeron, построенном на старом ядре Mendocino. Более того, разогнанный повышением частоты системной шины до 100 МГц, Celeron, работающий на 550 МГц, легко обгоняет новый Celeron 566. Причина такого позорного результата для Celeron 566 заключается именно в 66-мегагерцовой частоте FSB. В результате пропускная способность процессорной шины составляет всего 533 Мбайт/с, тогда как процессоры, работающие с частотой FSB 100 МГц передают по шине до 800 Мбайт/с.

Ситуация полностью аналогична предыдущему случаю, с той лишь разницей, что Intel Celeron 566 отстал тут еще больше и теперь находится на уровне Celeron, работающего на частоте 500 МГц при частоте системной шины 100 МГц. В тест SysMark 2000 входят приложения, более чутко реагирующие на величину пропускной способности процессорной шины, в частности, приложения для видеомонтажа, редактирования звука и синтеза речи.

Посмотрим, как ведет себя новый Celeron в играх:

В этом режиме узким местом в системе является видеокарта, и поэтому все системы, построенные на столь разных процессорах, показали одинаковые результаты.

Влияние пропускной способности процессорной шины видно еще сильнее. Да, явно недостаточно сегодняшним играм 66 МГц. Кстати, по этому тесту хорошо видно, что и 66-мегагерцовой шины памяти также явно недостаточно. Выигрыш от перехода на 100-мегагерцовую шину памяти составляет более 10%. И это неудивительно - AGP 4x, например, может прокачивать до 1,06 Гбайт/с, в то время как 66-мегагерцовая SDRAM может дать только 533 Мбайт/с, являясь, таким образом, самым узким местом в системе при работе с 3D-графикой.

Результаты также сильно зависят от частоты, на которой работает системная память. Однако даже при использовании 100-мегагерцовой шины памяти Intel Celeron 566 еле-еле дотягивает до Celeron 333, разогнанного до 500 МГц повышением частоты FSB до 100 МГц.

Эта диаграмма практически полностью повторяет предыдущую. Unreal Tournament - очень ресурсоемкая игра и производительность в ней складывается из многих составляющих. Тем не менее, она ясно показывает, что шина 66 МГц по современным меркам - очень серьезный тормоз.

Производительность в Expendable сильно зависит от быстродействия подсистемы памяти. Именно поэтому мы видим, что Celeron 533, выполненный на старом ядре Mendocino, но работающий с памятью на 100 МГц легко опережает новый Celeron 566, если он работает с памятью при 66 МГц. Именно поэтому можно утверждать, что синхронные чипсеты, такие как i440BX/ZX, при использовании процессорной шины 66 МГц уже не могут обеспечить должного уровня производительности.

Тут мы видим еще одно подтверждение вышесказанному. Не переводя новые Celeron на частоту FSB 100 МГц, Intel загубил все их архитектурные преимущества. Более того, из-за низкой пропускной способности системной шины, результат от применения старших моделей Celeron будет все меньше и меньше, так как главное узкое место в системах с процессором Intel Celeron - шина не дает CPU обмениваться данными с памятью и устройствами с необходимой ему скоростью.

Выводы

К сожалению, с переходом на новое ядро Intel Celeron ничего хорошего так и не принес. Intel встроил в него мощный тормоз, не дающий показать этому процессору своих архитектурных преимуществ. Единственный плюс, который пока есть у Celeron, - это низкая цена, дающая возможность использовать его в системах крайне невысокой стоимости. Однако и в этом случае следует иметь в виду, что использование совместно с ним системных плат на чипсетах i810, i810E и VIA Apollo Pro133A, позволяющих тактовать память на 100 МГц при работе процессора с 66-мегагерцовой FSB, может дать существенный выигрыш в производительности. Однако скоро у Intel Celeron должен появиться мощный конкурент, лишенный перечисленных недостатков. Таким процессором, нацеленным на низшую ценовую категорию, является AMD Duron, производительность которого теоретически должна быть много выше. Возможно, это заставит Intel скорректировать свои взгляд, а возможно единственным достойным применением Celeron останется только разгон.

Таким образом, Intel Celeron на ядре Coppermine128 можно рассматривать только как продолжение линейки дешевых процессоров - никаких существенных плюсов, разве что кроме поддержки SSE, с практической точки зрения он не имеет. Однако не могу обойти вниманием и тот факт, что несмотря на то, что протестированный мной экземпляр процессора так и не разогнался до 100 МГц на системной шине, такой разгон вполне возможен благодаря более совершенной 0,18 мкм технологии. И в этом случае новые Celeron будут являться очень даже неплохим выбором, хотя, конечно, разгон Intel Pentium III на ядре Coppermine дает больший прирост в производительности.