Введение
Сегодня компания AMD анонсирует два новых процессора для своей перспективной платформы Socket 939, Athlon 64 4000+ и Athlon 64 FX-55. Эти процессоры, по всей видимости, окажутся самыми быстрыми представителями продукции AMD, для изготовления которых используется технологический процесс с нормами 130 нм. В то же время, не создавая вокруг этого лишнего шума, в эти дни AMD начинает массовые поставки серийных Socket 939 процессоров семейства Athlon 64, выполненных с применением 90 нм технологии. Однако пока внедрение CPU с новыми 90 нм ядрами будет происходить лишь в среднем сегменте рынка: их рейтинги составят от 3000+ до 3500+.
Вместе это может означать лишь одно: AMD начинает решительное наступление на рынок процессоров для настольных систем. И к этому есть все необходимые предпосылки. В-первых, у компании подготовлена стабильная платформа Socket 939, которая просуществует ещё не один год. Во-вторых, все ведущие производители наборов логики имеют серийно поставляемые чипсеты с поддержкой этой платформы. Более того, в течение ближайших недель на рынке начнут появляться и более современные Socket 939 материнские платы с поддержкой шины PCI Express, основанные на новейших чипсетах от VIA, NVIDIA и ATI. В-третьих, линейка Socket 939 процессоров на текущий момент объединяет как высокопроизводительные CPU, анонсируемые AMD сегодня, так и относительно недорогие процессоры с новым 90 нм ядром. Так что позиции AMD выглядят на текущий момент весьма неплохо.
Следует заметить, что весь 2004 год AMD провела, что называется, "на одном дыхании", не встретив практически никаких проблем на своём пути. Представив большое количество новых моделей CPU, AMD удалось за этот год нарастить рейтинги процессоров Athlon 64 с 3200+ до 4000+. В то же время основной конкурент AMD, компания Intel наоборот, фактически, весь год вынуждена бороться с проблемами, начавшимися с неудачного анонса процессорного ядра Prescott, выпускаемого по 90 нм технологии. Из-за высокого энергопотребления и тепловыделения этого ядра частоты процессоров Pentium 4 выросли за этот год весьма незначительно: с 3.2 до 3.6 ГГц. Впрочем, до конца года Intel собирается представить и Pentium 4 3.8 ГГц, однако этот процессор имеет все шансы стать последним CPU на базе ядра Prescott. По крайней мере, Intel отказался от планов выпуска в следующем году процессоров с частотами 4 ГГц и выше, предпочтя сосредоточиться на других путях увеличения производительности.
Всё это привело к тому, что платформа Athlon 64 в настоящий момент выглядит чрезвычайно привлекательно. Причём, привлекательность эта обуславливается не только успехами AMD в увеличении скорости своих процессоров, но и их более богатыми возможностями. Думается, никому не надо напоминать, что в отличие от Pentium 4, процессоры Athlon 64 уже давно обладают поддержкой 64-битных расширений и имеет технологии Cool`n`Quiet и Enhanced Virus Protection, аналоги которых в CPU от Intel для настольных систем появляются только сейчас. Так что вряд ли AMD следует в настоящее время беспокоиться о своих позициях.
Впрочем, не будем слишком уклоняться от темы. Сегодняшний обзор будет посвящен новым высокопроизводительным CPU AMD Athlon 64 4000+ и AMD Athlon 64 FX-55. Новые же процессоры AMD, производимые по 90 нм технологическому процессу, и относящиеся к средней ценовой категории, будут рассмотрены нами несколько позднее.
AMD Athlon 64 4000+
Несмотря на то, что с появлением Athlon 64 4000+ все ожидали перевода производства старших моделей линейки Athlon 64 на использование 90 нм техпроцесса, этого не произошло. AMD приняла решение внедрять новый техпроцесс начиная с продуктов среднего уровня, а новый Athlon 64 4000+ вновь основывается на 130 нм ядре. При этом, учитывая тот факт, что достигнутая ранее в Athlon 64 3800+ частота 2.4 ГГц являлась своеобразным пределом для CPU от AMD, выпускаемых по технологии 130 нм с SOI, для увеличения рейтинга в модели Athlon 64 4000+ производителю пришлось прибегнуть к иным методам повышения быстродействия. То есть, тактовая частота Athlon 64 4000+ по сравнению с Athlon 64 3800+ не возросла: она составляет те же 2.4 ГГц. Возросший же рейтинг новой модели Athlon 64 объясняется увеличением кеш-память второго уровня: в новом процессоре её объём составляет 1 Мбайт против 512 Кбайт в Athlon 64 3800+. То есть, AMD вновь "вернулась к истокам": кеш память Athlon 64 4000+ имеет такой же объём, как и кеш-память первых моделей Athlon 64 ещё в Socket 754 исполнении.
В результате, AMD пришлось отказаться от использования в Athlon 64 4000+ удешевлённого ядра NewCastle с меньшей площадью кристалла, переход на которое с появлением платформы Socket 939 являлся предметом особой гордости AMD. Athlon 64 4000+, подобно Athlon 64 FX-53, основывается на хорошо знакомом нам ядре ClawHammer. Однако появление первого процессора линейки Athlon 64 для Socket 939 с кеш-памятью второго уровня объёмом 1 Мбайт вовсе не означает, что на рынке могут появиться и младшие модели этого семейства с мегабайтным L2 кешем. Столь вместительную кеш-память Athlon 64 4000+ получил, скорее всего, от безысходности. Обеспечить необходимый выход годных кристаллов, способных работать на частоте 2.6 ГГц, AMD пока не в состоянии ни в случае применения 130 нм техпроцесса, ни при использовании нового 90 нм техпроцесса. В результате, пока старшая модель CPU в линейке Athlon 64 для Socket 939 будет иметь кеш-память второго уровня вдвое большую, чем у остальных собратьев. Впрочем, скорее всего, в ближайшее время на смену таким Athlon 64 4000+ придут другие CPU с таким же рейтингом, но меньшим L2 кешем и большей частотой, которые будут основываться на 90 нм ядре Winchester. Вопрос лишь в том, насколько быстро у AMD пойдёт освоение нового технологического процесса.
На данный же момент формальные характеристики процессора Athlon 64 4000+ выглядят следующим образом:
- Корпусировка: Socket 939;
- Тактовая частота: 2.4 ГГц;
- Контроллер памяти: двухканальный с поддержкой PC1600, PC2100, PC2700 и PC3200 DDR SDRAM;
- HyperTransport: одна шина с частотой 1 ГГц (DDR);
- Ядро: ClawHammer, производится по 130 нм технологии с применением SOI;
- Объём L1 кеша: 128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные);
- Объём L2 кеша: 1 Мбайт (кеш эксклюзивный);
- Число транзисторов: 105.9 млн.;
- Площадь ядра: 193 кв.мм;
- Номинальное напряжение: 1.5 В;
- Тепловой пакет: 89 Вт.
И вот что говорят об этом процессоре диагностические утилиты:
Таким образом, по своим характеристикам Athlon 64 4000+ в точности повторяет Athlon 64 FX-53, который с сегодняшнего дня снимается с производства. То есть в лице Athlon 64 4000+ мы имеем перемаркированный Athlon 64 FX-53, отличающийся от предыдущей модели, Athlon 64 3800+, исключительно увеличенным объёмом кеш-памятью второго уровня.
AMD Athlon 64 FX-55
Выпущенный в июне процессор Athlon 64 FX-53, нацеленный на достаточно узкую категорию потребителей – экстремальных геймеров, отличался от Athlon 64 3800+ (старшей модели в линейке Athlon 64 до сегодняшнего дня) лишь увеличенной кеш-памятью второго уровня. Предполагалось, что так будет продолжаться и дальше, и кеш-память увеличенного объёма станет прерогативой процессоров линейки Athlon 64 FX. Однако представленный сегодня процессор Athlon 64 4000+ с мегабайтной кеш-памятью второго уровня спутал все карты. Дело в том, что на настоящий момент в распоряжении AMD нет ядра, на базе которого можно было бы создать CPU с кеш-памятью более 1 Мбайта. Поэтому, для бескомпромиссных энтузиастов AMD была вынуждена придумывать другое решение.
Впрочем, выбирать AMD особо не из чего: все возможности, заложенные инженерами компании в современные ядра с архитектурой K8, уже нашли применение в семействе процессоров Athlon 64. Так что выход остался только один – нарастить у Athlon 64 FX-55 тактовую частоту. Но выше мы говорили, что достигнутая в Athlon 64 4000+ и Athlon 64 FX-53 тактовая частота в 2.4 ГГц является на сегодня пределом возможностей AMD как при использовании технологического процесса с нормами 130 нм, так и для неокончательно освоенного 90 нм техпроцесса. Однако не следует забывать о том, что серия Athlon 64 FX имеет статус эксклюзивной: эти процессоры очень дороги, а потому их производство носит не столь массовый характер. Поэтому, при изготовлении таких CPU производитель может себе позволить применять различные методы, не выгодные экономически при массовом выпуске обычных процессоров Athlon 64. Исходя из этого, путь для увеличения тактовой частоты Athlon 64 FX-55 всё же был найден: при производстве этих процессоров AMD стала использовать отдельные элементы своей 90 нм технологии, что дало возможность увеличить частотный потенциал 130 нм ядер.
Так, в 130 нм технологическом процессе, применяемом при создании ядер процессоров Athlon 64 FX-55, стал использоваться так называемый "растянутый" (напряжённый) кремний. Подробности об этой технологии можно почерпнуть тут. Мы же заметим, что в отличие от 90 нм техпроцесса, где напряжённый кремний используется повсеместно, в 130 нм технологии, по которой создаются ядра для процессоров Athlon 64 FX-55, напряжённый кремний применяется "точечно" только для критических участков чипа, ограничивающих рост тактовой частоты в первую очередь.
Такая технология относительно дорога, но благодаря этим мерам AMD удалось создать то, во что раньше поверить было практически невозможно: процессор с архитектурой K8, имеющий 130 нм ядро и работающий на частоте 2.6 ГГц. Таким образом, отличие Athlon 64 FX-55 от Athlon 64 4000+ состоит в увеличенной на 200 МГц тактовой частоте. Практически все остальные формальные характеристики Athlon 64 FX не отличаются от соответствующих характеристик Athlon 64 4000+:
- Корпусировка: Socket 939;
- Тактовая частота: 2.6 ГГц;
- Контроллер памяти: двухканальный с поддержкой PC1600, PC2100, PC2700 и PC3200 DDR SDRAM;
- HyperTransport: одна шина с частотой 1 ГГц (DDR);
- Ядро: ClawHammer, производится по 130 нм технологии с применением SOI;
- Объём L1 кеша: 128 Кбайт (по 64 Кбайта на код и данные);
- Объём L2 кеша: 1 Мбайт (кеш эксклюзивный);
- Число транзисторов: 105.9 млн.;
- Площадь ядра: 193 кв.мм;
- Номинальное напряжение: 1.5 В;
- Тепловой пакет: 104 Вт.
Впрочем, даже в приведённой спецификации можно заметить и ещё одно изменение: возросшее тепловыделение Athlon 64 FX-55. Действительно, увеличение тактовой частоты выше намеченного изначально предела без перехода на более совершенную технологию повлекло за собой выход энергопотребления и тепловыделение из заранее запланированных рамок. Типичное тепловыделение Athlon 64 FX-55 превышает типичное тепловыделение Athlon 4000+ на 15 Вт.
При всех тех особенностях, которыми обладает Athlon 64 FX-55, информация о нём, выдаваемая диагностическими утилитами абсолютна стандартна:
Необходимо заметить, что выпуск процессора Athlon 64 FX-55 с применением 130 нм технологии не стал такой неожиданностью, как появление Athlon 64 4000+ со старым ядром ClawHammer. Перевод серии Athlon 64 FX на 90 нм технологический процесс планировался только начиная со следующей модели (предположительно FX-57). Поэтому, назвать характеристики Athlon FX-55 неожиданными мы не можем.
104 Ватта: много это или мало?
В связи с тем, что процессоры Athlon 64 с тепловым пакетом, превышающим 89 Вт, нам ранее не встречались, необходимо сделать ряд замечаний, связанных с их появлением. В первую очередь заметим, что рост тепловыделения Athlon 64, произошедший с выпуском Athlon 64 FX-55, сюрпризом не стал. Ещё год назад компания AMD предупреждала производителей материнских плат, что для совместимости с будущими продуктами с рейтингами 4000+ и выше и FX-55 и выше будет необходима поддержка нового теплового пакета и возросших токов питания процессора. Однако тогда это связывалось с появлением CPU, основанных на 90 нм ядрах.
Как видим, планы несколько изменились, процессоры Athlon 64 4000+ и Athlon 64 FX-55 оказались выпущенными при использовании 130 нм технологии. К тому же Athlon 64 4000+ вписывается в старые требования по энергопотреблению и тепловыделению. Однако процессор Athlon 64 FX-55 с частотой 2.6 ГГц не смог подойти под старые требования, в результате чего AMD подвела его под новые спецификации по питанию. К счастью, эти спецификации были сформулированы достаточно давно и, по идее, все производители комплектующих должны быть к ним готовы.
Давайте посмотрим, насколько это соответствует действительности и с какими проблемами рискуют столкнуться обладатели Athlon 64 FX-55, тепловой пакет которого выходит из привычных рамок.
Во-первых, что касается материнских плат. Поскольку AMD сформулировала новые требования по питанию и охлаждению будущих Socket 939 процессоров почти год назад, задолго до появления самой этой платформы, подавляющее большинство Socket 939 материнских плат способно без проблем работать с Athlon 64 FX-55. Это означает, что схема питания процессоров на материнских платах под Socket 939 CPU способна выдавать необходимую для питания Athlon 64 FX-55 силу тока в 80А. Однако в то же время необходимо заметить, что внимание этому вопросу всё же следует уделить. При использовании столь требовательного к питанию процессора нагрев MOSFET, применённых в составе схемы питания, может быть очень сильным. Например, на используемой нами материнской плате ASUS A8V Deluxe температура MOSFET при тестировании Athlon 64 FX-55 временами достигала 70-80 градусов. Думается, их длительная эксплуатация в таком режиме может привести к преждевременному выходу из строя. Поэтому, мы бы рекомендовали уделить внимание дополнительному охлаждению схемы питания процессора.
Во-вторых, увеличение тепловыделения накладывает определённые требования и на характеристики используемых систем охлаждения самого процессора. Так, большое количество кулеров для Socket 754/939/940 CPU разрабатывалось ещё в то время, когда информации о новом тепловом пакете процессоров Athlon 64 ещё не было. Это означает, что при выборе кулера для Athlon 64 FX-55 нужно обратить особое внимание на его совместимость именно с этим процессором. Например, достаточно давно и успешно используемый в нашей тестовой лаборатории кулер Thermaltake Silent Boost K8 на процессоре Athlon 64 FX-55, что называется, "дал осечку". В то время как процессор Athlon 64 4000+ прогревался с использованием этого кулера до вполне приемлемых 64 градусов, температура Athlon FX-55 в аналогичных условиях доходила до 83 градусов, что вряд ли возможно назвать безопасным режимом. Поэтому AMD для тестирования Athlon 64 FX-55 прислала нам более производительный кулер производства AVC на тепловых трубках, совместимый с этим процессором:
В-третьих, использование Athlon 64 FX-55 накладывает определённые требования и на используемый в системе блок питания, особенно если планируется разгон данного CPU. Рассчитать мощность необходимого блока питания, руководствуясь приведёнными ниже приблизительными данными, достаточно несложно:
Таким образом, простейшая система на базе Athlon 64 FX-55 с мощной видеокартой, одним жёстким диском и одним оптическим приводом требует как минимум блока питания на 350 Вт. Причём, этот блок должен обеспечивать по линии +12В ток как минимум в 18А.
При этом следует иметь в виду, что потребляемая мощность процессора сильно возрастает при его разгоне. Известно, что она описывается достаточно простым законом:
где a – коэффициент, определяющий среднюю загрузку CPU во время работы, с – коэффициент, зависящий от архитектуры процессора, F – тактовая частота, а V – напряжение питания процессорного ядра. Таким образом, если работающий на штатной частоте в 2.6 ГГц и штатном напряжении 1.5 В Athlon 64 FX-55 потребляет при максимальной загрузке 104 Вт, то его энергопотребление при разгоне до 2.8 ГГц с повышением напряжения питания до 1.65 Вт приведёт к росту энергопотребления примерно до 140 Вт. Таким образом, разогнанная система на базе Athlon 64 FX-55 должна использовать, как минимум, качественный 400 Вт блок питания.
Впрочем, и это тоже не является гарантией: лучше иметь ещё больший "запас прочности" блока питания. И эту рекомендацию мы даём неспроста, а основываясь на собственном опыте. Так, во время наших тестов процессора Athlon 64 FX-55 у нас вышел из строя 400-ваттный блок питания Zalman ZM400B-APS, который верой и правдой прослужил на тестовом стенде почти год, справившись и с процессорами Pentium 4 на ядре Prescott и с Pentium 4 Extreme Edition. Произошло это как раз во время экспериментов по разгону Athlon 64 FX-55, что практически подтверждает изложенную выше теорию.
Таким образом, появление Socket 939 процессоров с новым тепловым пакетом (а точнее их первого представителя Athlon 64 FX-55) накладывает возрастающие требования на используемые в составе системы комплектующие.
