Intel Pentium 4 2.8E (Prescott)

Наконец-то в наших руках оказался не инженерный образец, а серийно выпущенный экземпляр процессора Intel Pentium 4 2.8E, сделанный на недавно анонсированном ядре Prescott. Впрочем, фраза составлена не совсем правильно... Вернее будет сказать так – несмотря на почти полное отсутствие интереса к процессорам на ядре Prescott, вполне естественно, что мы не смогли отказаться от тестирования, когда процессор всё же оказался в нашей Лаборатории. Полагаю, что вам не нужно подробно объяснять причины столь прохладного отношения к процессорам на новом ядре. Попробуем вкратце обобщить известные нам сведения о процессорах Prescott.

Первое, что называют, говоря о технических характеристиках новых процессоров, это увеличенный до 1 МБ объём кэш-памяти и более прогрессивный техпроцесс – 0.09 мкм. Обычно ещё вспоминают про повышенный уровень потребления энергии и тепловыделения, а больше ничего сказать не могут... Между тем новое ядро крайне интересно в плане архитектуры и применённых инноваций! Если несколько лет назад мы говорили, что процессор на ядре Northwood = процессор на ядре Willamette + техпроцесс 0.13 мкм + увеличенный до 512 КБ кэш, то сейчас нельзя поставить знак равенства, говоря, что процессор на ядре Prescott – это процессор на ядре Northwood + техпроцесс 0.09 мкм + увеличенный до 1024 КБ кэш. Northwood и Prescott – это разные процессоры, хотя у них есть очень много общего, поскольку они основаны на NetBurst-архитектуре.

Прежде всего, свой вклад в немалую копилку положительных черт нового процессора даёт более тонкий техпроцесс. Это понятно даже на бытовом уровне – если размер каждого элемента становится меньше, то в один и тот же объём мы можем "запихнуть" гораздо больше этих самых элементов. И действительно, количество транзисторов в новых процессорах увеличилось более чем вдвое, а площадь ядра не только не возросла, а даже сократилась по сравнению с Northwood. Кроме того, нельзя не учитывать сниженное напряжение питания Prescott.

Компания Intel не ограничилась только экстенсивными способами улучшения нового ядра: вдвое больше кэш первого и второго уровней, вдвое больше транзисторов... При создании Prescott было применено множество новых технологий: новые типы диэлектриков, увеличенное количество слоёв металлизации, технология растянутого кремния – для любопытного человека в устройстве нового процессора найдётся немало интересных страниц.

Меня, например, удивил и порадовал новый подход Intel к конструированию ядра. Раньше производители использовали блочный принцип, грубо говоря – разрабатывался блок работы с целочисленными данными, блок, ответственный за работу с переменными, блок кэш-памяти, а затем все эти структурные элементы объединялись в одном кристалле. Не только на блок-схемах, но даже на фотографиях, сделанных под микроскопом, можно было разглядеть отдельные элементы структуры процессора. Новые методы проектирования, использованные при разработке ядра Prescott, распределили отдельные элементы по площади кристалла. Их расположение оптимизировано с учётом многих факторов: более равномерного распределения тепла, ускорения работы процессора, уменьшения площади ядра. Я не специалист в микроэлектронике, но не помню, чтобы подобный подход использовался при проектировании других процессоров.

Многие функциональные блоки были разработаны заново, в результате даже те функции, которые присутствовали у процессоров Northwood, претерпели значительные изменения. В их числе можно назвать улучшенное предсказание ветвлений и улучшенные алгоритмы кэширования, что играет важную роль с учётом увеличенной длины конвейера и объёма кэш-памяти. Кроме того, переработана технология Hyper-Threading, реализация которой в Northwood вызвала ряд нареканий, и появился новый набор инструкций SSE3.

Если наш читатель проснулся только вчера и сейчас впервые читает о новых процессорах, то он, безусловно, останется в недоумении: "Как же так? Столько преимуществ, столько усовершенствований! Почему же вы не гонялись сутками за новым процессором, чтобы протестировать и огласить нового лидера производительности? Новый процессор не может быть хуже предыдущего!"

К сожалению, может... Чтобы это можно было явно увидеть, я составил табличку, где каждому преимуществу, каждому усовершенствованию процессора Prescott противопоставляется его недостаток.

Преимущества	Недостатки
Уменьшенный техпроцесс, увеличенное количество транзисторов, уменьшенное напряжение питания	Возросшее энергопотребление и температура
Вдвое больший объём кэш-памяти	Увеличившаяся латентность кэш-памяти
Возможность работы на частотах более 4 ГГц	Увеличенная длина конвейера

На каждый плюс, на каждое преимущество процессора на ядре Prescott находится свой минус, свой недостаток. Для нас, как для пользователей, важен результат. Грубо говоря, нам наплевать, сколько усовершенствований в новом ядре, нам важно знать, лучше, быстрее ли новый процессор или нет. Так вот, результаты тестов показывают, что сумма плюсов нового процессора чаще всего не может перевесить сумму его минусов. Парадоксально, но новый процессор Prescott медленнее, горячее, а значит хуже старого Northwood!

Причины случившегося очевидны, стоит только внимательно посмотреть на список нововведений. Если отбросить увеличение объёма кэш-памяти, которое важно с различных точек зрения, то видно, что большинство мер направлены на то, чтобы дать возможность процессору работать на как можно больших частотах, либо устраняют негативные последствия работы на высокой частоте. Компания Intel попала в собственноручно поставленную ловушку. Наибольшее преимущество архитектуры NetBurst, на которой основаны все процессоры Intel Pentium 4 – это возможность работы на высоких частотах, и, чтобы продолжать "держаться на плаву", компания вынуждена постоянно увеличивать частоту своих процессоров. При этом закрываются глаза на то, что приходится искусственно притормаживать отдельные элементы, чтобы обеспечить рост этой частоты.

Законы о рекламе достаточно строги, поэтому врать вам никто не будет, достаточно регулярно долбить о преимуществах новых процессоров, но ничего не говорить о недостатках, чтобы обеспечить желаемый уровень продаж. Согласитесь, что уровень технической подготовленности рядового покупателя оставляет желать лучшего. Что ж, поздравляю, теперь мегагерцы стали ещё воздушнее, они нежнее, чем мыло Dove и шоколад Wispa вместе взятые.

Помимо объективных причин, по которым во что бы то ни стало увеличивается частота процессоров, вмешиваются иррациональные, например, "святой" закон Мура, который почему-то так важно соблюдать. Ирония или трагикомизм ситуации в том, что, несмотря на все меры, принятые для повышения частоты процессоров, толком эту самую частоту повысить не удалось, потолком пока остаётся 3.4 ГГц. Компания Intel не успела создать более-менее удачную ревизию ядра Prescott, которая смогла бы работать на частотах выше, чем у Northwood, потреблять разумное количество энергии и при этом не сильно греться. На рынок пришлось выбросить недоделанное, горячее, медленное чудовище.

Мы уже встречались с такой ситуацией, когда новый процессор был медленнее старого. Авторство опять же принадлежит компании Intel, когда она выпустила первые Р4 на ядре Willamette. Честно говоря, я до сих пор не понимаю, как ей удавалось продавать те процессоры, которые были медленнее, чем P III, причём для перехода требовалась замена не только процессора, но и материнской платы, и памяти.

Ситуация похожая, но далеко не одинаковая. Тогда на замену корявому ядру Willamette пришёл стройный Northwood с более прогрессивным техпроцессом, сниженным напряжением питания и увеличенным объёмом кэш-памяти. Несмотря на неоднозначность архитектуры NetBurst, процессор получился достаточно удачным, что подтверждают миллионные продажи и успешная работа процессоров в современных компьютерах. Возросшая вдвое с момента выпуска частота шины, появление новых, всё более быстрых типов памяти, отличные чипсеты Intel и массированная рекламная поддержка помогали процессору в завоевании рынка.

Сейчас нам остаётся только уповать на новую ревизию ядра Prescott, которая сможет увеличить частоту и снизить тепловыделение, поскольку в следующем поколении процессоров Intel опять ожидается увеличение длины конвейера в угоду росту тактовой частоты и неизвестно, смогут ли ему помочь подпорки в виде дальнейшего увеличения частоты шины и перехода на память DDR2.

На равных частотах Prescott медленнее Northwood, однако почему-то возникли предположения, что рост частоты позволит реализовать преимущества новых процессоров. Якобы если взять гипотетический Northwood с частотой 4.5 ГГц и процессор Prescott на той же частоте, то Prescott победит. За счёт чего, позвольте спросить? Давайте отбросим умозрительные рассуждения – Northwood не может работать на такой частоте, а Prescott сможет. Надеюсь. Со временем. И, безусловно, процессор с частотой 4.5 ГГц будет быстрее процессора с частотой 3.4 ГГц уже только за счёт "грубой силы", в роли которой выступает частота. Вот тогда, возможно, будет смысл приобретать новые процессоры, а сейчас...

Кстати о рынке. Он уже отреагировал на результаты тестов новых процессоров. Известно, что отпускные цены на процессоры Intel с равной частотой одинаковы, вне зависимости от того, на новом Prescott или на старом Northwood сделан процессор. В первые дни, когда процессоры Prescott только появились в продаже, их цена была выше равночастотных Northwood, но уже сейчас ситуация сменилась на противоположную! В ряде магазинов новые процессоры на ядре Prescott стоят дешевле, чем Northwood! И это неспроста...

Надеюсь, что повторение "синдрома Willamette" всё же чему-то научит компанию Intel. Я желаю ей всех благ и всевозможного процветания, но пора уже задуматься о приоритетах развития. Все разумные люди знают, что "размер не главное". Пора менять ориентиры, пора избавляться от доминирующего влияния процессорной частоты. Впрочем, не сомневаюсь, что работы в этом направлении давно ведутся...

... Я остановился, когда поймал себя на том, что пишу о платформе Centrino. Изначально я собирался быстренько отчитаться о разгоне отдельно взятого процессора, а вместо краткой заметки получилось внушительное эссе о компании Intel вообще и о роли процессоров Prescott в нашей жизни в частности, на которое ушло уже более шести часов. Всё, что касалось Centrino, было безжалостно вычеркнуто, пора вернуться к первоначальной цели статьи.

Итак, на столе передо мной лежал процессор Intel Pentium 4 2.8E – частота шины 200 (800) МГц, напряжение 1.4 В, маркировка SL79K, собран в Коста-Рике.

В качестве тестовой платформы использовалась материнская плата Asus P4P800, rev. 1.02, BIOS 1015. Кулер – Zalman 7000A-Cu, термопаста – КПТ-8. Резкая попытка стартовать на частоте шины 260 МГц не удалась – мать запускалась и тут же зависала, не давая даже войти в BIOS. Постепенное увеличение напряжения позволило продвинуться чуть дальше, а с напряжением 1.475 В удалось загрузить Windows и снять скриншот.

Из тестов в утилите Prime95 процессор вываливался моментально, и лишь увеличение напряжения до 1.55 В позволило ему просчитать пять итераций на что ушло меньше минуты, после чего опять же произошла ошибка.

Это меня убедило, что мой экземпляр процессора неспособен работать при такой частоте, и я подступился к нему с другой стороны. Напряжение было возвращено к номиналу, и я попытался загрузиться при частоте шины 250 МГц – безуспешно. 240 МГц – процессор не только загрузил Windows, но даже смог пять минут проработать в Prime95! Такой впечатляющий успех воодушевил меня, частоту я больше снижать не стал, а увеличил напряжение до 1.45 В и в таких условиях процессор успешно считал в Prime95 и крутил тесты в Unreal и 3DMark03.

В затянувшемся вступлении я уже успел рассказать всё, что думаю о процессорах на ядре Prescott и в заключительном выводе мне добавить нечего – средний процессор со средним разгоном. На следующей неделе вы познакомитесь с более подробными тестами аналогичного процессора, будут рассмотрены вопросы производительности и тепловой режим Prescott по сравнению с Northwood. Я же с радостью расстался со своим экземпляром Intel Pentium 4 2.8E и вернул его обратно – с глаз долой, из сердца вон!