Обзор процессора AMD Phenom X3 8750 на ядре Toliman

В настоящее время увеличение скорости процессоров достигается несколькими путями. Традиционный путь - повышение тактовых частот. Как правило, производители процессоров постепенно наращивают тактовые частоты в пределах одного техпроцесса (если текущий техпроцесс имеет частотный запас). Затем выпускаются процессоры новых степпингов, частотный потенциал которых несколько выше, благодаря некоторым усовершенствованиям техпроцесса. Раз в два-три года производители переходят на новый, более тонкий техпроцесс, что позволяет начать цикл заново и, в конечном итоге, еще раз повысить тактовые частоты.

Второй путь заключается в кардинальном изменении архитектуры процессора. Подобным способом производители пользуются достаточно редко (раз в несколько лет) и, как правило, новая архитектура приводит к значительному росту производительности. Типичный пример - переход процессоров компании Intel от архитектуры NetBurst к архитектуре Core.

Третий путь - экстенсивный, который заключается в увеличении количества ядер в одном процессоре. По своей значимости подобный подход не столь эффективен, как первые два (речь идет о настольных компьютерах). Проблема в том, что подавляющее большинство программного обеспечения в данное время не имеет оптимизации под многопоточность. В таких условиях мы постоянно сталкиваемся с ситуацией, когда "четырехъядерный" процессор проигрывает в скорости точно такому же "одноядерному" процессору, но работающему на большей частоте. Тем не менее, нынешнее господство двухъядерных процессоров объясняется просто - производители перестали выпускать одноядерные. А с точки зрения типичного пользователя, ситуация также довольна проста: он получает второе ядро совершенно "бесплатно", при этом такой процессор позволяет сделать работу в многопоточной операционной системе более комфортной. Что касается "нетипичных" пользователей, то именно они получают наибольшую выгоду от многоядерных процессоров. Как правило, это инженеры, дизайнеры, художники, редакторы видео и программисты, которые используют специализированные программные пакеты. Эту категорию пользователей мы в расчет не берем. Дело в том, что стоимость профессионального ПО зачастую превышает стоимость используемого "железа", и расходы на последнее не принимаются всерьез. В такие рабочие станции устанавливают топовые процессоры с наибольшим количеством ядер и с наибольшими тактовыми частотами. Это понятно - чем быстрее работает такая станция, тем больший объем работы она выполняет, следовательно, больше денег зарабатывается.

Теперь посмотрим положение компании AMD на начало 2008 года. Ситуация была незавидной - хотя компания успешно перешла на 65-нм техпроцесс, он не позволил преодолеть планку 3 ГГц. Причем частота 3000 МГц остается максимальной только для линейки Athlon X2 (модель 6000+). А процессоры этой серии стабильно проигрывают в скорости процессорам Core 2 Duo, и единственным способом их продажи является снижение цены. С архитектурой К10, на которой базируются процессоры Phenom, ситуация была еще хуже - максимальная тактовая частота не превышала 2,4 ГГц (модель X4 9700). Более того, процессоры Phenom X4 стоили довольно дорого, а по скорости проигрывали 4-ядерникам от Intel. В результате, AMD оказалась в патовой ситуации - частоты нарастить нельзя (или очень сложно), переход к 45-нм техпроцессу постоянно откладывается (Intel перешла на такой техпроцесс в конце 2007 года), а о смене архитектуры K10 сейчас не может быть и речи.

Ситуацию усугубляла шумиха вокруг пресловутой "ошибки TLB", которая, теоретически, могла привести к сбою системы. Для обычного пользователя подобная ошибка не страшна, из-за низкой вероятности и низкой степени ущерба (подумаешь, придется переиграть одну миссию в игре). А для профессиональных пользователей "ошибка TLB" была равнозначна отказу от использования процессоров архитектуры K10. Вероятность возникновения ошибочной ситуации такая же низкая, но возможный ущерб выше на несколько порядков. Конечно, AMD предприняла максимум усилий, чтобы успокоить покупателей. В частности, был выпущен патч (включение/выключение из BIOS), видимым результатом которого стало снижение производительности системы в среднем на 10% (в отдельных приложениях - до 25%).

Понятно, что необходимо было искать пути выхода из сложившейся ситуации. И первым шагом AMD в 2008 году стал выпуск процессоров Phenom нового степпинга (B3), в котором исправлена ошибка TLB на аппаратном уровне. На этом степпинге AMD анонсирует новую линейку процессоров хх5х: 9550, 9650, 9750 и 9850 Black Edition, причем цифра 5 однозначно указывает на новый степпинг. Кроме этого, степпинг B3 позволил чуть-чуть поднять тактовую частоту - до 2,5 ГГц (модель X4 9850). В завершение, AMD подвергла ревизии свою ценовую политику, в результате чего практически на все модели процессоров были установлены вполне привлекательные цены.

Все это, конечно, хорошо, но так в AMD должны были поступить изначально, в момент анонса процессоров Phenom. Но то, что компания AMD сделала дальше, не имеет прецедентов в истории IT-индустрии - эти парни выпускают 3-ядерный процессор Phenom! Идея оказалась проста, как все гениальное - необходимо создать процессор, который сможет побороться с Core 2 Duo в обычных приложениях и победить C2D в многопоточных за счет "лишнего" ядра. Понятно, что и цена на такой процессор должна быть достаточно привлекательна для того, чтобы заставить покупателя задуматься о приобретении 3-ядерного продукта AMD.

Итак, встречаем - процессор AMD Phenom X3 8750 на ядре Toliman, в основе которого лежит ядро Agena. Уменьшение количества ядер осуществляется в промышленных условиях, а исходными кристаллами являются как частично бракованные ядра Agena, так и полностью работоспособные (в зависимости от степени отладки техпроцесса). Однако причин радости у пользователя нет. Никаким программным или аппаратным способом активировать четвертое ядро нельзя. Кроме уменьшения количества ядер, инженеры AMD не сделали никаких иных сокращений. В частности, объем кэш-памяти третьего уровня равен 2 Мб, как и у Agena. Каждое ядро имеет кэш-память первого уровня объемом 128 кб, из которых 64 кб отведено под данные, а вторая половина - под инструкции. Далее - каждое ядро оснащено кэш-памятью второго уровня объемом 512 кб. В итоге, ядро Toliman имеет точно такую же площадь, как и Agena (285 кв. мм), и точно такое же количество транзисторов (450 млн). Неизменным остался набор поддерживаемых технологий (С1E, Cool & Quiet) и дополнительных инструкций, начиная от MMX, 3DNow! и заканчивая SSE4A, x86-64. И, наконец, ядро Toliman имеет точно такой же встроенный контроллер памяти, как и у Agena, с поддержкой до 16 Гб памяти DDR2-800/1066.

Впрочем, ядра Toliman и Agena имеют несколько функциональных отличий. Начнем с того, что процессоры Phenom 3X работают на шине HyperTransport с частотой 1,8 ГГц, тогда как отдельные топовые четырехъядерные процессоры работают на шине с частотой 2 ГГц. То же можно сказать и о тепловыделении - для всех трехъядерных процессоров AMD максимальное TDP равно 95 Вт, а для топовых четырехъядерных - 125 Вт. Впрочем, мощные современные материнские платы оснащены средствами разгона и позволяют изменять множитель HT. Поэтому опытный пользователь может отдельные параметры Phenom 3X довести до значений Phenom 4X (кроме количества активных ядер, разумеется).

Но о разгоне мы поговорим позже, а сейчас посмотрим на сам процессор.

И на информацию, предоставляемую утилитой CPU-Z:

Как вы видите, процессор AMD Phenom X3 8750 имеет опорную частоту HTT 200 МГц и множитель 12. Таким образом, итоговая тактовая частота процессора равна 2,4 ГГц, и на сегодняшний день данная модель является наиболее скоростной из всей линейки трехъядерных процессоров. Кроме модели 8750, компания AMD выпустила еще несколько процессоров с меньшими частотами. Для удобства восприятия мы свели их параметры в одну таблицу (которую "разбавили" четырехъядерниками).

Процессор	X4 9850	X4 9750	X4 9650	X4 9550	X3 8750	X3 8650	X3 8550	X3 8450
Ядро	Agena	Agena	Agena	Agena	Toliman	Toliman	Toliman	Toliman
Количество ядер	4	4	4	4	3	3	3	3
Тактовая частота	2,5 Ггц	2,4 Ггц	2,3 Ггц	2,2 Ггц	2,4 Ггц	2,3 Ггц	2,2 Ггц	2,1 Ггц
Частота контроллера памяти	2,0 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц
Частота шины HT	2,0 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц	1,8 Ггц
Уровень тепловыделения	125 Вт	125 Вт	95Вт	95Вт	95Вт	95Вт	95Вт	95Вт

Разгон

Несколько слов о разгоне. С одной стороны, разгон процессоров AMD Phenom, в принципе, не отличается от разгона любого другого процессора. Мы имеем "камень" с фиксированным множителем и опорной шиной HTT, увеличение которой приводит к росту тактовой частоты. Естественно, при подобном разгоне мы обязаны следить за частотой оперативной памяти, которая устанавливается при помощи одного из множителей и растет пропорционально росту HTT. Пока процесс разгона похож на разгон платформы Intel, на которой частота памяти также растет вслед за FSB.

Однако стоит иметь в виду, что при разгоне увеличивается частота шины HyperTransport, хотя благодаря наличию функции изменения множителя (доступна на большинстве материнских плат) мы можем удержать этот параметр в рабочем диапазоне. Итак, до этого места разгон полностью аналогичен разгону процессоров AMD Athlon (X2). Но есть еще одна тонкость - у процессоров архитектуры K10 частота встроенного контроллера памяти также растет вслед за HTT. И, начиная с определенной частоты HTT, процессор отказывается стабильно работать, поскольку контроллер памяти не способен функционировать на сверхвысокой для его рабочего диапазона частоте. Однако частотный потенциал у процессора еще остается. В этом случае выручает функция изменения множителя, отвечающего за частоту работы контроллера памяти. К сожалению, эта функция есть не во всех материнских платах, но при ее наличии подготовленный пользователь сможет выжать из процессора Phenom максимум возможного.

Чтобы следить за многочисленными параметрами, можно воспользоваться фирменной утилитой AMD OverDrive, которая выглядит следующим образом:

Увеличить

Утилита AMD OverDrive (по клику открывается большая картинка).

Как видите, мы понизили множители шины HyperTransport и множитель контроллера памяти до 7, благодаря чему данные блоки процессора работают практически в штатном режиме.

Утилита AMD OverDrive - довольно мощная и удобная программа. Ее сильные стороны заключаются в информационном блоке, который предоставляет всю доступную информацию о процессоре, памяти, чипсете и видеокарте. Дело в том, что никто лучше инженеров AMD не знает технические особенности процессоров Athlon и Phenom, чипсетов 7-й серии и графических ядер Radeon. Однако в плане разгона утилита AMD OverDrive откровенно слаба - даже в "продвинутом" режиме диапазоны регулировок напряжений крайне малы.

Итак, учитывая все вышеописанные особенности, мы проверили разгонный потенциал тестового процессора.

В результате, мы достигли стабильной работы на частоте ~3,12 ГГц при напряжении Vcore = 1,4 В (штатное = 1,2 В). Насколько хорош этот результат, мы пока судить не будем, необходимо собрать больше статистики. В следующих материалах мы обязательно вернемся к вопросу разгона процессоров Phenom и сравним их производительность в режиме разгона с процессорами Intel. Кроме того, у процессоров Phenom есть еще несколько очень интересных тонкостей, одна из которых заключается в довольно необычной установке множителя с очень незначительным шагом (менее 0,5).