`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Intel Pentium 4 Prescott: когда "четыре" -- почти "пять"

0 
 

Вот, наконец-то, мы и дождались выхода процессора Intel Pentium 4 с 90-нанометровым ядром Prescott. Не удивляйтесь, это не ошибка, новый CPU Intel действительно остался с прежним названием, полностью звучащим как массовый процессор Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading на ядре Prescott. Понятное дело, интерес к подобным новинкам у пользователей действительно велик. Поэтому нам вдвойне приятно в канун презентации представить нашим читателям отчет о тестировании первого процессора, изготовленного по технологии 90 нм.

-- Можно ли считать Prescott -- Пентиумом 4?
-- Можно. Но при очень больших значениях "4"!

Вполне логично со стороны Intel сохранить старое, проверенное временем название с индексом "4". Нет, новшеств на самом деле много (читатель уже наверняка смог в этом убедиться, прочитав предыдущую статью), но раз архитектура ядра в идеологическом смысле не изменилась, значит, и название остается прежним. Это, безусловно, честно по отношению к пользователю, за что компании Intel большое спасибо. Но мы не можем не учитывать те нововведения, которые появились в новом процессоре Intel. Поэтому давайте по сложившейся традиции обсудим, что же сейчас происходит в массово-производительном секторе CPU. Intel действительно подошла к выпуску на рынок ядра Prescott очень осторожно и обдуманно, подтянув со всех сторон главные силы. Основу корпоративного сектора составляют системы на базе Celeron -- это уже давно известный факт. Для домашних и офисных компьютеров, ориентированных на быстродействие, имеется пока лучшая серия Pentium 4 "С" c шиной 800 MHz и технологией Hyper-Threading, но для полной уверенности в начале года появилась еще одна, наверняка последняя модель на ядре Northwood с частотой 3,4 GHz. Учитывая тот факт, что возможностей и функциональности даже самого "младшего" CPU с индексом "С", работающего на 2,4 GHz, хватит еще как минимум на пару лет и, что немаловажно, пока Northwood с производства снимать не собираются, можно предположить, что тылы Intel прикрыты более чем надежно. Но и это не все: для экстремальных энтузиастов появилось еще одно долгожданное изделие -- Pentium 4 Extreme Edition 3,4 GHz. Подведем предварительные итоги -- платформа для выхода Prescott в свободное плавание подготовлена отлично. По всей видимости, Intel учла ошибки с Willamette и в этот раз поступила значительно осторожнее. Чем же в перспективе может стать Prescott?

Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять" О чем говорят изменения спецификаций по сравнению с Northwood -- техпроцесс 90 нм, удвоенные кэши, новый набор мультимедийных команд SSE3, улучшенный Hyper-Threading и, что весьма существенно, увеличение числа ступеней конвейера до 31 операции? О значительном росте частот в будущем и все большей ориентации на потоковые мультимедийные приложения. И путь этот действительно выбран не зря: через какое-то время мы увидим следующее поколение народной операционной системы под кодовым названием LongHorn, которая отлично сочетается с "философией" Prescott (чего стоит один интерфейс, построенный на DirectX 9). Так что будущее нового CPU от Intel представляется достаточно радужным. Не стоит забывать и о том, что процессорный гигант все делает для того, чтобы технологические новшества (к примеру, SSE3, Еnhanced Hyper-Threading) не оставались красивыми спецификациями, а были реализованы в ПО, причем в кратчайшие сроки. У AMD ситуация следующая -- новому Athlon 64 пока далеко до масштабов Athlon XP, который, несмотря на все его преимущества, постепенно устаревает. Прошло уже достаточно времени, а 64-битный процессор AMD массовым пока не стал. Видимо, по этим причинам так неспешно продвигается поддержка в ПО технологии AMD64. Со времени тестирования Athlon 64 Windows XP 64-bit Edition вышли еще две ее серьезные бета-версии, также появились официальные драйверы у некоторых производителей аппаратного обеспечения, т. е. движение какое-то наблюдается, но оно явно медленнее, чем планировалось изначально. Одним словом, компании есть над чем задуматься. Сделаем еще один небольшой вывод: пока оба этих процессора могут работать не в полную силу ввиду невозможности создать максимальную нагрузку. В случае с Prescott нужно будет ждать соответствующий Service Pack от Microsoft, новых драйверов для видеокарт и оптимизированного ПО, для Athlon 64 -- как минимум релиза родной 64-битной ОС. Так что сегодняшнее тестирование смело можно назвать предварительным, следовательно, приведенные ниже результаты будем рассматривать как некую базу для размышлений "Чего же ожидать потом?".


Обзор результатов тестирования

Традиционно при обзоре новых CPU мы даем подробную информацию о скорости работы основных "узлов и агрегатов". По большому счету, интерес эти показатели имеют, скорее, инженерно-теоретический, но зато с их помощью можно проследить изменения, вызванные сменой процессорных поколений. Для удобства мы решили поместить низкоуровневые показатели производительности участников тестирования в сводную таблицу (табл. 2). Посмотрим, что же произошло в этой области. Заметно относительное падение скорости записи в кэши обоих уровней при некотором увеличении показателей латентности. Ничего удивительного нет, ядро Northwood можно назвать максимально отшлифованным, в то время как Prescott только начинает свой путь. А вот значительный рост быстродействия при работе с памятью уже говорит о многом. Скорость чтения вообще увеличилась на 1 GBps при всех видах доступа, что наверняка скажется на приложениях из класса "памятезависимых", да и дополнительные 200 MB при записи тоже лишними не будут. Мы намеренно не приводим показателей латентности при работе с памятью. Во-первых, в случае с Pentium 4 это зависит от чипсета, во-вторых, наборы системной логики Intel i875Р (на котором проводилось тестирование) и i865РЕ создавались для Northwood, а для Prescott являются всего лишь "временным пристанищем". Вот когда увидит свет Grantsdale -- чипсет для нового поколения процессоров Intel, тогда и вернемся к вопросу производительности подсистемы памяти. Что касается сравнения конкурирующих платформ, то ситуация не изменилась со времени нашего знакомства с Athlon 64, обладающим достаточно быстрым кэшем первого уровня (если речь не идет о 128-битных командах). Однако разница в "чистой" работе с памятью становится уже довольно заметной.

С "математикой" у всех современных топовых процессоров все в порядке: как "числодробилки" по удельному быстродействию они давно затмили дорогостоящих "недесктопных родственников". Но и в этом направлении не обошлось без сюрпризов. В статье "Десктопная платформа AMD64 -- курс на далекое будущее" ("Компьютерное Обозрение", # 39, 2003, itc.ua/14998) мы задействовали тот же тест (CPU RightMark 2003B) для определения скорости работы "решателя" на 64-битных процессорах AMD. Тогда нас удивило, что разогнанный до 2,2 GHz Athlon 64 3200+ при использовании FPU продемонстрировал значительное отставание от Athlon XP, работающего на той же частоте. Как мы можем убедиться, в блоке вычислений с плавающей запятой действительно что-то "подкрутили", и результат 502 кадра/с теперь полностью соответствует высказанным ранее прогнозам (напомним, Athlon XP в этом тесте показал 501 кадр/с). Разумеется, на "стартовых" частотах Prescott из-за значительно увеличенного конвейера не сможет продемонстрировать серьезных результатов, но не будем забывать, что именно увеличение его ступеней и позволяет добиться высоких "гигагерц".

Таблица 1. Конфигурации тестовых систем 
Таблица 2. Низкоуровневые показатели производительности
Посмотрите на график зависимости производительности от количества имеющихся потоков в задачах визуализации. Так и хочется воскликнуть: "Наконец-то!". Современная операционная система (к примеру, Windows XP) является многозадачной средой, способной создавать десятки потоков. Мы уже неоднократно отмечали, что большие временные затраты на переключение между потоками если не сводят на нет преимущества технологии Hyper-Threading, то существенно их уменьшают. Теперь же мы видим, что этот досадный "недуг" практически устранен и обладатель процессора Prescott наверняка получит ощутимый прирост быстродействия в повседневной работе из-за уменьшения времени отклика системы, нагруженной различными приложениями.

Тест со сложными научными вычислениями еще раз подтверждает тот факт, что большей вычислительной мощью все же обладают процессоры AMD. Но снова заметим, для слишком серьезной научной деятельности (к примеру, обсчет протекания химических реакций в реальном времени или задачи оптимизации) нужна гораздо более мощная машина, а для выполнения лабораторной работы отлично подойдут процессоры даже ранних поколений.

Традиционный набор трех архиваторов помогает при различных условиях оценить основную связку -- процессор-память. Со сложным тестом, использующим пакет 7-Zip, Prescott смог справиться лучше всех, хотя и с весьма несущественным преимуществом по сравнению с Northwood, а вот в B-zip2 прирост быстродействия уже заметнее. Проанализировав сразу все результаты, сделаем вывод: в задачах, схожих с компрессией данных, новому процессору Intel удалось компенсировать длинный конвейер удвоенными кэшами и более быстрой подсистемой памяти и даже несколько поднять производительность по сравнению с предыдущим поколением.

Появление совсем свежей версии кодека LAME 3.95.1 серьезно изменило приоритеты по сравнению с предыдущими тестированиями. Если ранее Pentium 4 3,2 GHz (Northwood) справлялся с MP3-кодированием за 260 с, то прирост быстродействия более чем на 20% еще раз красноречиво говорит о том, что на оптимизированном ПО все процессоры, относящиеся к архитектуре NetBurst, способны продемонстрировать отличные результаты.

Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Референсный кулер для всех Pentium 4 3,2 GHz

Медиакодирование Windows Media Encoder 9 также выявило ряд закономерностей. В сложном тесте с большим "плавающем" битрейтом технология Hyper-Threading вместе с большим L2-кэшем помогли 90-нанометровому участнику показать неплохую проворность. Налицо улучшенная логика блока предсказания ветвлений (в подобного рода задачах это один из важных моментов). Объем данных в "легком" тесте значительно снижается, как и сложность процессорных вычислений -- скорее, это соревнование напоминает стометровку, т. е. никаких премудростей и тонкостей, только сила и выносливость. Чем же можно объяснить значительное (в процентном соотношении) отставание Prescott от своего предшественника? Наверное, возросшей латентностью и более низкой производительностью кэша второго уровня. Поскольку в данном случае не объем кэширования является критичным параметром, а его скорость, Northwood смог показать отличный результат. Нелишним будет вспомнить, что даже Athlon 64, который в данных тестах находится не совсем в равных условиях (Windows Media Encoder поддерживает SMP), смог на "простом" кодировании почти догнать будущего конкурента.

Следующий тест -- с рендерингом BRAZIL в 3ds max 5.1. Объем обрабатываемых процессором данных достигает здесь вполне приличных размеров, следовательно, объем кэша является достаточно актуальным показателем, прямое тому подтверждение можно найти в материале, посвященном Pentium 4 Extreme Edition, когда дополнительные 2 MB L3-кэша помогли "экстремальному" CPU превзойти "обычную" модель. В нашем случае снова наблюдается некоторое доминирование чипа от Intel с индексом "С" над Prescott.

Пакет для "серьезной" работы с растровыми изображениями -- Photoshop (в последней ревизии CS) -- является очень ресурсоемким ПО по отношению как к процессору, так и к памяти. Причем ввиду огромных объемов данных, которые иногда "крутит" это приложение, работа с памятью осуществляется собственными средствами, а не перекладывается на операционную систему. Как всегда, в любом подходе есть свои плюсы и минусы, но обсуждать эффективность реализации работы с памятью в Photoshop CS мы сейчас не будем. Гораздо интереснее узнать, как поведет себя массовый процессор нового поколения от Intel при выполнении скрипта, состоящего из чаще всего задействуемых операций с растровыми изображениями. Более быстрая работа с памятью принесла баллы Prescott, хотя 20 с в тесте, длящемся свыше 10 мин, нельзя назвать чем-то выдающимся. Но в любом случае начало хорошее. Athlon 64 похвастаться ничем не может, в подобных задачах Hyper-Threading -- очень неплохое подспорье.

Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Референсный кулер для Athlon 64 3400+

Отрадно наблюдать значительно возросшую эффективность при работе с профессиональными приложениями, которые "имитируют" популярный набор тестов SPECviewperf 7.1.1. Причем показанные Pentium 4 3,2Е GHz результаты даже превосходят аналогичные на Extreme Edition. На самом деле это очень и очень большой плюс нового процессора. Пакеты, на основе которых построены подтесты из viewperf, все еще слишком прожорливы по отношению к ресурсам CPU, а столь приличные цифры в drv-09 и dx-08 могут привлечь серьезных покупателей, занимающихся задачами моделирования.

На этом закончим обсуждение "подготовительных" тестов и перейдем к настоящему искусству! Игровые приложения... шутки шутками, но ведь именно им по большей части обязаны своим появлением новые процессоры, даже такие, как Pentium 4 Extreme Edition и Athlon 64 FX-51, чья стоимость немногим меньше тысячи долларов. К примеру, новый набор команд SSE3 в первую очередь должен добавить производительности именно в играх. К сожалению, мы пока не располагаем "значимым" ПО, способным продемонстрировать все преимущества нового мультимедийного расширения. Особого внимания этому факту, разумеется, уделять не стоит, так как SSE3 официально увидел свет именно с ядром Prescott. А раз уж ядро это массовое, то и игры с поддержкой третьей ревизии SSE не за горами, а бенчмарки, те вообще сразу появятся. В "старичках" Unreal Tournament 2003 и Enemy Territory по-прежнему лидирует Athlon 64, но если вспомнить, что индекс у него все-таки 3400+, т. е. записан он в конкуренты процессорам Intel с частотой 3400 MHz, будем считать это превосходство несущественным. По результатам 3DMark 2003 предположим, что в современных 3D-играх, рассчитанных на DirectX 8/9, производительность всех трех процессоров не будет слишком отличаться.


Разгон

Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Intel Pentium 4 Prescott когда "четыре" -- почти "пять"
Вот тема, освещения которой наверняка ждет большинство читателей, поэтому мы просто не можем оставаться в стороне. Со штатным кулером Intel, без изменений перекочевавшим на Prescott с модели Extreme Edition, наш тестовый образец Pentium 4 3,2 GHz смог стабильно работать на частоте 3,64 GHz (260 14 MHz) -- и это при штатных 1,375 В. Согласитесь, совсем неплохо. Но поскольку старшие модели массовых процессоров Intel всегда были "обласканы" оверклокерами, мы несколько модернизировали систему охлаждения и подняли напряжение до 1,45 В. После этого удалось достичь стабильной работы на частоте 3,78 GHz, что является лучшим показателем по сравнению с Northwood, предел у которого около 3,6 GHz (со стандартным кулером). Если говорить о разгоне, придется вспомнить и о тепловыделении новых процессоров от Intel и AMD. У нас не было достаточно времени изучить "тепловое" поведение процессора с ядром Prescott, но предварительные данные все же сообщим. При равной частоте с предшественником он оказался горячее на 10--12 °С.

Почему же при уменьшении технологической нормы производства и понижении питающего напряжения температура так значительно увеличилась? Ответ содержится в таблице, размещенной в предыдущем материале: количество транзисторов возросло почти в 2,5 раза, что не могло не сказаться на тепловыделении в целом. Правда, компания Intel разработала спецификацию оптимального отвода тепла, которая включает в себя установку воздуховода над процессорным разъемом. Воздуховод располагается на боковой стенке корпуса и позволяет создавать направленный поток "извне" большей интенсивности. Также предусматриваются два регулируемых вентилятора на передней и задней панелях корпуса. Если сравнивать тепловыделение Prescott и Athlon 64, можно убедиться, что и у процессора AMD оно на уровне, ничем не уступающем конкуренту. Раз частоты, а соответственно, и напряжения будут расти и дальше, то этот год обязательно подарит нам новые замечательные кулеры, причем для обеих платформ.


Выводы

По сложившейся традиции постараемся разложить выводы "по полочкам". Но сначала скажем несколько слов о правильном позиционировании сегодняшнего материала. Нацелен он в первую очередь на читателя, хорошо разбирающегося в процессорном "движении" и способного смотреть в будущее. Выводы же на основании такого предварительного знакомства следует делать очень осторожно -- для их полноты нужно знать "всю правду", добраться до которой пока не представляется возможным.

Что самое важное можно сказать уже сейчас? CPU с ядром Prescott -- это совершенно новый процессор, просто сохранивший предыдущее название. Ожидать чего-то другого и не приходилось: 90-нанометровый технологический процесс, существенно увеличенный конвейер, изменение основных параметров кэшей и режима обмена данными с памятью, улучшенные Hyper-Threading и наборы мультимедийных команд -- все это весьма весомые дополнения к архитектуре NetBurst. Кроме того, по предварительной (но пока не проверенной) информации ядро Prescott является испытательным полигоном для технологий, по сравнению с которыми Hyper-Threading просто меркнет. Так что реальные возможности нового ядра пока покрыты завесой тайны.

Необходимость значительной оптимизации как со стороны ПО, так и аппаратных решений. К слову, Intel всегда акцентировала внимание на вопросах оптимизации. Сложные технологии, применяемые в современных CPU, не могут полностью проявить себя без соответствующей помощи со стороны разработчиков ПО. Справедливости ради отметим, что чипы, относящиеся к серии AMD64, нуждаются в оптимизации ничуть не меньше, чем их конкуренты. И как бы там ни было, все равно необходимы новые чипсеты, которые будут учитывать особенности "поведения" новых процессоров с целью максимального раскрытия их потенциала.

Все большая ориентация на развлекательную сферу. Как можно заметить, Intel не стала увеличивать вычислительную мощность, и упрекать компанию за это, по нашему мнению, нельзя. Процессорное ядро не "резиновое", и добавление лишних блоков FPU вызвало бы значительные сложности. Наверняка было принято решение использовать "образовавшееся место" для каких-то технологий, которые ближе к массовому пользователю. Налицо дальнейшее распараллеливание систем по типу применения. Хотите, чтобы дома был компьютер, способный отображать отличную трехмерную графику, выполнял любые задачи мультимедиа и вообще олицетворял собой идею "цифрового дома" на одном процессоре -- это одно решение. А хотите работать в CAD-системах, заниматься научными расчетами -- решение другое. И даже без предварительных подсчетов несложно предположить, какая из двух вышеприведенных групп пользователей больше по численности...

Дальнейшее усовершенствование технологии параллельных вычислений, а точнее, возможности обработки на одном "физическом" чипе одновременно нескольких потоков. Технология Hyper-Threading действительно оказалась очень полезной, поэтому вполне понятна ставка на нее и в дальнейшем. За усовершенствование ее в ядре Prescott поставим большой плюс, так как с выходом новой ОС от Microsoft востребованность подобных решений ощутимо повысится.

На сегодняшний день далеко не все задачи могут адекватно воспринять значительно возросший конвейер в ядре Prescott, и наблюдаемая ситуация во многом схожа с появлением Willamette. Но, оглянувшись назад, давайте поразмыслим, чем были 20 ступеней для Willamette и чем они стали для процессоров Northwood c шиной 800 MHz. По нашему мнению, когда произойдет смена частоты системной шины с 200 на 250 или же 266 MHz (пока нет точных данных по этому поводу), а результирующая частота достигнет отметки в 4,5 GHz (что вполне реально, судя по прогнозам при технологии 90 нм), эффект будет совсем другим. Тогда мы непременно вернемся к данной теме, и, вспоминая этот материал, посмотрим, оправдались ли наши предположения.

Оборудование для подготовки материала предоставлено: 
Процессоры Intel  Представительство Intel в Украине  (044) 490-6417 
Процессоры AMD  Представительство AMD в Украине  www.amd.com/ru-ru 
Видеокарта Sapphire Radeon 9800XT  Compass  (044) 531-9730 
Материнская плата ASUS P4C800-E Deluxe  MTI  (044) 458-34-34 
Память GEIL  "Элетек"  (044) 495-2911 

 

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT