Исследование производительности современных high-end и mainstream процессоров

В этом материале мною будут рассмотрены практически все последние модели процессоров, которые имеют место быть в прайсах большинства фирм. Итак, ниже вы увидите обзоры и тесты:

• Intel Pentium 4 2.0 под Socket 478
• Intel Pentium 4 2.0 под Socket 423
• Intel Pentium 4 1.8
• Intel Pentium 4 1.7
• AMD Athlon XP 1800+
• AMD Athlon XP 1700+
• AMD Athlon 1400
• Intel Pentium III Tualatin 1266

Сначала разберемся с теоретической частью. Чуть больше чем за год тактовая частота Pentium 4 выросла на 65%: с 1,3 ГГц до 2,0 ГГц. При этом процессор из непопулярного и дорогого high-end превратился в mainstream, то есть направлен для покрытия среднего и высшего сегментов рынка. Технологический процесс усовершенствовался с 0,18 микрометров до 0,13 мкм. В любом случае повышение тактовой частоты несет увеличение производительности, пусть не прямопропорциональное (так было с Athlon`ами на частотах до 700-800 МГц), но хоть какое-то. Уменьшение техпроцесса - довольно двоякая штука. С одной стороны, это гарантирует прирост частоты в будущем путем банального увеличения количества транзисторов. С другой стороны идет минимализация размеров самого процессора. Однако, это имеет значение только для оверклокеров, так как уже запущенный в производство камень предполагает наличие серии испытаний (тепловыделение, наработка на отказ, брак).При разгоне связка процессор-чипсет-память (видеокарта и звук тоже, но в меньшей степени) работает в форсированном режиме, что и является причиной прироста мегагерц и появления некоторого количества глюков. Процессор, изготовленный по техпроцессу 0,13 мкм, имеет гораздо меньшие размеры, нежели его брат с технологией 0,18. Главная идея в том, что при уменьшении размера сокращается площадь тепловыделения, а это негативно сказывается на общей стабильности. Теоретически очень сложно сказать, какой процессор (одинаковая тактовая частота, различные технологии изготовления) будет надежней работать при разгоне. Вспомним зонную теорию. Чем полупроводник отличается от проводника? Правильно, полупроводник в два раза короче :). Шучу, конечно, у полупроводов запрещенная зона (где электрон не может находиться) велика, и протекающий ток очень сильно зависит от температуры. При нагреве электрону сообщается дополнительная энергия, и он резво перепрыгивает в зону проводимости (из-за этой неприятной штуки могут возникнуть паразитные явления). Ну да ладно, Intel`у лучше знать. Вполне вероятно, что Northwood будет отвратительно вести себя при разгоне и вам аки инженерному монстру придется отливать вручную суперсовершенный игольчатый медный радиатор.

Также интересно было бы узнать, каким образом будет облучаться кристалл, ведь при нанопроцессах длина волны должна быть соответствующей. Большую экономическую выгоду должен принести переход с 200мм пластин на 300мм, что снизит себестоимость одного кристалла.

Все вышеизложенные комментарии не несут практической ценности, однако просьба не винить автора в загрязнении мозгов, ведь он аки пытливый исследователь собирал по крупицам эту информацию.

Перейдем к практике. Самым совершенным творением от Intel является Pentium 4 2,0 ГГц для Socket 478. Ядро старое - Willamette, техпроцесс новый. Реально увеличилось только количество контактов в процессорном разъеме. Двухгигагерцовый Willamette является последним процессором из серии 423 PGA, и первым в серии 478 PGA. В обоих случаях ядро спрятано под металлическую пластину (IHS) для меньшей хрупкости и лучшей теплопроводности. Ядро "Северный лес" в тестировании не участвовало, так как сам процессор в официальное производство поступит только зимой. Tualatin - очень забавный камешек. Он первым начал производиться по 0,13 мкм (медные соединения) и призван на смену PIII Coppermine. Tualatin для рабочих станций имеет кэш второго уровня 256 Кб (серверный вариант - 512Кб) и напряжение питания на ядре - 1,5 В.

Замечательная компания AMD на этот раз слегка разочаровала мировую общественность, применив пресловутый PR-рейтинг при маркировке частот процессора. Настоящая тактовая частота Athlon XP 1800+ на целых 266 МГц меньше PR-частоты (1533 МГц). Получается, что самый современный камень на ядре Palomino по частоте вырос всего на 133 мегагерца. Далее распространятся не буду, ведь в сети уже ходят целые рукописи (ну, хорошо, html-форматированный текст) на эту тему. В любом случае, тестирование покажет, где поп, а где приход.

Тестовый стенд:

Оборудование, использовавшееся при тестировании:

• 3D-акселератор MicroStar MS-8822 GeForce 3 64Mb DDR, AGP, TV In/Out
• Жесткий диск IBM 41.1Gb UDMA 100 (IBM IC35L040AVER07-0) 7200rpm
• CD-ROM LG 8522B 52x speed
• Звуковая карта Creative Live Player 5.1 PCI
• Мышь Genius Netscroll+ PS/2

Очень часто при проведении игровых тестов (UT, Quake, 3Dmark) производительность упирается в видеокарту. Для большей объективности использовался GeForce 3, как никак процессоры тестируем. Жесткий диск выбран тоже не случайно. Несмотря на "страстность и горячность", IBM демонстрирует высокую скорость среди семитысячников. Но ставить в обычные домашние компьютеры я бы его не советовал, так как при активной работе он греется как сковородка от Tefal. Если честно, то я порядком струхнул, когда дотронулся до него в процессе тестирования. Звук и CD-ROM присутствовали только для вида. Про мышь отдельная история. На момент тестирования под руками не оказалось ни одной USB-мыши, поэтому-то Netscroll и упомянут в списке оборудования. Частота порта PS/2 была номинальной - 40МГц, никакие программы для разгона активированы не были. Кстати говоря, на тестовых материнских платах частоту работы PS/2 можно было выставить вплоть до 120 МГц без всяких последствий и глюков.

Предустановленное программное обеспечение:

• Windows 2000 Professional (SP2)
• DirectX 8.0
• NVIDIA Detonator v12.40

Все утилиты типа TweakUI были полностью удалены, память предварительно протестирована на наличие дырок (а то однажды при тестировании нам дали память Samsung с пробоем между 30 и 31 мегабайтом). На винчестере бэдов замечено не было, о вирусах уж не говорю - за ними нужен глаз да глаз, чуть отвлечешься - сразу разбегутся и всех покусают, а потом в кусты, вот и ищи их. Короче говоря, нами использовалась девственно чистая система, что дает основание надеяться на отсутствие невидимого форс-мажора при тестировании.

Тестовое ПО:

• Sysmark 2001 Office Productivity (OP)
• Sysmark 2001 Internet Content Creation (ICC
• 3Dmark 2001
• Quake 3 Arena v1.17
• Unreal Tournament v 4.14
• ZD Media Business Winstone 2001
• ZD Media Content Creation Winstone 2001

MadOnion 3Dmark 2001

Безнадежным аутсайдером оказался PIII Tualatin 1266 и ASUS TUSL2-C на базе i845. Все остальные системы показали довольно ровные результаты. Как и ожидалось, лидером стал Pentium 4 2.0 и i850 вкупе с RDRAM. У чипсета i850 очень здорово сделан контроллер памяти, поэтому двухканальная Rambus спецификации PC800 демонстрирует отличную производительность. Во втором столбце (i850&KT266A) разница в общем счете не достигает даже 5% (~300 баллов). Это говорит лишь либо о действительно равных производительностях процессоров с разной тактовой частотой, либо о невозможности данным тестом отразить реальную картину соперничества. Хотя, возможно, процессоры не смогли прыгнуть выше головы (в смысле выше GeForce 3). Разница между двухгигагерцовыми пнями и Athlon XP 1800+ вообще минимальна - менее 1%. 3Dmark не показал одной крайне важной вещи - каким образом влияет DDR и RDRAM память на производительность всей системы в целом. Вероятно, в нашем случаем память не стала ахиллесовой пятой систем, конечно, если исключить случаи с PC133. Поклонников SDR SDRAM ждет огроменный облом. Системы с такой памятью отстали значительно, и это учитывая фирменность микросхем (может, стоило поискать PC133 с низкой латентностью?).

Quake 3, demo001.dm3

Взглянув на результаты, можно смело сказать, что флагман процессорной индустрии Pentium 4 2.0 (+i850+RDRAM) оказался единоличным лидером. Действительно, разница между топовыми моделями камней от AMD и Intel достигает 11 кадров в секунду. Но в процентах от общего числа fps это преимущество окажется ничтожно малой величиной - около 5%, и это при разнице тактовых частот в 200 МГц. Tualatin опять попал в просак со своим i815 и PC133. Самый дешевый из всех процессоров - Athlon 1400 Thunderbird обгоняет его на целых 50 кадров. Вы, наверное, удивились, почему тест проводился только в одном разрешении и только при 32-битном цвете? При увеличении разрешения (особенно это видно на 1280х1024) видеокарта начинает играть решающую роль в количестве кадров в секунду, что негативно сказывается на скорости процессора и памяти. Вернее, сказывается не негативно, а просто тормозит их. При уменьшении разрешения наоборот, резкого скачка fps не было. Наблюдалось увеличение буквально в 5-15 fps для всех моделей процессоров. Подобные результаты говорят о том, что 800х600х32 - это идеальная тестовая установка, при которой видеокарта не играет практически никакой роли и вся вычислительная нагрузка ложиться на плечи процессора, чипсета и памяти.

Забавным показалось 3-х кадровое преимущество P4 2.0 Socket 423 перед Socket 478. Вот тебе, как говорится, бабушка и Юрьев день. Правда, на 99% я уверен, что разница таится в каких-либо особенностях материнских плат. Осмотр препаратов ни к чему не привел, обе Intel`овские мамки были сделаны на редкость качественно. Качество монтажа было отличным, ничего не торчало и нареканий не вызывало. Что ж, вернемся к этому вопросу позже, после проведения оставшихся тестов. Теперь можно с уверенностью сказать, что AMD не завралась (как в случае с K5), использовав PR-рейтинг и объявив о его объективности. Системы на базе Athlon XP 1800+ и Pentium 4 1800 показали удивительно ровные результаты, разница между ними минимальна и может быть отнесена к погрешностям измерений.

Данный тест очень хорошо демонстрирует зависимость между производительностью и пропускной способностью памяти. Напомню, максимальная пропускная способность SDR SDRAM памяти спецификации PC133 примерно 1 ГБ/сек, DDR SDRAM PC2100 - 2,1 ГБ/сек, двухканальной Rambus RDRAM - 3,2 ГБ/сек. DDR PC2700 также очень хороша в этом плане. Ее пиковая (теоретическая) производительность достигает 2,7 ГБ/сек, но этот тип памяти, к сожалению, не поддерживается ни одним из представленных чипсетов. 30 кадров - прекрасный пример преимущества DDR и RDRAM, но между последними заметной разницы нет. Скорее всего, это связано с тем, что процессору достаточно данных, поставляемых памятью, и решающую роль играет тактовая частота.

Unreal Tournament, UTBench, fps

Вот, пожалуйста, Unreal Tournament - одно из тех приложений, где SSE/SSE2 не используются, а вследствие хаотичного кода длинный конвейер четвертого пня является балластом, сводящим на нет огромную разницу в тактовых частотах P4 и AMD. Лидером стал AMD Athlon XP 1800+, опередив P4 2.0 на целых 3 fps, что в процентном соотношении составляет целых 6%. Нехило, очень даже. Неожиданно высокие результаты показал Tualatin, который практически не уступил связке P4 2.0+i845+PC133. Athlon 1400 Thunderbird идет вровень с интеловскими двумя гигагерцами (и это при разнице в цене чуть ли не в 5(!)раз). Думаю, дальнейшие комментарии излишни. Вот и наступило время для серьезного теста. Встречайте:

SYSMARK 2001

Данный тест в первую очередь направлен на исследование производительности процессоров при работе с офисными и мультимедийными приложениями (также, как и ZD Winstone). ОР - Office Productivity, ICC - Internet Content Creation. Из офисных приложений присутствуют Microsoft Word, Excel, Access, Outlook, PowerPoint (MS Office 2000), Winzip 8.0 и др. Из мультимедийных: Adobe Photoshop 6.0, Adobe Premiere 6.0, Macromedia Flash 5 и др. Подобные программы очень здорово используют наборы инструкций SSE/SSE2, что, собственно, сразу видно. Athlon XP, благодаря 3DNOW!Professional, еще может конкурировать с P4, но вот старый Thunderbird отстал безнадежно. В ICC разница между XP 1800+ и Pentium 4 2.0 просто огромна - почти 50 очков, что составляет около четверти общего счета. Tualatin по результативности догнал P4 1700 и Athlon 1400. Итак, максимальную производительность продемонстрировал процессор с наибольшей тактовой частотой. Конкурирующий Athlon, в общем-то, в грязь лицом не упал, а в Office Productivity даже обошел флагман от Intel, но потом последовало сокрушительное поражение в Internet Content Creation.

Sysmark 2001 оказался первым тестом, который выдал четкую лесенку зависимости производительности именно от тактовой частоты, посмотрим, как поведут себя наши подопытные кролики в ZD Media Business Winstone 2001 и ZD Media Content Creation Winstone 2001.

ZD Media Winstone 2001

Вот это да. Athlon XP 1800+ обошел всех, да и остальные процессоры от AMD не подкачали. В данном тесте хорошо видно преимущество короткого конвейера, что, по большому счету, и обеспечило 17 бальный выигрыш XP у P4 в Content Creation и 5 бальное в Business. SSE/SSE2 не помог интеловским камням, то есть мы видим обратную ситуацию, если сравнивать с Sysmark 2001. Как бы там ни было, Athlon показал свои самые сильные стороны, хотя, хочется надеяться, его потенциал на этом не исчерпан. PC133 снова оказалась в глубокой …, что, собственно, и ожидалось - разница в 3-10 баллов достаточно ясно говорит об этом.

Выводы

2. Практически во всех тестах видно 10-30-процентное отставание систем на базе PC133. Подобная разница говорит о закате эры дешевой SDR SDRAM памяти, тем более на смену ей уже давно пришли DDR и RDRAM. Итак, high-end системы могут быть таковыми только при использовании последних двух типов памяти, причем на сегодняшний день пропускная способность обоих достаточна, и главную скрипку будет играть цена. Здесь технологичная RDRAM почти в два раза дороже DDR, которая, благодаря этому, получает все большее распространение. Ждем январской ревизии Intel 845, где будет реализована поддержка DDR PC2100.

3. К сожалению, в тестировании не участвовали системы на базе чипсетов P4X266 и SiS735, и я непременно постараюсь восполнить этот досадный пробел в самое ближайшее время. Набор логики VIA KT266А впечатлил. Думаю, процентов 50 успеха процессоров Athlon принадлежат доработанному контроллеру памяти. KT266A станет прекрасным выбором для тех, кто хочет создать high-end систему под Socket A.

4. Tualatin… Хм… Для своей тактовой частоты показал неплохие результаты, которые могли бы быть намного выше при использовании DDR-памяти (о RDRAM я и не говорю). Новый Pentium III стал достойным потомком клана Coppermine, временами показывая производительность, сравнимую с Pentium 4 1700.

5. Готовы ли вы платить только за количество мегагерц? Готовы ли вы объективно оценить ситуацию с точки зрения показателя цена/производительность? Мы живем в стране, где самым важным показателем автомобиля является время, за которое он разгоняется до сотни. С процессорами аналогичная ситуация, и главным критерием оценки другими субъектами вашего неповторимого компа станет количество мегагерц. Пора бы отвыкнуть от этой пошлой привычки и перейти на новый уровень оценки компьютерных возможностей. На данный момент оптимальной покупкой станут процессоры от AMD. Обладая вполне приемлемой ценой, они показывают отличную производительность в большинстве приложений, включая офисное ПО, игры, работу с графикой. В самое ближайшее время на прилавках должен появиться Athlon XP 1900+, что, я думаю, не замедлит сказаться на ценах в сторону их снижения.

6. Нужна ли дома экстремальная скорость? Вопрос спорный, но реально возможности всех представленных процессоров вы использовать не сможете. Может, стоит обратить внимание на качественную память, хорошую материнскую плату, фирменный блок питания? Вам решать, но скорость работы процессора не является ключевой составляющей общей производительности, так что думайте сами, решайте сами, иметь или не иметь.

Автор: good god
Дата: 30.11.2001
(C) 3DNews