64-разрядные процессоры

Непосредственно после анонса Pentium 4 Extreme Edition многие обозреватели высказывали опасения, что для охлаждения этого процессора понадобятся экстремальные кулеры. Смеем вас заверить, это не так. Стандартный кулер на медной основе, который входит в коробочную поставку старших моделей Pentium 4, полностью справляется с охлаждением Pentium 4 Extreme Edition. Замеры, проведенные нами с помощью программы CPUBurn, показали, что температура Pentium 4 Extreme Edition не поднимается выше 48–51 градуса. Равно как и температура «обычной», не экстремальной версии Pentium 4.

Процессоры Athlon 64 и Athlon 64 FX-51 во время работы также оставались довольно прохладными. После продолжительной нагрузки (CPUBurn) температура обоих не превышала 50 градусов (по внутреннему датчику), учитывая, что платы с процессорами находились в закрытых корпусах, это очень хороший результат.

Результаты

Каким бы масштабным и глобальным ни было тестирование систем, а начинается оно зачастую с синтетических приложений. В этот раз тоже не будем отступать от уже устоявшейся традиции. Собственно для этих целей используем обновленный тестовый пакет SiSoftware Sandra 2004. Программа уже умело распознает как Athlon 64, так и Pentium 4 EE. Поэтому есть надежда получить адекватные результаты. Как видим на диаграмме 1, скорость блоков ALU процессоров Intel Pentium 4 в данном тесте несколько превосходит целочисленные модули процессоров линейки AMD Athlon. Обратим внимание на результаты теста блоков FPU. Процессоры Athlon, ввиду некоторой схожести внутренней архитектуры, демонстрируют вполне прогнозируемые результаты. Athlon 64 FX-51 и Athlon XP 3200+ по этому показателю равны, потому как частота обоих составляет 2.2 ГГц. Athlon 64 3200+ имеет несколько меньший результат, потому как его частота на 200 МГц меньше, чем у предыдущих процессоров. А вот ситуация с процессорами Pentium 4 не столь однозначна. Pentium 4 EE 3.2 ГГц демонстрирует здесь практически 25%-ный прирост производительности по сравнению со своим собратом, работающим на той же тактовой частоте. Остается только догадываться, каким образом может увеличиться производительность блока FPU при добавлении кэш-памяти третьего уровня. И собственно, задуматься над применимостью такой «синтетики» в дальнейшем, при оценке скоростных показателей процессора.

В новое ядро Athlon 64 включен блок выполнения инструкций SSE2. Надеяться на то, что он будет более производительным, чем у основателя этого «течения», конечно же, не стоит. Но, тем не менее, ввиду появления все большего количества приложений, оптимизированных для работы с этими инструкциями, их поддержка отнюдь не будет лишней.

Интересна ситуация в тесте пропускной способности подсистемы памяти (диаграмма 2). Как видим, преимущество использования двухканального контроллера памяти в системе с Athlon 64 FX-51 налицо. Рекордные показатели в тесте именно за этой системой. Так как в системе с Athlon 64 3200+ применяется одноканальный контроллер памяти с максимальной пропускной способностью 3.2 Гб/с, то ожидать значительно больших показателей, чем у системы на Athlon XP 3200+, не приходится. Тем не менее, она все же немного ближе к теоретическому максимуму. Системы на Pentium 4 имеют высокую скорость работы с памятью, но угнаться за Athlon 64 FX в этом тесте им не удается. Использование Pentium 4 EE 3.2 ГГц естественно никоим образом не может повлиять на полученные данные, поэтому они находятся в пределах погрешности измерений.

От синтетически модифицированных приложений переходим к натур-пакетам. Тест ZD Business Winstone 2001 включает в свой состав ряд реальных приложений (MS Word, Excel, PowerPoint, Access, FrontPage, Netscape Navigator и др.). Во время его прохождения имитируется интенсивная работа пользователя, который погряз в различных вычислениях, подготовках презентаций, просмотре web-страниц и т.п. В общем, типичные задачи, отнимающие немало времени офисного сотрудника. В данном тесте уверенно лидируют новые процессоры от AMD (диаграмма 3). Причем их отрыв от «преследователей» довольно существенен. Прирост производительности Pentium 4 EE 3.2 ГГц по сравнению с не экстремальным процессором составил 6.5%, но даже в этом случае ему не удалось догнать Athlon 64 3200+. Система на Athlon 64 FX-51 здесь и вовсе вне досягаемости. Athlon XP 3200+, с относительно небольшим объемом кэш-памяти и невысокой скоростью работы с памятью, среди таких «грандов» прогнозируемо оказался в офисных задачах на последнем месте.

ZD Content Creation 2002 также состоит из набора реальных приложений, предназначенных для создания мультимедийного контента. Во время выполнения этого теста производится обработка звуковых треков, идет работа с видео, графикой, html-страницами. Все приложения тоже весьма громоздки и предъявляют к системе довольно высокие требования. Как видим (диаграмма 4), Athlon 64 FX-51 и здесь никому не оставляет шансов взобраться на пальму первенства :-), прочно захватив лидирующую позицию. Pentium 4 EE 3.2 ГГц в этом тесте несколько уступает системе на Athlon 64 3200+, а Athlon XP 3200+ в свою очередь немного не дотягивает до уровня Pentium 4 3.2 ГГц.

Компрессия данных активно используется каждым пользователем при повседневной работе, поэтому результаты, полученные при архивировании файлов, представляют неподдельный интерес (диаграмма 5). Для этих целей воспользуемся архиватором WinRAR 3.2 (максимальная степень сжатия данных, объем словаря — 4096 Кб). Позиции процессоров от Intel в этой области весьма крепки. В первую очередь, благодаря очень удачному алгоритму работы кэш-памяти второго уровня, скоростные показатели которого ощутимо превосходят аналогичные значения для процессоров Athlon. 64-разрядным процессорам от AMD удалось обогнать Pentium 4 3.2 ГГц, но когда последний получил приличный «допинг» в виде 2 Мб кэш-памяти третьего уровня, то он снова ушел в отрыв. Почти 20%-ный прирост производительности — достойный результат. Следует также заметить, что Athlon 64 FX-51 улучшил показатели Athlon XP 3200+ почти на 30%, но все равно это не позволило ему обогнать top’овый процессор от Intel.

Развиваем тему компрессии данных. Оценим результаты кодирования WAV-файла (цифровая копия музыкально трека) в формат MP3 (диаграмма 6). Снова процессоры от Intel в авангарде. Дополнительный кэш в этом тесте особой погоды не делает, но результаты и без того весьма достойные. Нужно заметить, что кодек Lame 3.93 во время кодирования активно использует доступные процессору SIMD-инструкции. При этом процессоры Pentium 4 и новые Athlon’ы активно пользуются SSE2. А так как этот блок у Pentium 4 работает быстрее, то итоговый результат довольно закономерен.

Выгляните в окно. Правда, красив осенний пейзаж? Вряд ли получится воспроизвести такой же в программе Corel Bryce 5, но попытаться можно. По крайней мере, в качестве тестового этапа. Рендеринг серьезной сцены требует больших вычислительных ресурсов. В данном случае наиболее активно используется блок FPU процессора, без каких-либо оптимизаций. Этот компонент всегда был «коньком» семейства К7 процессоров AMD. Несложно предположить, что «вороной» достался новым Athlon’aм по наследству (диаграмма 7). Athlon 64 FX-51 справился с заданием намного раньше остальных и требовал для себя новых пейзажей. Замыкающими в этом тесте были процессоры Pentium 4.

Применив пакет 3DStudio MAX 5.02, мы получили диаметрально противоположные результаты (диаграмма 8). В первую очередь это объясняется тем, что данное приложение изначально оптимизировано для работы с многопроцессорными системами, т.е. используется многопоточная обработка. В этом случае наличие у процессоров Intel технологии Hyper-Threading (два логических ядра) очень позитивно сказывается на полученных результатах. К тому же очевидно, что в данном приложении частота процессора играет не последнюю роль. А так как у Pentium 4 3.2 ГГц тактовая частота на 1 ГГц больше, чем у старшего процессора из семейства Athlon 64, этот факт не остался незамеченным 3DS MAX. Athlon XP 3200+ и Athlon 64 3200+ показывают одинаковые результаты, а Athlon 64 FX-51 на 10% быстрее (за счет того же 10%-ного увеличения тактовой частоты). К скорости работы с памятью и объему кэш-памяти данное приложение практически равнодушно.

Посмотрим на счетные возможности каждого из процессоров. Для этого мы использовали программу Super_PI, которая позволяет рассчитывать число «пи» с довольно высокой точностью. Для порядочной загрузки процессоров была поставлена задача вычислить значения до 4-миллионного знака после запятой. Прямо скажем, задачка не «на каждый день», но лишний раз проверить возможности блока FPU никогда не помешает (диаграмма 9). На первую позицию вновь выходит Athlon 64 FX-51. За ним, с 9%-ным отставанием следует Pentium 4 EE 3.2 ГГц. Далее Athlon 64 3200+, а замыкают тест Pentium 4 3.2 ГГц и Athlon XP 3200+ (практически одинаковые результаты).

Для проверки потенциала процессоров в научных расчетах использовался тест ScienceMark 2. В частности, было смоделировано поведение молекулы Аргона (тест Primordia). Здесь Athlon 64 FX-51 снова оказался недосягаем для своих конкурентов (диаграмма 10). Отрыв от ближайшего преследователя, коим, кстати, являлся процессор Athlon XP 3200+, составил порядка 8%. Процессор Athlon 64 3200+ из-за меньшей тактовой частоты отстал от своего прародителя и идет плечом к плечу с Pentium 4 3.2 ГГц. Добавление последнему довольно быстрого кэша позволило Pentium 4 EE 3.2 ГГц в этом тесте практически настигнуть Athlon XP 3200+.

После такой серьезной работы самое время немного передохнуть (нервно подсчитывая fps’ы). Игровую составляющую нашего тестирования начнем описывать с 3DMark 2001SE. Результаты, отраженные на диаграмме 11, говорят сами за себя. Проведенная модернизация позволила процессорам AMD занять лидирующие позиции в этом тесте. Система на Athlon 64 FX-51 преодолела ранее недостижимый (в штатных условиях) рубеж, «настреляв» более 20 000 попугаев. Athlon 64 3200+ также демонстрирует большой отрыв от Athlon XP 3200+, невзирая на меньшую тактовую частоту ядра. Процессор Pentium 4 3.2 ГГц по рейтингу близок к Athlon XP 3200+, результаты «экстремальной редакции» близки к Athlon 64 3200+.

Какой бы быстрой ни была видеокарта, а найдется приложение, в котором все старания процессора будут разбиваться о гранит возможностей графической подсистемы. В этом несложно убедиться, взглянув на диаграмму 12. 3DMark 2003 очень требователен к видеокартам. Поэтому, как оказалось, даже Radeon 9800 Pro было недостаточно для того, чтобы избавиться от влияний видеокарты на конечный результат. По этой причине Athlon 64 FX-15 и Pentium 4 EE 3.2 ГГц не до конца раскрыли свой потенциал. На результаты теста процессора (CPU Test) из данного пакета на самом деле довольно сильное влияние оказывает пропускная способность памяти, а также применяемая видеокарта. В принципе, это характерно практически для любой 3D-игры, поэтому результаты данного теста имеют определенную ценность для анализа производительности всей системы (диаграмма 13). Athlon 64 FX-51 и здесь уверенно лидирует, более чем на 5% обгоняя Pentium 4 EE 3.2 ГГц. Несмотря на более низкую тактовую частоту, Athlon 64 3200+, ввиду низкой латентности подсистемы памяти и увеличенного объема кэш-памяти второго уровня, по сравнению с Athlon XP 3200+, показал лучшие результаты. Pentium 4 3.2 ГГц уверенно обошел Athlon XP 3200+, но в общем зачете он лишь четвертый.

Совсем недавно появилась новая тестовая «мерялка» — AquaMark 3. Это очень динамичный тест, сполна использующий возможности как последних процессоров, так и видеокарт. Данное приложение позволяет в какой-то степени оценить уровень быстродействия систем в играх, которые появятся в ближайшее время (DirectX 9.0, активное использование шейдеров и т.п.). На диаграмме 14 приведены результаты средних показателей fps в данном тесте. В очередной раз можно убедиться в важности графической подсистемы. Все процессоры показывают соизмеримые результаты (разница между самой быстрой и самой неторопливой в этом тесте системой составляет ~7.5%). Тем не менее, обе платформы на процессорах от Intel имеют некоторое преимущество. Аутсайдером теста является Athlon XP 3200+.

Возвращаясь ко дню сегодняшнему, и игрушкам, которые сейчас отнимают у игроманов немалое количество времени, посмотрим на результаты, полученные в Unreal Tournament 2003 (диаграмма 15). Тесты Flyby довольно критичны к подсистеме памяти, потому как требуют «прокачки» больших массивов данных. Системы на базе процессоров от Intel оказались немного более расторопными в этом деле. Дополнительная кэш-память третьего уровня также была востребована данной игрушкой, но прирост производительности не очень велик (+2.4%). Совсем другая картина вырисовывается в тестах Botmatch. Просчет искусственного интеллекта (AI) виртуальных противников требует высокой производительности вычислительных модулей процессора. Здесь идут в ход все возможные ресурсы (высокая тактовая частота процессора, объемы и скорость работы кэш-памяти, возможности блоков ALU и FPU). Более убедительно выглядят процессоры от AMD. Причем даже результаты Athlon XP 3200+ оказываются выше показателей Pentium 4 EE 3.2 ГГц (кэш-память третьего уровня обеспечивает прирост в 11%).

Игра Quake III традиционно чувствительна к изменениям в скорости работы оперативной и кэш-памяти. По этой причине процессоры Pentium 4 в подобном случае обычно имели ощутимый перевес. Уменьшение задержек при работе с памятью (интегрированный контроллер), а также увеличение пропускной способности этой подсистемы (двухканальный контроллер у Athlon 64 FX) позволили новым процессорам AMD существенно прибавить в этом тесте, оставив позади Pentium 4 3.2 ГГц (диаграмма 16). Но с Pentium 4 Extreme Edition 3.2 ГГц, который улучшил результат «младшего брата» почти на 20%, бороться уже не осталось пороха. Рейтинг Athlon XP 3200+ на фоне полученных результатов кажется немного завышенным. Совсем другое дело с Athlon 64 3200+, который опередил в этом тесте Pentium 4 3.2 ГГц.

Ситуация аналогичная предыдущей наблюдается и в игрушке Comanche 4 (диаграмма 17). Разница лишь в смене лидера. Теперь им стал Athlon 64 FX-51.

Выводы: о дне сегодняшнем

Прежде всего, следует отметить, что AMD удалось создать новую аппаратную платформу, которая призвана стать в самое ближайшее время технологической основой для всех решений этой корпорации. Чтобы оценить серьезность намерений AMD, достаточно отметить, что уже к середине будущего года доля процессоров, основанных на 64-разрядном ядре, превысит 50% общего объема продукции этой компании. О поддержке 64-разрядной платформы AMD заявили едва ли не все ведущие производители аппаратного обеспечения, в том числе разработчики наборов системной логики, материнских плат, производители серверов, настольных ПК и ноутбуков. Известные разработчики ПО тоже не остаются в стороне, планируя выпуск 64-разрядных версий своих продуктов на конец этого — начало следующего года. Некоторые уже даже успели отметиться созданием готовых продуктов — так, SuSe представила дистрибутив Linux, скомпилированный в наборе команд AMD64.

Тестирование показало, что новая платформа AMD в целом стабильна и совместима с имеющимися аппаратными и программными средствами. При желании можно, конечно же, найти несовместимости (и в процессе распространения платформы AMD64 они неминуемо отыщутся), однако говорить о незавершенности или сырости представленных решений нет никаких оснований. Еще раз отметим, что 32-разрядная версия Windows XP устанавливается безо всяких сложностей, драйверы оборудования подхватываются, как и подобает.

Как процессоры AMD Athlon 64 и Athlon 64 FX, так и процессоры Intel Pentium 4 и Pentium 4 Extreme Edition продемонстрировали высочайшую производительность. Победителя в этом соревновании нет — в некоторых приложениях лидирует Athlon 64 FX-51, в других же — Intel Pentium 4 3.2 ГГц Extreme Edition. Процессоры Athlon 64 3200+ и Pentium 4 3.2 ГГц также находятся примерно на одном уровне по скорости работы. Отдельно хочется отметить, что с выпуском Athlon 64 AMD полностью ликвидировала отставание, которое наметилось между ее процессорами (а именно Athlon XP 3200+) и процессорами Intel, и в ряде случаев сумела опередить соперника.

Радует, что и Intel, и AMD обратили внимание на сегмент экстремалов-любителей, предложив жаждущим сверхбыстрых вычислений специальные решения. Отнюдь не дешевые, заметим, но тут уж никаких претензий быть не может.

Выводы: о дне завтрашнем и будущем 64-разрядных вычислений

Скептики говорят, мол, что толку от Athlon 64, когда нет 64-разрядных Windows-совместимых приложений! Определенная доля истины в их словах есть — действительно, может показаться несколько странным превозносить ту особенность процессора, которая не находит применения в жизни.

Однако... Нет никаких сомнений в том, что скоро 64-разрядные приложения появятся. По мере того, как инсталлированная база систем на основе Athlon 64 будет расти, разработчики все активнее начнут предлагать 64-битные версии ПО. Это уже случалось не раз — достаточно вспомнить, как появлялись сначала процессоры, а затем программы, поддерживающие MMX, 3DNow!, SSE, как адаптировалось ПО к архитектуре NetBurst, используемой в Pentium 4. Сначала не было ничего, а затем один за другим выходили программные пакеты, игры и профессиональные приложения с поддержкой тех или иных расширений. То же самое будет происходить и на этот раз.

К тому же, следует принимать во внимание, что переход на 64-разрядную аппаратно-программную платформу, в первую очередь, необходим не для увеличения производительности, а для расширения линейно адресуемого пространства в памяти. Таким образом уничтожается предел в 4 Гб, накладываемый шириной разряда в 32 бита, и появляется возможность обращаться к терабайтам данных. И это окажется востребованным уже в ближайшие несколько лет. Чистый же прирост производительности от перекомпиляции ПО в 64-разрядный код получится не столь большим — по разным оценкам он составит 5, максимум 10 процентов.

Огромное значение будет иметь и выпуск AMD64-совместимой версии Windows — сегодня уже есть отчасти работоспособная «бета», а ориентировочно в январе будет представлена финальная версия этой ОС. И это, вне всякого сомнения, послужит сигналом всем разработчикам ПО.

Но даже и временное отсутствие приложений, совместимых с AMD64, не является препятствием для популяризации 64-разрядной платформы AMD. Как мы могли убедиться в ходе тестирования, процессоры Athlon 64/Athlon 64 FX демонстрируют высочайшую, часто рекордную производительность и в 32-разрядных приложениях. Нет пока 64-разрядных программ, и не беда, используйте 32-разрядные, причем более эффективно, чем на процессорах AMD предыдущего поколения. А там, глядишь, и 64-разрядные подтянутся.

Выражаем благодарность:

представительству компании AMD в Украине за предоставленную систему на базе Athlon 64 FX-51, процессор AMD Athlon XP 3200+;

представительству компании Intel в Украине за предоставленные для тестирования процессоры Intel Pentium 4 3.2 ГГц Extreme Edition и Intel Pentium 4 3.2 ГГц, а также — материнскую плату Intel D875PBZ;

компании K-Trade за предоставленные для тестирования платформу BRAVO64, материнскую плату Soltek SL-FRN2-L, модули памяти Hynix PC3200;

компании ELKO Kiev за предоставленные для тестирования жесткие диски Western Digital WD2000 и графическую карту Sapphire Radeon 9800 Pro.