Процессор AMD Athlon XP

Процессоры AMD Athlon стали новой, параллельной ветвью развития платформы персональных компьютеров. Будучи по-прежнему совместимыми с архитектурой Intel IA32, они, тем не менее, имеют собственные уникальные особенности, позволяющие им успешно конкурировать с процессорами Intel. Недавно семейство Athlon пополнилось новым процессором, точнее, целым семейством процессоров с ядром Palomino (Model 6). И хотя от ядра предыдущего поколения, Thunderbird, оно отличается незначительно (и даже производится по тем же технологическим нормам), это все равно значительный шаг вперед. И вот почему.

Семейство Athlon

До появления ядра Palomino процессоры Athlon не разделялись на семейства. А все потому, что все они были нацелены на один сегмент рынка - высокопроизводительные персональные компьютеры. Не было платформ для других категорий компьютеров, не было поддержки специальных технологий (хотя многопроцессорность неофициально была), да и рынок с недоверием относился к новому процессору, выпущенному "вечно второй" компанией.

Ядро Palomino впервые для AMD будет использоваться в трех разных линейках процессоров: Athlon-4 - мобильные процессоры для ноутбуков, Athlon MP - процессоры для серверов и рабочих станций, долгожданный Athlon XP - "настольный" процессор для обычных компьютеров.

Для фирмы AMD, которая раньше старалась только составить конкуренцию Intel в сегменте компьютеров Low-end, это большой шаг вперед. Уже созданы многопроцессорные платформы на базе чипсетов AMD760MP и AMD760MPX, есть мобильные платформы - VIA KN133 и ALi CyberMAGiK1, и они позволяют процессору Athlon вторгнуться в ранее недоступные области. Бюджетные Duron тоже никто не отменял: это семейство пополнилось процессорами на новом ядре Morgan (вариант Palomino с уменьшенным в четыре раза кэшем второго уровня).

Но в этой статье речь пойдет только о настольном процессоре Athlon XP, прямом наследнике Athlon. Мы долго ждали, пока AMD решится начать поставки новых процессоров. С чем была связана многомесячная задержка, сказать трудно. Как бы то ни было, Athlon XP уже тут, и пришло время разобраться, чем и насколько он отличается от предшественника, Athlon на ядре "Thunderbird".

Ядро Palomino: отличия

Давайте кратко пробежимся по основным отличиям между Palomino и широко распространенным сегодня Thunderbird. Функциональных отличий всего три. Во-первых, увеличен буфер трансляции адресов (TLB) - в нем теперь больше элементов, чем было раньше. Во-вторых, добавлен блок аппаратной предвыборки данных. Это значит, что новый процессор сможет более эффективно работать с памятью, загружая необходимые данные заранее, по результатам предсказания ветвлений. Однако сам блок предсказания, по имеющимся сведениям, не подвергся серьезным изменениям. В-третьих, теперь процессоры AMD поддерживают набор инструкций SSE (Streaming SIMD Extension), разработанный Intel, вместе с собственным расширением 3DNow! Extended. Как видите, последнее слово в принятии новых стандартов все-таки осталось за Intel, раз AMD вынуждена поддержать технологию конкурента.

Появились отличия и в технологическом плане. Нет, техпроцесс 0.13 мкм еще не используется - только следующее ядро, Thoroughbred, будет выпускаться с его использованием. Palomino, как и Thunderbird, изготавливается по 0.18 мкм с медными межсоединениями. Но ядро подверглось полному пересмотру и было спроектировано заново. Количество транзисторов и площадь ядра практически не изменились. Однако потребление энергии снизилось на 20%, благодаря чему Athlon XP стал меньше потреблять и меньше нагреваться, что особенно актуально для высоких частот.

Также необходимо отметить добавление одного очень важного элемента, а именно термодиода, встроенного в ядро. При наличии должной поддержки со стороны BIOS и материнской платы Athlon XP способен предотвратить свой выход из строя при неожиданном заклинивании кулера. Обошедшее весь мир видео, на котором Athlon XP сгорает при снятии кулера, было получено при использовании системы, не поддерживающей новую систему измерения температуры Athlon XP.

Как видите, заметных нововведений у нового ядра нет, поэтому не стоит ожидать от него сколь-нибудь заметного прироста производительности. Другое дело, что Palomino гораздо лучше приспособлен к высоким частотам, чем Thunderbird.

Корпус нового Athlon

Когда процессоры AMD были переведены на использование разъема Socket-462 (Socket-A), они стали упаковываться в керамический корпус - массивный и тяжелый, обладающий к тому же достаточно большой толщиной. Такой же корпус получили Athlon 4 и Athlon MP, однако Athlon XP в этом плане выгодно отличаются от предшественников. Полимерный органический корпус, такой же, как и у Pentium-III, только другого цвета (видимо, чтобы не путать процессоры), стал компактнее и тоньше, а потому он лучше приспособлен к высоким частотам. Конденсаторы, которые раньше размещались на верхней стороне процессора, теперь перенесены вниз (как у Pentium-III), где они находятся гораздо ближе к ядру. А это - сокращение длины дорожек и уменьшение наводок на них.
"Золотые мостики", намеренно оставленная лазейка для оверклокеров, на корпусе Athlon XP сохранились. Однако они видоизменились: раньше это были тонкие перемычки, разрезанные лазером, а теперь это маленькие круглые контакты. Расстояние между ними заметно увеличилось, поэтому разблокировать множитель с помощью простого карандаша теперь, скорее всего, не удастся. В Сети появились многочисленные иллюстрированные руководства по замыканию мостиков с помощью токопроводящего клея, припоя, пасты и т.д. Теперь это сложно, но все-таки можно. Очевидно, что AMD не хочет терять своих потенциальных покупателей из числа любителей разгона.

Маркировка

Буквы "XP", появившиеся в названии процессора, означают "eXtra Performance", тем самым подчеркивая дополнительную производительность, которую получает пользователь благодаря архитектуре QuantiSpeed (чисто маркетинговый термин). Но похоже, что AMD все-таки решила воспользоваться эффектом от рекламной компании Microsoft, которая сейчас "раскручивает" свою новую операционную систему. По-моему, логичнее было бы назвать процессор "Athlon-4", чтобы подчеркнуть его противопоставление конкурирующему процессору Intel.

Кроме сомнительного суффикса, фирма AMD пошла на еще один рискованный и, я считаю, необдуманный шаг, за который компьютерное сообщество ее дружно осудило. Дело в том, что производитель процессоров вернул к жизни виртуальную маркировку тактовой частоты - рейтинг. Помнится, последний раз он использовался для процессоров K5, но потом AMD от PR-рейтинга отказалась. А придумано все это было фирмой Cyrix, которая никак не могла совладать с блоком FPU своего процессора 6x86. Ныне Cyrix не существует, но дело его живет.

Теперь вместо реальной тактовой частоты процессора на контактной площадке Athlon XP нанесен XP-рейтинг. Якобы он показывает частоту того процессора Pentium-4, который равен по производительности данному athlon'у. Другая трактовка рейтинга - сравнение Athlon XP с Athlon на ядре Thunderbird. Согласно ей, Athlon XP1600+ должен показывать производительность как минимум не хуже Athlon 1.6 (если бы таковой существовал). Но на самом деле это не так: Athlon XP и Athlon при одинаковой тактовой частоте по быстродействию различаются не так существенно.

На самом деле рейтинг практически взят "с потолка". Возможно, по общему индексу теста SYSmark2001 Athlon XP 1500 и будет соответствовать Pentium-4 1.5. Но этот индекс складывается из суммы результатов двух тестов, деленной пополам. А один из тестов, Content Creation, на самом деле оптимизирован под Pentium-4, поскольку входящие в его состав компоненты (прежде всего Windows Media Encoder) используют инструкции SSE2, игнорируя при этом имеющиеся у Athlon XP возможности. А в подавляющем большинстве тестов (см. ниже) Athlon XP оказывается заметно быстрее Pentium-4 с частотой, равной его рейтингу.

Проанализировав соотношения между частотой и рейтингом, я получил следующие формулы:

Как видите, XP-рейтинг определяется через множитель частоты, но отнюдь не по результатам каких-то тестов. Поэтому такая маркировка не помогает, а наоборот, мешает пользователю ориентироваться.

Я привожу таблицу реальных частот объявленных на момент написания статьи процессоров Athlon XP.

Производительность

Я провел серию тестов процессора Athlon XP 1500+, сравнив его с аналогом на ядре Thunderbird - Athlon 1.33, и с процессором Pentium-4 1.7. Брать Pentium-4 1.5, который, согласно XP-рейтингу, должен соответствовать Athlon XP 1500+, я не стал, так как знал, как на самом деле соотносятся конкурирующие процессоры.

AMD-процессоры тестировались на материнской плате Epox 8KHA+ (чипсет KT266A, память DDR SDRAM PC2100 CAS2), которая оказалась самой быстрой платой из доступных на момент тестирования. Pentium-4 работал на Gigabyte 8TX-С (чипсет i850, память RDRAM PC800), тоже одной из самых производительных плат для данного семейства процессоров. Тесты проводились в системе Windows 2000 Pro SP2, использовалась видеокарта ASUS V7700 Pro (GeForce2 Pro) и жесткий диск Quantum Fireball AS 30 Gb. Остальные компоненты не играют существенной роли.

Итак, посмотрим на результаты синтетических тестов. CPUMark'99 - тест, оценивающий производительность процессора при выполнении целочисленных операций.

Согласно ему, Athlon и Athlon XP практически равны (отличия - менее 1%). Точно такой же результат дает процессорный тест Drystone из пакета Sandra 001.

Согласно Whetstone (Sandra 001) в плавающей запятой оба процессора тоже показывают одинаковую производительность. Другое дело - Intel Pentium-4. Имея более чем 25% преимущество по частоте, он отстает от процессоров AMD на 15-20%. Сказывается, очевидно, более длинный исполнительный конвейер и отсутствие оптимизации в проведенных тестах.

Теперь - о тестах, измеряющих производительность подсистемы памяти. Тут Pentium-4 благодаря использованию памяти Rambus практически вдвое обходит AMD (согласно Sandra 001).

Это при потоковой работе с памятью, а при выполнении произвольного набора команд (Memtach) лидируют процессоры AMD.

Причем, как ни странно, по результатам некоторых тестов Athlon XP даже немного уступил Athlon (Sandra 001 FPU, Cachemem, Memtach), а другие тесты показывают, наоборот, большое преимущество Athlon XP (Sandra 001 ALU, Linpack). По всей видимости, одни операции благодаря блоку предвыборки выполняются быстрее, а другим он просто мешает. Pentium-4 при использовании памяти Rambus хорошо смотрится при непрерывном потоке данных (у Rambus высокая пропускная способность), а вот доступ к памяти из-за больших задержек выполняется медленнее, чем в случае с DDR SDRAM.

Переходим к тестам, основанным на реальных приложениях. Так, SYSmark2001 Office измеряет производительность в офисных приложениях (пакет MS Office 2000, Netscape 6, McAffee Antivirus и т.п.).

В нем разница между Athlon XP и Athlon выражена ярче, но все равно укладывается в 2% (хотя SYSMark2001 - очень точный тест), а Pentium-4 отстает на 10%. Практически то же самое говорит аналогичный тест Winstone2001 Business.

А вот в современных приложениях, связанных с обработкой мультимедиа-данных, лидерство Pentium-4 очевидно (во-первых - Rambus, во-вторых - SSE2). Athlon XP и Athlon отстают на 12%, причем Athlon XP на работает на 4% быстрее предшественника. Однако Winstone2001 Content Creation, тест с набором более старых приложений, дает другую картину: лидирует Athlon XP, за ним (-2.3%) идет Athlon, а Pentium-4 - последний (-2.5%). Получается, что в бизнес-приложениях лучше использовать Pentium-4, но только в том случае, если точно известно, что приложения оптимизированы под этот процессор.

Игровые тесты, хорошо нагружающие все подсистемы компьютера, практически единогласно заявляют о превосходстве Athlon XP.
Так, согласно Unreal Tournament (самая, на мой взгляд, "жестокая" игра) Athlon XP на 5% быстрее Athlon и на 20% - Pentium-4 (хотя последний на 25% быстрее по частоте). В высоких разрешениях преимущество нового процессора не так очевидно, но оно все-таки есть. Результаты 3DMark2001 чем-то похожи на Unreal, разве что разница немного меньше (Athlon: -2%, Pentium-4: -15%). В игре Quake3 Pentium-4 смог обойти Athlon (в низком разрешении), но уступил Athlon XP. А вот в DroneZ лидирует Pentium-4, причем с существенным отрывом (24% - в низком, 8.5% - в высоком разрешении). Видимо, дело опять в оптимизации, а также более высокой пропускной способности шины памяти.

Итог

По результатам тестов новый процессор AMD в целом оказывается быстрее предшественника на 1-5% в подавляющем большинстве тестов (особенно реальных, а не синтетических). Кроме производительности, он гораздо лучше выглядит в плане потребления и рассеивания энергии, что хорошо заметно (в прямом смысле) по кулеру ASUS, автоматически поддерживающему температуру своей подошвы: вентилятор вращается медленнее. Другие преимущества: более тонкий и легкий корпус, встроенный термодатчик, более высокие частоты, поддержка всеми современными платами (никаких новых плат, сокетов, VRM и т.п., как в случае с Intel). Единственная потенциальная неприятность - ограничение максимального множителя процессора, имеющееся у многих "оверклокерских" плат, которое, впрочем, может быть исправлено в новых версиях BIOS.

Так что Pentium-4, имея преимущество по частоте, даже при использовании Rambus далеко не всегда может обставить связку Athlon XP + VIA KT266A. В том числе и по соотношению "производительность/цена". Но у платформы AMD есть и неприятная особенность: она будет работать идеально только в руках опытного пользователя или специалиста.

За предоставленный процессор Athlon XP и некоторое другое оборудование - особая благодарность фирме "CD-Life" и лично Александру Лемешевскому.

Автор: Макс Курмаз, дата публикации: 2.12.2001