Разгон процессоров на ядре Coppermine

Разгон процессоров имеет свои корни в далеком прошлом. Однако, первое время использование CPU во внештатных режимах носило единичный характер. И только с приходом процессоров i486 и Intel Pentium, системные платы для которых имели возможность легко изменять частоту системной шины и коэффициент умножения, оверклокинг стал повсеместным явлением. А период, когда на рынке появился процессор Intel Pentium 166 MMX, наверное, следует считать расцветом разгона как явления. Может быть, все бы так и продолжалось, но возможностями использования процессоров в нештатных режимах стали пользоваться не только конечные пользователи, но и некоторые нечистоплотные продавцы, поэтому проблема борьбы с разгоном стала достаточно серьезной для производителей CPU, то есть в первую очередь для Intel.

И вот, когда Intel Pentium II уже было начал добираться до массового пользователя, Intel принял решение фиксировать коэффициент умножения своих процессоров. Так оверклокеры лишились основного на тот момент инструмента. Но оставалась еще возможность разгонять процессоры увеличением частоты шины, однако многого тут достичь не удавалось, так как платы на базовом на тот момент чипсете i440LX не позволяли выставлять никакие частоты шины, кроме как 66, 75 и 83 МГц. Еще одним фактором, существенно сдерживающим разгон, являлась сама архитектура Intel Pentium II, кеш-память второго уровня которого находилась на процессорной плате и работала на половинной частоте процессора. То есть, увеличение частоты процессорного ядра влекло за собой увеличение частоты L2-кеша, а он работал в таких условиях крайне неохотно. Поэтому появление чипсета i440BX и плат, поддерживающих шину 100 МГц облегчения не принесли - все равно процессоры с частотой FSB 66 МГц при частоте шины 100 МГц работали достаточно редко.

Однако, 15 апреля 1998 года ситуация с разгоном поменялась кардинально. Причиной этому послужил выход нового процессора Intel Celeron, не имеющего кеша второго уровня и рассчитанного на частоту FSB 66 МГц. Именно благодаря этим двум факторам, Celeron 266 легко разгонялся до 400 МГц повышением частоты системной шины до 100 МГц. Таким образом, выход этого нового процессора, изначально нацеленного Intel на low end сектор, ознаменовал начала эпохи ренессанса для оверклокеров, одновременно являясь воплощением вечной мечты "хорошей производительности за смешные деньги".

И в дальнейшем изъятие из архитектуры внешнего L2 кеша все время играло на руку разгоняльщикам. Так, когда в августе 1998 года Intel вернул Celeron 128-килобайтный кеш второго уровня, но уже не внешний, а встроенный в ядро, на возможностях разгона дешевых процессоров это не сказалось. И сначала, несмотря на зафиксированный коэффициент умножения, Celeron 300A можно было разогнать повышением частоты FSB до 450 МГц, а затем и Celeron 333 и 366 стали разгоняться до 500 и 550 МГц соответственно.

Не так давно, с конца октября прошлого года, Intel стал выпускать процессоры Pentium III, основанные на новом ядре Coppermine. Одной из основных особенностей этого ядра, помимо более совершенной 0.18 мкм технологии, стал как раз интегрированный кеш второго уровня размером 256 Кбайт. То есть, наконец-то и mainstream процессоры стали обладать архитектурой, дружественной оверклокингу. Что, собственно, сразу и сказалось - младшие модели, использующие ядро Coppermine, Pentium III 500E и Pentium III 550E также получили возможность работать на частотах, сильно превосходящих номинальные. Соответственно, последовавшие за Pentium III процессоры Celeron на ядре Coppermine128, обладая хоть и 128-килобайтным, но интегрированным в ядро, кешем также не разочаровали оверклокеров.

Таким образом, на настоящий момент из современных процессоров возможностью разгона в полтора раза повышением частоты системной шины обладают как младшие модели Intel Pentium III с ядром Coppermine, так и младшие модели Intel Celeron с ядром Coppermine128. Целью данного тестирования будет сравнить, как же себя показывают эти процессоры при разгоне и сравнить их производительность с производительностью старших моделей процессоров, эксплуатирующихся в штатных режимах.

Для оверклокинга были выбраны хорошо разгоняемые процессоры Intel Pentium III 500E, Intel Pentium III 550 и Intel Celeron 566. Что касается собственно выбора, то практически все Intel Pentium III 500E работают на частоте 750 МГц при повышении частоты системной шины со 100 до 150 МГц. Многие Intel Celeron 566 нормально переносят изменение частоты FSB с 66 до 100 МГц, работая при этом на частоте 850 МГц. Подобрать же работающий при 150-мегагерцовой шине Pentium III 550 несколько сложнее, но все же возможно. Если вы хотите быть уверены в приобретении разгоняемого процессора, то некоторые фирмы продают предварительно протестированные на разгон CPU.

В качестве системной платы для этого тестирования была выбрана плата ASUS P3B-F на i440BX. Конечно, такая материнка официально не поддерживает даже частоты системной шины 133 МГц, не говоря уже о 150 МГц, но зато функционируя в нештатном режиме она обеспечивает самый высокий на сегодня уровень быстродействия. Основная проблема при запуске плат на i440BX при частоте FSB 150 МГц, как впрочем и при частоте FSB 133 МГц кроется в значительном превышении номинальной частоты на которой работает шина AGP. Так, при частоте FSB 150 МГц, на AGP получается 100 МГц - ровно на 50% выше номинала. Однако, как оказалось, наша тестовая видеокарта Creative 3D Blaster Annihilator Pro легко переносит и такие условия. Кроме того, при использовании синхронного i440BX на 150 МГц, системная память также работает на 150 МГц, поэтому, если вы вздумаете повторить мои опыты, обязательно используйте высококачественную PC133 SDRAM. Ну и напоследок пара слов относительно выбранной системной платы. Взята для этих экстремальных тестов именно ASUS P3B-F, не отличающаяся особой новизной, была из тех соображений, что это плата обеспечивает самую высокую стабильность при разгоне процессоров. К сожалению, даже новая ASUS CUBX не обеспечивает такой надежности и стабильности, как старушка P3B-F.

Итак, в тестовой системе использовался следующий набор оборудования:

• Процессоры: Intel Celeron 566 (в штатном режиме и разогнанный до 850 МГц повышением частоты FSB до 100 МГц)
  Intel Pentium III 500E (в штатном режиме и разогнанный до 750 МГц повышением частоты FSB до 150 МГц)
  Intel Pentium III 550 (в штатном режиме и разогнанный до 825 МГц повышением частоты FSB до 150 МГц), Intel Celeron 566 и Intel Pentium III 500
  Intel Pentium III 600E (100 МГц FSB) и Intel Pentium III 600EB (133 МГц FSB)
  Intel Pentium III 650 (100 МГц FSB)
  Intel Pentium III 667 (133 МГц FSB)
  Intel Pentium III 700 (100 МГц FSB)
  Intel Pentium III 733 (133 МГц FSB)
  Intel Pentium III 750 (100 МГц FSB)
  Intel Pentium III 800 (100 МГц FSB) и Intel Pentium III 800EB (133 МГц FSB)
  Intel Pentium III 866 (133 МГц FSB)
  Intel Pentium III 933 (133 МГц FSB)
  Intel Pentium III 1GHz (133 МГц FSB)
• Системная плата ASUS P3B-F (на чипсете i440BX)
• Slot1-Socket370 адаптер ASUS S370-133
• Видеокарта Creative 3DBlaster Annihilator Pro
• Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
• Жесткий диск IBM DJNA 372200
• 256 Мбайт PC133 SDRAM производства Micron
• Операционная система MS Windows98

о сложившейся традиции, первым делом я оценил скорость работы процессоров в офисных приложениях. На графиках в скобках у названий процессоров приводится частота шины. Под Pentium III 750 (150), Pentium III 825 (150) и Celeron 850 (100) я понимаю разогнанные Pentium III 500, Pentium III 550 и Celeron 566.

Как видим, результаты достаточно любопытны. Pentium III 500, разогнанный до 750 МГц, практически догоняет Intel Pentium III 800B, работающий при частоте FSB 133 МГц и легко обходит Intel Pentium III 800 со 100-мегагерцовой шиной. Разогнанный же до 825 МГц Pentium III 550 забрался еще выше: его производительность оказывается почти на уровне Intel Pentium III 933. Такие высокие результаты процессоров, работающих при разгоне, объясняются тем, что при оверклокинге систем на чипсете i440BX с повышением частоты FSB до 150 МГц пропорционально возрастает и частота работы памяти и системной шины - до 150 МГц. Что же касается Celeron 566, то хотя его частота после увеличения частоты FSB до 100 МГц и оказывается достаточно высокой - 850 МГц, производительность его выглядит несколько скромнее. При разгоне по результатам данного теста он приближается по быстродействию только к Intel Pentium III 667 со 133 мегагерцовой FSB и к Intel Pentium III 700 со 100-мегагерцовой FSB.

Результаты практически повторяют картину, которую мы видели в предыдущем тесте. Оно и не удивительно: и SYSmark и Winstone используют для измерения производительности наборы офисных приложений. Поэтому снова разогнанный до 750 МГц Pentium III 500 работает со скоростью, близкой к скорости Intel Pentium 800, а разогнанный до 825 МГц Pentium III 550 по производительности соответствует Intel Pentium III 866. И снова результат Celeron 566, функционирующего на 850 МГц при повышении частоты FSB до 100 МГц не так высок - его быстродействие чуть превосходит скорость 100-мегагерцового Intel Pentium III 700 и 133-мегагерцового Intel Pentium III 667.

Так что таких высоких результатов, как показывали процессоры серии Celeron во времена Pentium III, построенных на ядре Katmai, мы уже не видим. А ведь в то время, хотя размер L2 кеша у Celeron и был в четыре раза меньше чем у Pentium III, благодаря тому что он работал на вдвое большей частоте и, располагаясь в процессорном ядре, имел значительно меньшую латентность, результаты, показываемые разогнанными Celeron нередко даже были выше, чем у соответствующих моделей Pentium III, функционирующих на той же частоте. Теперь же ситуация изменилась, оба процессора и Pentium III, и Celeron построены на одном и том же ядре и единственное различие между ними - это размер кеша. Так что современный Celeron по сравнению с Pentium III растерял все свое преимущества. Результат этого и сказывается на производительности: из-за меньшего объема L2 кеша вероятность попадания в него снижается и процессору, в нашем случае Celeron приходится чаще "лазить" за данными и кодом в медленную оперативную память.

Действительно, алгоритм работы ассоциативной кеш-памяти второго уровня таков, что и L2 кеш, и оперативная память разбиваются на равное число участков с тем, чтобы за каждый участок оперативной памяти отвечал свой участок в кеш-памяти. Это делается в первую очередь для ускорения поиска данных в кеше при обращении процессора к какой-либо области оперативной памяти. Поскольку и Pentium III и Celeron имеют совершенно одинаковое строение кеша, но L2 кеш e Celeron в два раза меньше, размер соответствующих областей кеша у него также меньше в два раза - четыре строки против восьми у Pentium III. Именно это обуславливает более низкую вероятность попадания данных в кеш у Celeron, который "забивается" быстрее, чем кеш Pentium III.

Переходя к игровым тестам, должен сказать, что в такого рода приложениях помимо вычислительной мощности и пропускных способностей шин процессора и памяти немалый вклад в производительность вносит и пропускная способность шины AGP, по которой идет обмен данными с видеоподсистемой. Именно этот факт и объясняет то, что мы видим на диаграмме. А видим мы, что основное влияние на производительность здесь оказывает частота шины. Поскольку тестирование процессоров выполнялось на чипсете i440BX, то при разгоне системной шины разгоняется и шина AGP. Уже при 133 МГц FSB частота AGP составляет 89 МГц вместо положенных 66 МГц, а при частоте FSB 150 МГц, AGP работает на 100 МГц. К сожалению, не все видеокарты вполне нормально переносят такой оверклокинг, но даже при 100 МГц на AGP пропускная способность этой шины составляет всего 800 Мбайт/с. То есть, при работе в режиме AGP 4x, не поддерживаемом платами на чипсете i440BX, скорость передачи данных все равно выше даже в штатном режиме.

Кроме того, немалое значение в Quake3 в режиме High Quality имеет и пропускная способность шины памяти, откуда видеокарта черпает данные для рендеринга. Поэтому, 66-мегагерцовый Celeron в этом тесте отстает от остальных процессоров: при его использовании на плате на чипсете i440BX память также функционирует только на 66 МГц.

Ничего неожиданного результаты Quake3, работающего в режиме Fast не несут. Однако, благотворное влияние разогнанной шины AGP все же сказываются. Поэтому, относительные результаты процессоров, разогнанных шиной FSB 150 МГц, здесь несколько выше, чем показываемые ими в тестах, базирующихся на офисных приложениях. Так, Pentium III 550, при разгоне почти дотягивает до Pentium III 933, а Pentium III 500 при помощи оверклокинга легко обходит оба 800-мегагерцовых Intel Pentium III.

Что же касается прироста производительности, наблюдаемого при увеличении частоты FSB в полтора раза, то как это не кажется удивительным, для Intel Celeron он больше чем для Pentium III. Так, производительность Intel Celeron 566 по данному тесту возрастает на 51%, в то время как обоих Pentium III (500 и 550) только на 41%. Хотя, с другой стороны это и не так странно - достаточно принять во внимание тот факт, что работая на частоте системной шины 66 МГц, системы использующие Celeron существенно ограничиваются в производительности пропускной способностью процессорной шины. При этом повышение частоты FSB до 100 МГц снимает этот тормоз и дает возможность этому процессору развернуться на все 100%.

И опять разогнанные Intel Pentium III смотрятся крайне привлекательно. Спасибо i440BX и нашей видеокарте, согласившейся работать на частоте AGP в полтора раза выше номинала.

Как видите, при меньшей нагрузке на AGP результаты у систем с частотой FSB 150 МГц чуть ниже, однако они все равно высокие. Чта касается Celeron, разогнанного до 850 МГц, то его быстродействие также как и практически во всех остальных тестах находится между Intel Pentium III 600 и Intel Pentium III 667.

Результаты, показанные в Expendable, вполне закономерны и предсказуемы.

В заключение, обращу внимание на аспект экономический. Самый дешевый на сегодня из разгоняемых процессоров Intel Celeron, его цена в магазинах составляет около $100. Это примерно на 70-80% меньше, чем сумма которую придется выложить за Intel Pentium III 500 или 550. Поэтому, если вы стеснены в средствах, то Celeron будет оптимальным выбором. Правда, и производительность разогнанного Celeron 566 оказывается на уровне производительности процессоров со стоимостью около $180, то есть экономический эффект от разгона Celeron не так уж и велик. В этом смысле гораздо привлекательней смотрятся Pentium III 500 и 550, при покупке которых придется расстаться с суммой, равной местному эквиваленту $170-$180. Зато большие по сравнению с Celeron капиталовложения с лихвой окупаются оверклокингом - производительность разогнанных Pentium III 500 оказывается выше, чем у Intel Pentium III, стоимость которого на сегодня составляет около $380. А 550-мегагерцовая модель вообще опережает Pentium III 866, продающегося за $575. Выгода налицо.

Выводы

Intel Pentium III 500 и 550 показали себя великолепными процессорами с точки зрения быстродействия при разгоне. Повышение частоты FSB до 150 МГц в системах с этими CPU обеспечивает уровень производительности, сопоставимый с верхними моделями Intel Pentium III. К сожалению, пока еще не все 550-мегагерцовые процессоры обладают такой хорошей разгоняемостью, как протестированный мной экземпляр, но при определенном желании найти такой CPU возможно.

С положительной стороны показал себя и старичок i440BX. Система, построенная на этом наборе логики и работающая при частоте FSB 150 МГц, еще раз подтвердила что этот чипсет не зря любим многочисленными оверклокерами. Остается только надеяться, что i815 сможет стать его достойной заменой.

И, к сожалению, Intel Celeron на ядре Coppermine128 не смог порадовать нас высокой производительностью даже в режиме разгона. Конечно, свою цену он отрабатывает, но таких же результатов у дешевых процессоров, как во времена Mendocino и Katmai, мы, похоже, уже не увидим.