Введение
За последние несколько месяцев ситуация на рынке CPU сильно изменилась. За это время появились как новые платформы, так и новые процессорные линейки: и Intel, и AMD представили несколько новых решений. Однако, на фоне сильной активности AMD, действия Intel похожи в последнее время лишь на вялые попытки удержать свою долю рынка, по размаху и напору явно уступающие энергичным действиям соперника. Впрочем, говорить о том, что Intel потерпел поражение в очередном витке конкурентной борьбы пока явно преждевременно. Всё покажет следующий год, а пока компания заняла выжидательную позицию и переосмысливает свои будущие планы, смещая акцент с роста тактовой частоты на внедрение новых возможностей и расширение функциональности своих платформ.
Тем не менее, временами Intel продолжает анонсировать и некоторые новые модели своих CPU, выпуск которых был запланирован ранее. Полторы недели тому назад мы познакомились с двумя новыми процессорами от AMD, нацеленными на требовательных пользователей и геймеров с тугими кошельками. Сегодня Intel представляет свой ответ – очередной процессор серии Pentium 4 Extreme Edition со слегка возросшей тактовой частотой и увеличенной частотой системной шины. Впрочем, даже учитывая этот ход, можно говорить о том, что линейка процессоров, предлагаемых AMD, на сегодня обладает большей полнотой, нежели семейство процессоров Intel. К сожалению, среди предложений Intel на текущий момент нет процессоров, позволяющих создание системных блоков со стоимостью $1300-1500. Старший из Pentium 4 на базе ядра Prescott, Pentium 4 560, стал слишком дёшев для этой цели, а процессоры семейства Pentium 4 Extreme Edition стоят более чем в два раза дороже старших CPU из семейства Pentium 4. Заполнить образовавшуюся прореху в рядах процессоров Intel, согласно предшествующим планам компании, должны были Pentium 4 с частотами 3.8 и 4.0 ГГц, выход которых был запланирован на конец года. Однако теперь Pentium 4 580 с частотой 4.0 ГГц отменён, и конкурировать с Athlon 64 3800+ и Athlon 64 4000+ придётся одному Pentium 4 570 с частотой 3.8 ГГц, анонс которого ожидается в середине ноября.
Что же касается нового Pentium 4 Extreme Edition, тактовая частота которого выросла до 3.46 ГГц благодаря увеличению частоты Quad Pumped Bus до 1066 ГГц, то этот процессор должен стать наиболее производительным предложением Intel на период до первого квартала следующего года, когда ему на смену придёт Pentium 4 Extreme Edition с тактовой частотой 3.73 ГГц. Заметим при этом, что задача эта достаточно непростая, учитывая, что предыдущий Pentium 4 Extreme Edition 3.4 ГГц имел лишь слегка более низкую тактовую частоту, однако при этом существовал в Socket 478 варианте, то есть мог использоваться в составе более быстрых платформ, основанных на наборе логики i875P. Новый же Pentium 4 Extreme Edition 3.46 ГГц будет предлагаться лишь в LGA775 варианте, что его обрекает на использование в системах с PCI Express x16 графикой и DDR2 SDRAM, которые на сегодняшний день несколько уступают в производительности своим предшественникам.
Впрочем, сравнение производительности нового процессора с быстродействием старых CPU нас ждёт впереди, а пока давайте попробуем разобраться, что собой представляет новинка и какое место она занимает в текущих предложениях и планах компании Intel.
Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.46 ГГц
Новый процессор от Intel не преподносит нам никаких сюрпризов. Он основывается на хорошо знакомом нам ядре Gallatin, применяющимся в процессорах серии Pentium 4 XE, и его отличиями от предшественников является лишь слегка возросшая тактовая частота и увеличенная частота шины. Об этом говорят и диагностические утилиты:
Новый Pentium 4 XE 3.46 ГГц основывается на старом 0.13-микронном ядре, являющимся производным от уже не применяемого в новых CPU ядра Northwood. Фактически, это – последний процессор от Intel для настольных компьютеров для изготовления которого используется устаревшая технология с нормами производства 130 нм. Следствием этого является то, что в данном CPU не реализованы никакие новые технологии, о которых в последнее время говорится всё больше и больше, и которые уже давно есть в процессорах конкурента. Здесь мы имеем в виду в первую очередь 64-битные расширения (EM64T), технологию для снижения тепловыделения Intel Enhanced SpeedStep и технологию Execute Disable Bit, позволяющую реализовать более надёжную защиту операционной системы от воздействия вредоносного программного обеспечения. Все эти нововведения появятся в процессорах Pentium 4 XE лишь после их перевода на ядро Prescott-II, а это должно будет произойти лишь в начале следующего года.
Таким образом, единственное новшество в Pentium 4 XE 3.46 ГГц – это шина с частотой 1066 МГц, которая, по замыслу инженеров Intel, способна несколько поднять планку производительности. Следует отметить, что процессорная шина с частотой 1066 МГц, судя по текущим планам Intel, на протяжении остатка этого и всего следующего года будет являться лишь прерогативой процессоров семейства Pentium 4 XE. Остальные же CPU от Intel семейств Pentium 4 5XX, Pentium 6XX с кеш-памятью второго уровня 2 Мбайта и даже Pentium 7XX с двуядерной архитектурой на протяжении всего следующего года должны будут продолжать поддерживать лишь 800 МГц шину. Таким образом, если в этом году отличительной чертой процессоров семейства Pentium 4 XE являлся кеш третьего уровня объёмом 2 Мбайта, то в следующем году их визитной карточкой, судя по всему, станет 1066-мегагерцовая шина.
Обобщая сказанное, приведём формальные характеристики новинки:
Корпусировка: LGA775;
Тактовая частота: 3.46 ГГц;
Процессорная шина: 1066 МГц Quad Pumped Bus;
Ядро: Gallatin, производится по 130 нм технологии;
Объём L1 кеша: 8 Кбайт – кеш данных, 12000 микроопераций – Trace кеш инструкций;
Объём L2 кеша: 512 Кбайт;
Объём L3 кеша: 2048 Кбайт;
Число транзисторов: 178 млн.;
Площадь ядра: 237 кв.мм;
Поддержка SIMD инструкций: SSE, SSE2;
Номинальное напряжение: 1.525-1.6 В;
Тепловой пакет: 110.7 Вт.
Заметим, что тепловыделение Pentium 4 XE 3.46 ГГц, несмотря на старый 130 нм технологический процесс, не превышает тепловыделение старших моделей Pentium 4, основанных на ядре Prescott. Это в свою очередь означает, что новые Pentium 4 XE 3.46 ГГц смогут применяться в тех же самых LGA775 материнских платах, что и Prescott. Новый CPU накладывает на системные платы лишь два требования: поддержку 1066 МГц шины на уровне схемотехники и поддержку ядра Gallatin в BIOS.
Intel 925XE Express
Поскольку процессор Pentium 4 XE 3.46 ГГц стал первым CPU, использующим 1066-мегагерцовую системную шину, для его поддержки потребовался и новый набор логики, позволяющий тактование шины на такой частоте. Intel пошёл по пути наименьшего сопротивления и не стал разрабатывать ради Pentium 4 XE 3.46 ГГц принципиально новые наборы микросхем. Чипсеты следующего поколения, Lakeport и Glenwood с поддержкой 1066 МГц шины и массой других нововведений появятся только в середине следующего года. Пока же для работы совместно с Pentium 4 XE 3.46 ГГц Intel адаптировал уже вышедший набор логики i925X Express. Новая версия этого чипсета получила название i925XE Express и ничем, кроме поддержки более быстрой шины, от своей предшественницы не отличается. Intel даже не стал включать в спецификации i925XE Express поддержку DDR2-667 SDRAM, хотя неформально i925XE способен работать с такой памятью при частоте шины 1066 МГц.
Заметим, что увеличение частоты шины, связывающей процессор с чипсетом, до 1066 МГц повлекло за собой увеличение пропускной способности магистрали процессор-память с 6.4 до 8.5 Гбайт в секунду. Более того, при работе системной шины на частоте 1066 МГц и DDR2 SDRAM на частоте 533 МГц процессорная шина и шина памяти работают синхронно, что обычно приводит к минимизации задержек в северном мосту чипсета.
Набор логики i925XE полностью совместим с i925X и не требует от производителей материнских плат разработки новых PCB. Поэтому, очевидно, что платы на новом чипсете, появившемся из-за необходимости поддержки одного единственного нового процессора, не заставят себя долго ждать. Впрочем, несмотря на минорные отличия от i925X, определённые дивиденды от i925XE способны будут получить оверклокеры. Благодаря официальной поддержке частоты шины 1066 МГц, платы на базе i925XE Express, несомненно, более стабильно, чем иные LGA775 решения, будут работать при повышении частоты FSB выше 800 МГц. Так что i925XE Express можно с полным правом считать не только набором логики для энтузиастов, готовых расстаться с внушительными суммами, необходимыми для покупки Pentium 4 XE 3.46 ГГц, но и отличным решением для оверклокеров, что подтверждается первыми тестами материнских плат на базе нового чипсета.
Об идентичности наборов микросхем i925X и i925XE ярко говорит, например, такой факт. Материнские платы от самого Intel, Desktop Board D925XCV2 и Desktop Board D925XECV2 на базе этих чипсетов выполнены на основе одной и той же PCB и, более того, даже используют один и тот же код BIOS.
Впрочем, установка процессора Pentium 4 XE 3.46 ГГц в более старую плату Intel Desktop Board D925XCV2, основанную на чипсете i925X, к успеху не приводит: плата на базе i925X с новым процессором попросту не стартует, даже если в неё прошит BIOS, обеспечивающий поддержку этого CPU в D925XECV2. Таким образом, отличия i925XE от i925X на аппаратном уровне всё-таки имеются.
Как мы тестировали
Тестирование нового процессора Intel Pentium 4 XE 3.4 ГГц совместно с новым набором логики i925XE Express мы выполняли в два этапа. Прежде чем сравнить производительность этой связки с тем уровнем быстродействия, который обеспечивают конкурирующие решения, мы задались целью оценить тот прирост в скорости, который способен дать переход на использование более скоростной процессорной шины с частотой 1066 МГц. По этой причине набор тестов, как и набор нашего тестового оборудования был несколько расширен.
В составе тестовых систем мы использовали следующее оборудование:
Процессоры:
AMD Athlon 64 FX-55 (Socket 939, 1024KB L2);
AMD Athlon 64 4000+ (Socket 939, 1024KB L2);
AMD Athlon 64 3800+ (Socket 939, 512KB L2);
Intel Pentium 4 560 (LGA775, 3.6 GHz);
Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.46GHz (LGA775);
Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.4GHz (LGA775);
Intel Pentium 4 Extreme Edition 3.4GHz (Socket 478);
Материнские платы:
ASUS A8V Deluxe (Socket 939, VIA K8T800 Pro);
ASUS P5AD2 Premium (LGA775, i925X Express);
Intel Desktop Board D925XECV2.
Память:
1024MB DDR400 SDRAM (Corsair CMX512-3200XLPRO, 2 x 512MB, 2-2-2-10);
1024MB DDR2-533 SDRAM (OCZ PC2 4300, 2 x 512MB, 4-4-4-11).
Графические карты:
Sapphire RADEON X800 XT (AGP 8x);
HIS Excalibur X800 XT (X800 XT PCI-E).
Дисковая подсистема:
Maxtor MaXLine III 250GB (SATA150).
Тестирование выполнялось в операционной системе MS Windows XP SP2 с установленным пакетом DirectX 9.0c. Тестовые системы настраивались на максимальную производительность. Заметим, что в Athlon 64 мы увеличивали тайминг Cycle Time (Tras) до 10, поскольку, как показывает практика, в таком режиме контроллер памяти Athlon 64 работает более эффективно, нежели при установке этой задержки в минимально возможное значение 5.
Шина 1066 МГц против шины 800 МГц
Первая часть нашего тестирования будет посвящена выявлению того положительного эффекта, который может дать процессорам Pentium 4 Extreme Edition перевод на 1066 МГц шину. Поскольку ускоренная шина в следующем году может стать единственным отличием CPU этого семейства от процессоров серии Pentium 4 6XX, то знание таких цифр может помочь в оценке будущих перспектив семейства Pentium 4 Extreme Edition. Также, нас интересует и другой аспект. Поскольку перевод процессоров Intel на новую платформу LGA775 и использование наборов логики i925/i915 привело к некоторому снижению производительности по сравнению со старыми платформами, использующими чипсеты семейств i875/i865, будет интересно узнать, сможет ли 1066-мегагерцовая шина ликвидировать этот казус. Ведь при использовании шины 1066 МГц в системах на базе чипсета i925XE DDR2-533 SDRAM функционирует синхронно с процессорной шиной, и это, теоретически, может поднять быстродействие системы, увеличив её производительность выше скорости систем на базе чипсета i875P и DDR400 памяти.
Для тестирования мы собрали три системы: на базе чипсета i925X с 800-мегагерцовой шиной, на основе набора логики i925XE с 1066-мегагерцовой шиной и основанную на чипсете i875P с шиной 800 МГц. Во всех трёх случаях нами использовались процессоры Pentium 4 XE, частота которых была нами установлена в 3.2 ГГц (полученные нами на тестирование образцы позволяли изменение коэффициента умножения). То есть, в системах с шиной 800 МГц частота процессора выставлялась как 16 х 200 МГц, а в системе с шиной 1066 МГц – как 12 x 266 МГц.
Первым делом мы обратили внимание на результаты синтетических тестов, показывающие производительность подсистемы памяти во всех трёх случаях:
Оба использованных нами синтетических теста, SiSoft Sandra 2004 и ScienceMark 2.0 единогласно показывают, что переход на использование 1066 МГц шины действительно приводит к росту практической пропускной способности на магистрали процессор-память. При этом в системе с 1066-мегагерцовой шиной и двухканальной DDR2-533 SDRAM величина практической пропускной способности превышает пропускную способность памяти, измеренную в системе на базе набора логики i875P. То есть теперь, говоря о новых системах с DDR2-533, можно утверждать, что они обеспечивают более высокую практическую пропускную способность подсистемы памяти. Однако измерения латентности подсистемы памяти обнаруживают, что с точки зрения этого параметра DDR2-533 не может конкурировать с DDR400 SDRAM. Как видим, системе с DDR2 памятью не помогает даже более скоростная системная шина и синхронный режим: результаты i875P превзойти всё ещё невозможно.
Тут следует сделать некую оговорку. А именно, следует понимать, что практическая латентность подсистемы памяти, как, впрочем, и её пропускная способность зависит не только от типа применённой памяти, но также и от её таймингов. DDR400 SDRAM в этом плане уже достигла своего предела: широко распространённая на рынке память с таймингами 2-2-2-5 – это минимум, памяти данного типа с более агрессивными таймингами выпускаться уже не будет. А вот DDR2-533 SDRAM находится пока только в начале своего эволюционного пути, а это значит, что более агрессивные тайминги, чем применяемые для этой памяти сегодня 4-4-4-11, в будущем не исключены. И более того, DDR2-533 SDRAM с таймингами 3-3-3-8 уже существуют в виде инженерных образцов. Пока мы оставим подробное тестирование систем с памятью такого рода до её массового появления на рынке. Однако, результаты синтетических тестов платформы на базе i925XE Express с 1066-мегагерцовой шиной при использовании DDR2-533 SDRAM с такими таймингами приведём:
Выводы очевидны. Использование DDR2-533 SDRAM с более агрессивными таймингами способно ощутимо увеличить скорость работы подсистемы памяти, увеличив её пропускную способность с одной стороны и снизив латентность – с другой. Это значит, что появление на рынке DDR2-533 SDRAM с таймингами 3-3-3-8 всё-таки способно поднять производительность LGA775 систем до уровня производительности систем, основанных на i875P. Однако – это в перспективе, а пока посмотрим на те результаты, которые можно получить в реальных приложениях, если использовать доступную на прилавках магазинов DDR2-533 память с таймингами 4-4-4-11.
Как и ожидалось, хотя перевод платформы LGA775 на использование 1066 МГц шины и даёт некоторый прирост в быстродействии, этого прироста может быть явно недостаточно для достижения результатов, сопоставимых с результатами системы на базе набора логики i875P.
Впрочем, однозначно говорить о проигрыше платформы i925X/i925XE предшественнику в лице i875P всё же не следует. В некоторых задачах, критичных именно к пропускной способности памяти, 1066-мегагерцовая шина способна дать прирост в быстродействии, который низкая латентность подсистемы памяти в платформе на базе i875P компенсировать не в состоянии.
Приведём также и более подробные результаты отдельных бенчмарков из пакета PCMark04, чтобы внести большую ясность в вопрос о том, задачи какого характера получают наибольший выигрыш от ускорения системной шины:
Между i875-платформой с 800-мегагерцовой шиной и DDR400 SDRAM и платформой на базе i925XE Express с DDR2-533 SDRAM и 1066-мегагерцовой шиной наблюдается приблизительный паритет. Примерно в одинаковом числе тестов побеждает то одна, то другая платформа в зависимости от того, к какому параметру подсистемы памяти наиболее критично относится каждый конкретный алгоритм: к латентности или к пропускной способности.
В играх же ситуация более однозначная: тут i925XE платформа начисто проигрывает системе на базе i875, несмотря на использование скоростной системной шины и подсистемы памяти с большей пропускной способностью.
Подводя итог этому мини-тестированию можно сказать только одно: LGA775 системы на базе чипсетов i925/i915 продолжают проигрывать в быстродействии платформам на базе i875P. Такое соотношение сил не меняется даже при условии использования 1066 МГц шины и чипсета i925XE. Системная память типа DDR2-533 имеет достаточно высокую латентность, влекущую за собой проигрыш всех тех платформ, где эта память используется. Однако для платформы LGA775 ещё не всё потеряно. Появление DDR2-533 SDRAM с таймингами 3-3-3-8 способно переломить ситуацию. Впрочем, срок появления таких модулей в массовых количествах пока точно неизвестен.
1066 МГц шина же панацеей не является. Сама по себе она даёт очень незначительный прирост в быстродействии, не превышающий величины 1%, несмотря на то, что только при использовании 1066 МГц шины современные LGA775 наборы логики работают в синхронном режиме. Очевидно, сказывается тот факт, что чипсеты i915/i925 изначально оптимизировались под работу с 800-мегагерцовой шиной. Ускорение же системной шины в i925XE стало вынужденной мерой, вызванной желанием хоть как-то увеличить производительность процессора Pentium 4 Extreme Edition, частота которого "упёрлась" в возможности 130-нанометрового ядра Northwood. Именно поэтому в чипсетах следующего поколения Lakeport и Glenwood шина с частотой 1066 МГц может оказаться гораздо более эффективной.
