Обзор процессора Intel Pentium III 500E FC-PGA

Итак, с 25 октября, когда Intel представил новые процессоры Intel Pentium III с ядром Coppermine, прошло более трех месяцев, и наконец-то их младшие модели начали появляться повсеместно на прилавках магазинов. Новые процессоры отличаются от предыдущих, Katmai, прежде всего тем, что теперь кеш второго уровня перекочевал с процессорной платы внутрь ядра. Это означает, что необходимость в процессорной плате отпадает, и становится возможным выпускать Intel Pentium III с разъемом типа Socket. Чем и воспользовался Intel, начав производство Intel Pentium III в FC-PGA (Flip Chip Pin Grid Array) варианте, который устанавливается в Socket 370.

Прежде чем анализировать, какие это влечет последствия для нас, пользователей, вспомним, каким образом еще тогда Pentium II попал в процессорный картридж. Ведь, когда в 1995 году Intel представил первый процессор 6-го поколения, Pentium Pro, он устанавливался в Socket 8 и никакого картриджа не имел. Тем не менее одной из основных особенностей этого процессора был встроенный в его корпус кеш второго уровня, который к тому же работал на полной частоте ядра. Правда, при имевшемся тогда уровне развития технологии (0,35 мкм), кеш выполнялся на отдельном кристалле и просто помещался в тот же самый корпус. С одной стороны, это дало немалый прирост в быстродействии, так как L2-кеш к тому моменту стал одним из самых узких мест на пути передачи данных, но с другой стороны сильно затруднило процесс производства и тестирования. Результат не заставил себя ждать: Intel Pentium Pro оказался крайне дорогим, и цена на него так практически и не снизилась. Поэтому, Intel был вынужден начать поиск обходных вариантов, в результате чего было найдено решение с процессорной платой, на которую устанавливаются внешние микросхемы с кеш памятью второго уровня. Это хоть и потребовало переоборудования завода в Ирландии, на котором стали собираться процессорные платы и запаковываться в картриджи, все же позволило резко снизить накладные расходы. Вместо двух кристаллов процессор содержал только один, устанавливаемая кеш-память тестировалась отдельно от ядра, да и проблема с охлаждением процессора была решена благодаря увеличению площади поверхности, от которой необходимо было отводить тепло.

Теперь же технология шагнула далеко вперед, и благодаря 0.18 мкм процессу, L2-кеш получил возможность размещаться внутри того же ядра. Процессорный картридж, решавший ранее большое количество проблем, сам обратился в большую проблему. Действительно, необходимость во внешних микросхемах отпала полностью, и плата, на которую припаивается ядро, стала просто дополнительным совершенно ненужным вкладом в стоимость CPU. Так что появление FC-PGA-процессоров оказалось оправдано как технологическими, так и экономическими предпосылками.

   

FC-PGA Intel Pentium III процессор, таким образом, представляет собой тот же самый Slot 1 Intel Pentium III, но лишенный картриджа. Благодаря тому, что сейчас Intel для упаковки ядра использует OLGA (Organic Land Grid Array), охлаждающий вентилятор прилегает непосредственно к кристаллу, обеспечивая необходимое охлаждение. А в качестве гнезда, в которое устанавливаются FC-PGA процессоры, Intel выбрал уже распространенный Socket 370, который до этого использовался процессорами Celeron.

Таким образом, соотнося уже сказанное с тем, о чем мы говорили в обзоре Intel Coppermine, подытожим возможности новых FC-PGA процессоров:

• Процессорное ядро Coppermine. Технология 0.18 мкм, 28 млн. транзисторов и площадь ядра 106 кв.мм;
• Анонсированы модели с частотами 500, 533, 550, 600, 650, 667, 700, 733 и 750 МГц (частота системной шины 100 или 133 МГц)
• Имеют Advanced Transfer Cache второго уровня размером 256 Кбайт интегрированный в ядро и работающий на частоте процессора
• L1-кеш - 32 Кбайта (16 - на данные, 16 - на инструкции)
• Имеет набор SIMD-инструкций SSE и серийный номер
• Напряжение питания 1.6В

Это официальные данные. Реально же на настоящий момент доступны только 500 МГц варианты FC-PGA Pentium III (с частотой FSB 100 МГц), а поставки 550-мегагерцовых моделей отложены примерно на середину февраля. Судьба же остальных моделей вообще остается неизвестной. То есть они вроде как есть, но реально их нет :)

Подробнее хочется остановится на Advanced Transfer Cache размером 256 Кбайт. Помимо того, что он работает на полной частоте ядра (у старых Intel Pentium III с ядром Katmai кеш работал с половинной частотой ядра), как у Celeron, он имеет в четыре раза более широкую чем у Katmai и Celeron 256-битную шину, по которой он общается с собственно процессором. Плюс латентность L2-кеша у Coppermine еще меньше, чем у Celeron и старых Intel Pentium III. Результатом всех этих усовершенствований и дополнительной буферизации операций с памятью, скорость работы при пересылках данных у процессоров с ядром Coppermine несколько выше, чем у предшественников, что мы и показали в нашем обзоре Intel Coppermine.

Однако, у FC-PGA-процессоров есть и некоторые отличия от Slot 1 собратьев. Во-первых, это более низкое напряжение питания 1,6В (у Slot 1 Coppermine оно 1,65В), а во-вторых, 500 и 550-мегагерцовые FC-PGA Pentium III не поддерживают SMP (многопроцессорность). Однако, этот недостаток касается только двух младших моделей: начиная с 600 МГц FC-PGA Coppermine SMP поддерживать будут.

Таким образом, FC-PGA Pentium III предоставляет собой абсолютно то же самое, что и Slot 1 Coppermine, однако его производство обходится дешевле. Поэтому неудивительна оказывается позиция Intel, который собирается свернуть выпуск Slot 1 процессоров в течение ближайших месяцев.

Однако, среди всех этих плюсов FC-PGA затесался и минус, причем немалый. FC-PGA Pentium III не работает в старых Socket 370 системных платах. Разберемся с этим вопросом подробнее. Итак, для функционирования FC-PGA процессора в конкретной системной плате необходимо:

• Поддержка Intel Coppermine системным BIOS
• Поддержка системной платой напряжения питания процессора 1.6В. Далеко не все платы имеют соответствующие стабилизаторы питания
• Самое главное. Плата должна соответствовать новым руководящим указаниям по дизайну системных плат. Дело в том, что FC-PGA процессоры задействуют некоторые новые контакты, бывшие зарезервированы у Socket 370 Celeron. Поэтому в старых платах, не имеющих соответствующей разводки FC-PGA Pentium III не работает, в то время как в новых платах, поддерживающих FC-PGA работает как Pentium III, так и Celeron.

Что касается последнего пункта, то тут ситуация сложилась следующим образом. Руководящие указания для разработчиков плат на чипсетах i810, i810E и i820 сразу содержали информацию о новой разводке процессорного гнезда, в то время как аналогичные инструкции для плат на i440BX/ZX, выпущенные еще в то время, когда ни о каких Coppermine слыхом не слыхивали, необходимой информации не содержали. Это привело к тому, что большинство системных плат на i440BX/ZX с Socket 370 FC-PGA-процессоры не поддерживают. Правда, новые гайдлайны для i440BX/ZX уже доступны, потому самые последние i440BX/ZX платы с разъемом Socket 370 поддерживать FC-PGA вполне могут. Что касается чипсетов от VIA, то тут ситуация также неоднозначная. В любом случае, чтобы быть полностью уверенным в том, что ваша системная плата поддерживает FC-PGA Pentium III, лучше обратиться к ее производителю.

Ряд производителей системных плат любезно предоставил нам информацию о своих Socket 370 системных платах, поддерживающих FC-PGA процессоры. Ниже мы приводим список таких плат:

Другой возможностью использования FC-PGA Pentium III является его установка в Slot 1 системные платы через Slot 1-Socket 370 конвертор. Однако, не следует забывать о различии в выводах Celeron и Pentium III, а также более низком напряжении питания, необходимом для Coppermine. Потому, обычные переходники для установки FC-PGA Pentium III в Slot 1 не подходят. Тем не менее, ряд производителей, в том числе ABIT, ASUS, Iwill и MSI анонсировали специальные адаптеры, поддерживающие и FC-PGA процессоры. Однако, всех проблем они не решают - системная плата все равно должна иметь возможность выдавать Vcore 1.6В и поддерживать Coppermine в BIOS. То есть, FC-PGA Pentium III будет работать через конвертор только в тех платах, которые поддерживают Slot 1 Coppermine.

Теперь коснемся такого интересного аспекта, как разгон. Естественно, FC-PGA Pentium III, как и остальные интеловские процессоры имеет зафиксированный коэффициент умножения. В частности, для 500-мегагерцовой модели (рассчитанной на частоту FSB 100 МГц), которую тестировали мы, это 5. Однако, учитывая что Coppermine, также как и Celeron, лишен сдерживающего оверклокинг внешнего L2-кеша, из-за которого разгон старых Intel Pentium III обычно и ограничивался, перспективы в области нештатного использования FC-PGA Pentium III должны быть немаленькие. Добавив к этому то, что эти процессоры сделаны по новой более тонкой технологии, а следовательно греются значительно меньше предшественников, мы вполне обосновано можем ожидать хороших результатов при разгоне.

Поскольку разгонять FC-PGA Pentium III приходится при помощи увеличения частоты системной шины, важно, что протестированный нами процессор Intel Pentium III 500E имеет невысокий множитель, соответственно позволяющий значительно увеличивать частоту FSB. То есть, при увеличении частоты FSB со штатных 100 до 133 МГц, мы увеличиваем скорость процессора только до 667 МГц, что не выглядит таким уж нереальным числом, учитывая то, что младшие модели Celeron позволяют разгон аж в полтора раза.

Также, не следует упускать из виду тот факт, что Slot 1 Intel Pentium III, имеющие то же самое ядро Coppermine, работают при напряжении питания 1.65В, то есть на 0.05В больше, чем FC-PGA. Это наводит на мысль, о том, что при разгоне, если есть необходимость, можно безболезненно поднять напряжение Vcore на эти самые 0.05В.

Наш процессор Intel Pentium III 500E беспрепятственно разогнался до 667 МГц даже без повышения напряжения питания. Однако, необходимо не терять из виду тот факт, что при таком разгоне с повышением частоты системной шины до 133 МГц, необходимо чтобы:

• Оперативная память соответствовала спецификации PC133 или работала на частоте 133 МГц. Либо, чтобы чипсет, на котором выполнена системная плата имел возможность понижения частоты шины памяти относительно частоты FSB (VIA Apollo Pro133/A)
• Системная плата имела делитель частоты для шины AGP 1/2, либо видеокарта могла работать при частоте AGP 89 МГц
• Системная плата имела делитель частоты для шины PCI 1/4, либо все PCI-устройства и жесткий диск должны работать при частоте 44 МГц

Мы разгоняли наш процессор на плате, основанной на чипсете i440BX, ABIT BE6, используя PC133 SDRAM память и видеокарту Creative 3D Blaster Annihilator, беспроблемно работающую на частоте AGP 89 МГц. Кстати говоря, все недавно выпущенные видеокарты производства Creative на чипах NVIDIA GeForce256 и TNT2 Ultra работают на частоте AGP 89 МГц без проблем. Кроме того, работают в таких условиях и видеокарты Matrox G400 и 3dfx Voodoo3.

Теперь о производительности. В нашем тестировании мы поставили цель сравнить между собой современные процессоры, устанавливаемые в гнездо Socket 370. Это позволит нам говорить о том, насколько актуальным является сейчас применение FC-PGA Pentium III по сравнению с уже имеющимися процессорами Celeron, которые также очень хорошо разгоняются. Были протестированы процессоры Intel Celeron 333 и 366, разогнанные частотой FSB 100 МГц до 500 и 550 МГц соответственно, Intel Celeron 500 и 533, функционирующие в штатных режимах при частоте FSB 66 МГц, а также Intel Pentium III 500E при номинальном режиме работы и при оверклокинге. Тестирование выполнялось на двух платформах, построенных на чипсетах i440BX и i810E.

Состав первой тестовой системы:

• Системная плата ABIT BE6
• Видеокарта Creative 3DBlaster Annihilator
• Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
• Жесткий диск IBM IBM DJNA 372200
• 128 Мбайт PC133 SDRAM производства Micron (CAS3)

На диаграммах для каждого протестированного процессора в скобках указана частота системной шины. В 3D приложениях, везде, где не указано иначе, мы использовали разрешение 800x600 при 16-битном представлении цвета.

По традиции, первым делом оценивается производительность в офисных приложениях.

Первый вывод, который напрямую следует из результатов, это то, что частота системной шины сильно влияет на производительность системы в целом. Посмотрите, например, как сильно обогнал Intel Celeron, работающий на частоте 500 МГц при FSB 100 МГц, обычного Celeron 500, частота системной шины у которого 66 МГц. Что же касается FC-PGA Pentium III 500, то его производительность даже выше, чем у Celeron 550, работающего на частоте 100 МГц. Разгон же Pentium III на 33% (до 667 МГц) дает прирост производительности около 17%.

Кроме Winstone мы решили включить в набор применяемых тестовых инструментов и SYSMark2000 компании BAPCo. Этот тест определяет среднюю производительность, показываемую системой на приложениях: MetaCreations Bryce 4, Avid Elastic Reality 3.1, Adobe Photoshop 5.5, Adobe Premiere 5.1, Microsoft Windows Media Encoder 4.0, Corel CorelDRAW 9.0, Microsoft Excel 2000, Dragon Naturally Speaking Preferred 4.0, Netscape Communicator 4.61, Corel Paradox 9.0, Microsoft PowerPoint 2000 и Microsoft Word 2000. По полученным результатам можно увидеть, как сильно растет производительность при увеличении частоты системной шины более 100 МГц, то есть при разгоне Pentium III 500E. Это связано с тем, что в нашей тестовой системе, построенной на чипсете i440BX вместе с ней растут и частоты шин памяти, AGP и PCI. Что касается производительности Intel Pentium III 500E, то она опять оказалась чуть выше быстродействия Celeron, работающего на частоте 550 МГц.

Теперь посмотрим, как ведет себя FC-PGA Pentium III на ядре Coppermine в играх:

И в игровых приложениях производительность Pentium III 500E оказывается выше, чем у разогнанного Celeron, работающего на частоте 550 МГц. Здесь немалый вклад в это превосходство вносит поддержка набора инструкций SSE, которая реализована в Pentium III и отсутствует в Celeron. Интересный факт - наш Pentium III на частоте 667 МГц обгоняет Celeron 500 почти в два раза. Однако стоимость Celeron 500 отнюдь не в два раза меньше, чем у Pentium III 500, а цена Celeron 533 и Pentium III 500E вообще различается менее чем на $30.

Тут все во многом зависит от частоты системной шины. Потому Pentium III легко обходит 66-мегагерцовые Celeron, а его производительность при разгоне системной шины до 133 МГц повышается еще на 24%. Что касается разогнанных Celeron, то даже на частоте 550 МГц он не может обогнать Pentium III 500E.

Ситуация примерно такая же, как и в Quake3. Pentium III 500E работает примерно также, как и Celeron, разогнанный до 550 МГц, однако разгон позволяет увеличить производительность первого еще почти на 30%.

Далее, мы протестировали Intel Pentium III 500E на системе, построенной на наборе логики i810E, официально поддерживающей FC-PGA процессоры и имеющей документированную поддержку 133-мегагерцовой процессорной шины. Отличительной особенностью чипсета i810E является встроенное графическое ядро i752, имеющее достаточно невысокую производительность в 3D. Состав этой системы:

• Системная плата Chaintech 6WSV2
• Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
• Жесткий диск IBM IBM DJNA 372200
• 128 Мбайт PC100 SDRAM производства SEC (CAS2)

К сожалению, на этой системе нам не удалось разогнать Pentium III 500E, потому в тестах приводятся данные, показанные этим процессором исключительно в номинальном режиме.

То, что системная память в системах на i810E всегда функционирует на фиксированной частоте 100 МГц, разрыв в производительности процессоров с разными частотами FSB несколько сглаживается. Однако Pentium III 500E все равно превосходит не только Celeron 533, но и Celeron, разогнанный до 550 МГц.

Pentium III 500E снова на высоте

К сожалению, слабое графическое ядро в i810E не позволяет получить в режимах с хорошей детализацией приемлемого значения fps. Однако, применение процессора с ядром Coppermine немного улучшает играбельность.

К сожалению, опять узким местом является графическое ядро. Именно поэтому все процессоры по этому тесту показывают достаточно близкие результаты. Тем не менее, Pentium III 500E все равно смог опередить конкурентов на целый fps :)

Выводы

FC-PGA Pentium III - новое перспективное направление. До выхода Willamette в конце года, который будет использовать собственный Socket, Socket 370 остается единственным процессорным гнездом для интеловских CPU. Имея при этом стоимость всего на $30 больше, чем у старших моделей Celeron, Intel Pentium III 500E демонстрирует прекрасную производительность. К тому же, благодаря использованию новой 0.18 мкм и встроенному в ядро кешу второго уровня, процессор обладает огромным оверклокинговым потенциалом, позволяющем увеличение его частоты вплоть до 133% от номинала. Благодаря этому, FC-PGA Pentium III выводит производительность Socket 370 на новый уровень. Но, к огромному сожалению, очень большой проблемой для FC-PGA Pentium III является совместимость со старыми системными платами, и похоже, именно поэтому, этот процессор вряд ли можно назвать хорошим вариантом для апгрейда.

Помимо этого, не следует забывать о появлении уже в конце первого квартала Coppermine 128 (с L2-кешем 128 Кбайт, частотой FSB 100 МГц и ядром Coppermine), который будет призван заменить Celeron и соответственно будет обладать более низкой стоимостью, чем имеющиеся сегодня в наличии FC-PGA процессоры. Не думаю, чтобы их производительность была бы много ниже сегодняшних Coppermine, и, видимо, именно эти процессоры станут лидерами по соотношению цена/производительность.