On-Line Библиотека www.XServer.ru - учебники, книги, статьи, документация, нормативная литература.
       Главная         В избранное         Контакты        Карта сайта   
    Навигация XServer.ru






 

Pentium4 2.2 ГГц Northwood - тестирование, перспективы

Можно только позавидовать активности и жизненной энергии компании Intel. Казалось бы -- чем можно заниматься 3 января, кроме как лежать да отсыпаться после новогоднего веселья. Так нет же -- именно 3 января, когда лишь немногие особо стойкие представители компьютерной общественности добирались до своих компьютеров, Intel официально анонсировал новую версию процессора Celeron. Но лишь для того, что разбудить всех, кто к тому времени еще не проснулся -- ведь уже 7 числа компания представила долгожданные процессоры Pentium 4, выполненные по 0.13 мкм техпроцессу и основанные на ядре Northwood. И вот, один из таких процессоров -- у нас в руках. Именно он и станет главным героем этого материала.

Компьютерная индустрия была готова к появлению Pentium 4 Northwood. Более того, многие с нетерпением ожидали выхода этого процессора: обозреватели потирали руки в предвкушении новых тем для статей и обзоров, инженеры, вдоволь насытившиеся спецификациями и прогнозами, думали о том, как бы погонять Northwood в деле, наконец, продвинутые пользователи наверняка следили за новостями, стараясь не пропустить результаты первых тестирований. Ведь по сути, выпуском нового чипа Intel необходимо было попробовать устранить все те проблемы и недостатки, которыми до недавних пор обладали решения на Pentium 4. Безусловно, анонсом только лишь процессора ограничиваться было нельзя, поэтому практически синхронно с новыми Northwood'ами появился и первый DDR-чипсет Intel, поддерживающий Pentium 4.

Извилистый шлях

А поработать было над чем. Ведь состояние, в котором до сих пор существовала платформа на Pentium 4, вызывало справедливую критику и пользователей, и изданий (как печатных, так и электронных), и инженеров. Поэтому, прежде чем уделять внимание непосредственно процессору, следует, пожалуй, освежить память событиями прошлого года и проанализировать ситуацию, сложившуюся вокруг платформы Pentium 4.

Итак, в начале 2001 года, Intel выпускает новый процессор на ядре Willamette, который получает коммерческое название Pentium 4. Назвать его запуск успешным язык не поворачивается. Казалось, Intel удалось собрать воедино "грабли" всех размеров и форм, чтобы одновременно наступить на них. Уж сколько упреков и насмешек было высказано в адрес нового процессора и его создателей: хватило бы на несколько раз.

Увы, многие, очень многие нарекания, были целиком справедливыми. Начнем с производительности. Куда это годится, чтобы только что выпущенный процессор нового поколения, работающий на в полтора раза большей частоте, проигрывал в скорости работы процессорам предыдущего поколения? А ведь именно так и обстояли дела -- Pentium 4, стартовавший с отметки 1.4 ГГц, далеко не во всех приложениях мог составить конкуренцию Pentium III, работавшему на частоте 1 ГГц.

Но разве только это обстоятельство, с позволения сказать, ограничивало всеобщую любовь к Pentium 4? Ведь для того, чтобы перейти на этот процессор, пользователю пришлось бы полностью сменить платформу. Единственный чипсет, поддерживающий Pentium 4 -- i850 - мог работать только с исключительно дорогой, и как стало ясно чуть позже, малоперспективной памятью Rambus. Однако и это еще не все. Для использования Pentium 4 требовался специальный блок питания (поначалу, тоже недешевый), а иногда и новый корпус.

Не следует, впрочем, забывать, что в Pentium 4 инженеры Intel реализовали новую архитектуру NetBurst, которая имеет целый ряд особенностей и нововведений. Неудивительно поэтому, что поначалу могли возникнуть определенные трудности с адаптацией как программного обеспечения, так и, с позволения сказать, умов пользователей. Вы спросите, при чем тут корпус и память? К сожалению для Intel, на тот момент уж слишком неудачным оказался "расклад".

Описанию архитектуры NetBurst, примененной в процессорах Pentium 4, были посвящены многостраничные статьи во многих компьютерных изданиях. В n-ый раз пережевывать одно и то же нет, откровенно говоря, ни желания, ни сил. Интересующиеся с легкостью найдут эту информацию, мы же лишь вкратце перечислим основные отличительные особенности ядра Pentium 4:

  • очень длинный конвейер, насчитывающий 21 стадию
  • необычная архитектура кэш-памяти первого уровня
  • несомненная ориентация на блок мультимедийных инструкций SSE2

Что дает длинный конвейер? В идеале, если он полностью заполнен, то подготовка и обработка данных будет происходить по крайней мере не медленнее, чем при использовании более короткого конвейера. Однако, для этого необходимо, чтобы данные поступали на конвейер без перебоев. А в реальной жизни все же происходят сбои. Процессор, выполняя код программы, как бы заглядывает вперед и пытается угадать, по какой ветке дальше пойдет исполнение. Угадывает, и начинает предварительную подготовку данных, "загружая" их на конвейер (да простят меня профессионалы за подобные высказывания, пытаюсь объяснить на пальцах).

Следует отметить, что Pentium 4 угадывает ветку с большой долей вероятности, однако и он время от времени ошибается. В этом случае, если процессор не угадал, конвейер обнуляется, начинается загрузка новых данных: В течение этого времени код не выполняется, процессор, по сути простаивает, ожидая, пока будут подготовлены новые данные.

Положение могла бы спасти высокая скорость движения и наполнения подобного конвейера -- читай, частота. Однако, 1.4 ГГц, на которых работали первые Pentium 4, было явно недостаточно. Сюда бы кэш память большого объема: но и такой не было возможности. Техпроцесс 0.18 мкм не позволил Intel интегрировать на ядро больше 256 Кб кэша второго уровня. Некоторые ухищрения были предприняты с кэш-памятью первого уровня, однако об их эффективности судить тяжело.

В отличие то AMD, которая оборудовала процессоры Athlon/Duron тремя независимыми блоками для вычислений с плавающей точкой (FPU), Intel не стала встраивать в Pentium 4 мощный математический модуль. Вместо этого, ставка была сделана на новый блок мультимедийных инструкций SSE2. Используя эти команды, разработчики могут зачастую отказаться от традиционных FPU-инструкций да еще и извлечь выгоду из одновременной обработки целых массивов данных. Да вот беда -- для оптимизации приложений под SSE2 нужно время, которым они, программисты, на момент появления Pentium 4 не располагали. Кроме того, есть еще процессоры других компаний, в которых SSE2 нет. Следовательно, использовать только SSE2 без оглядки на non-Intel системы, нельзя.

Northwood in hands Эти, и ряд других факторов, привели к тому, что запуск Pentium 4 оказался не самым удачным. И, следует признать, что Intel сделал все возможное, дабы с честью выйти из той тяжелой ситуации, в которой оказалась компания в начале года. Intel приложил максимум усилий для того, чтобы буквально протолкнуть новый процессор на рынок. Был пущен в ход весь арсенал рекламных и маркетинговых средств. Компьютерные издания и специализированные сайты с ног до головы были обклеены рекламой нового процессора, промо-ролики крутились по телевизору и на Big Board'ах. Вне всякого сомнения, была проведена работа и с ведущими производителями аппаратного обеспечения и, в частности, материнских плат. Многим из них Intel теми или иными способам продемонстрировал преимущества и перспективы новой платформы и убедил обратить свой взор в сторону Pentium 4.

Вдобавок, все это время Intel агрессивно снижал цену на Pentium 4. Очень быстро из "очень дорогого" процессора, Pentium 4 превратился сначала в "доступный", а потом даже в "дешевый" (если говорить о младших моделях). Со временем нормализовались цены на блоки питания, все рос список программного обеспечения, оптимизированного для Pentium 4 (как системного, вроде драйверов, так и пользовательского). Летом появился чипсет i845, который хоть и не решал проблем со скоростью (скорее наоборот -- усугублял их), но по крайней мере позволил значительно снизить стоимость систем на базе Pentium 4 за счет отказа от дорогой RDRAM в пользу ставшей поразительно дешевой SDR SDRAM.

Ближе к концу года тучи над Pentium 4 и вовсе прояснились. Ведущие производители наборов системной логики выпустили чипсеты для Pentium 4 с поддержкой DDR SDRAM, а под Новый Год сам Intel наконец-то (аллилуйя!) выпустил DDR-решение для своего процессора -- Pentium 4. И финальным аккордом послужил запуск нового Pentium 4 на новом ядре.

... к выверенному решению

Northwood Photo 1 Перейдя на новое ядро Northwood, характеристики которого мы сейчас рассмотрим, Intel не стал менять или модифицировать коммерческое имя процессора. Он так и остался Pentium 4, без всяких приставок и окончаний, цифр, умляутов и каббалистических символов. По всей видимости, это говорит о том, что изменения, внесенные в новое ядро, оказались не столь существенными, что из-за них стоило менять официальное имя процессора. Или же у Intel были иные основания, кто знает.

По большому счету, у ядра Northwood есть всего несколько существенных отличий от Willamette:

  • более тонкий техпроцесс: 0.13 мкм против 0.18 мкм
  • как следствие, вдвое увеличенный объем кэш-памяти второго уровня

Можно предположить, переход на 0.13 мкм производство должен был повлечь и иные внутренние изменения, однако их Intel не афиширует.

Как бы то ни было, но именно заветные 0.13 мкм дают Intel возможность и дальше продолжать интенсивное увеличение частот, так необходимое Pentium 4 и его длинному конвейеру. Не будем забывать и о маркетинговом значении роста частоты -- конкуренты вынуждены вводить рейтинги, чтобы хотя бы формально не отставать от Intel. Именно 0.13 мкм и открывает перед Intel широкие перспективы развития платформы Pentium 4, подкрепленные, если так можно выразиться, DDR-аргументами.

Тестирование

Впрочем, разговоры о достоинствах и перспективах новых Pentium 4 ничего не стоят без конкретных цифр и фактов. Мы провели тестирование, призванное дать ответ на вопрос, какой прирост производительности обеспечивает переход со "старого" Pentium 4 Willamette 2 ГГц на "новый" Pentium 4 Northwood 2.2 ГГц. Для сравнения все те же тесты были проведены также на одной из самых быстрых на сегодня Athlon-платформ на основе платы MSI KN420 Pro на чипсете nForce 420-D.

Northwood Photo 2 Конфигурация тестового стенда выглядела следующим образом:

  • Процессоры Pentium 4 2.2 ГГц и Pentium 4 2.0 ГГц
  • Материнская плата Soltek 85DR-C на чипсете i845D
  • 256 Мб DDR-памяти Samsung (CAS 2.5)
  • Видеокарта Sparkle GeForce3
  • Операционная система Windows 98 SE
  • Direct X 8
  • Драйверы nVidia Detonator 23.11

Athlon-платформа выглядела следующим образом:

  • Процессор Athlon XP 1800+
  • Материнская плата MSI KN420 Pro на чипсете nForce 420-D
  • Внешняя видеокарта Sparkle GeForce3

В качестве тестов были использованы:

  • ZD Business Winstone 2001, в состав которого входят приложения Microsoft Office, Lotus Notes, Web-браузер, архиватор
  • WinZIP 8.1, WinRaR 2.90, RazorLame на кодеке Lame 3.89 -- архиваторы и кодировщик MP3
  • 3D Studio MAX 4, Bryce 5 -- профессиональная и домашняя системы 3D-рендеринга
  • Quake III, 3DMark 2001 -- без комментариев

Для начала посмотрим, какие результаты демонстрирует Pentium 4 Northwood в бизнес-приложениях. Безусловно, мы отдаем себе отчет, что при работе в MS Word скорость процессора после определенного рубежа практически перестает играть роль -- с подобного рода задачами одинаково хорошо справляются и Celeron 800, и Pentium 4 2.2 ГГц. Однако, для очистки совести, тесты мы все же проводим.

Business Winstone 2001

Как видим, Pentium 4 Northwood значительно опережает Pentium 4 Willamette. Оно и не удивительно -- помимо прироста частоты значительную лепту в увеличение производительности вносит, безусловно, удвоенный объем кэш-памяти второго уровня.

WinZIP, WinRaR, Lame

Аналогичная ситуация наблюдается и в архиваторах и в медиа-компрессоре. Здесь, правда, наличие большего или меньшего кэша играет не столь значительную роль -- процессор все время обращается к новым данным. Поэтому, выигрыш в этих тестах большей мерой обусловлен именно разницей в частотах. То ли еще будет, когда Pentium 4 доберется до отметки в 2.6 ГГц?

3D Studio Max, Bryce

Да и в программах 3D-рендеринга прирост налицо. Здесь, конечно же, основная нагрузка ложится именно на процессор, ведь ни жесткий диск, ни видеокарта участие в расчете сцены не принимают. Вот он -- чистый прирост. Обратите внимание, что традиционно неудобном для Pentium 4 тесте в 3DMax Pentium 4 на равных сражается с Athlon XP 1800+ с гораздо более мощным FPU, что свидетельствует, скорее всего, о том, что в 3DMax 4 встроен код, оптимизированный для Pentium 4.

Quake III
3D Mark 2001

Наконец, Quake III и 3DMark 2001. С точки зрения игрока разницы между 255 кадрами в секунду и 220 нет. И тем не менее, учитывая не прекращающую увеличиваться прожорливость игр (равно как и других приложений), увеличение производительности более чем на 15% не может не радовать.

Выводы

Что и говорить, на этот раз "расклад" у Intel получается более чем благоприятный. Новый процессор уже сейчас обладает отличной производительностью. И, несомненно, имеет очень неплохой запас по частоте -- с новым 0.13 мкм техпроцессом Intel сможет еще довольно долго наращивать частоту. Однако главное не это.

Главный вывод состоит в том, что "клиент созрел". Под "клиентом" подразумевается не столько процессор, сколько платформа Pentium 4 в целом. Наконец-то Intel выпустил по-настоящему быстрый процессор и своевременно снабдил его быстрым чипсетом, поддерживающим распространенные стандарты. Учитывая также удобоваримую цену на "новые" Pentium 4, можно с большой вероятностью прогнозировать, что рынок с облегчением воспримет связку Pentium 4 + DDR. Именно сейчас системы на Pentium 4 имеют все шансы для того, чтобы быть популярными и востребованными.



Литература по процессорам