`

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

 

Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!

0 
 

Несмотря на столь серьезные изменения десктопной платформы, Intel сейчас проявляет небывалую активность и в сегменте решений для рабочих станций и серверов. Однако создание новых технологий для профессионального сектора, как правило, сопровождается куда меньшей шумихой. Но это совсем не означает, что нововведения в них оказались менее значимыми, чем в настольных системах. Скорее даже наоборот.

Не так давно ведущий разработчик и производитель процессоров и чипсетов представил миру совершенно новую десктопную платформу -- Socket LGA775 и чипсеты с поддержкой PCI Express. Сколько было споров по поводу целесообразности такого кардинального шага... В сущности, сегодняшний девиз Intel для десктопных систем можно сформулировать сле-дующим образом: "Чтобы платформа была эффективной, в ней должно быть как можно меньше наслед-ственных элементов". Так что уже в ближайшее время наши компьютеры полностью потеряют разъемы FDD, IDE, PCI, PC/2, LPT, COM, MIDI-port и в итоге соответствующие контроллеры. Можно даже предположить, что очередной процессорной шиной также станет PCI Express или ее закамуфлированный аналог.

Сравнительные характеристики чипсетов Intel
Что в результате получится? А то, что северный и южный мосты будут содержать лишь определенное количество линков PCI-E... и все (если не считать еще несколько последовательных интерфейсов вроде SATA и USB). Наверняка подобное существенное упрощение позволит снизить нагрузку на элементы чипсета, тем самым улучшив такие показатели, как эргономичность, выход готовых изделий, стоимость и степень нагрева. О том, почему статья начинается с разговора о десктопах, мы поговорим в выводах. А сейчас рассмотрим, что же приготовила Intel для профессионалов.


Xeon (Nocona) -- 64-битные Prescott?

Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!
Supermicro X6DAL-TG (чипсет E7525)
Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!
Supermicro X6DH8-G2 (чипсет E7520)
Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!
Supermicro X6DVA-4G (чипсет E7320)
Не скажем, чтобы новые Xeon были столь же ожидаемыми, как их десктопные собратья Pentium 4 на ядре Prescott. Пожалуй, имеет смысл еще раз повториться -- в серверном сегменте отношение потребителей к производительности значительно отличается от привычного "домашнепользовательского". В первом случае быстродействие должно быть просто достаточным (!), а во втором -- обязательно максимальным. Да и круг задач, решаемых на рабочих станциях и серверах, весьма далек от игр вроде 3D-шутеров на домашнем компьютере.

Xeon DP (Nocona) использует шину FSB с частотой 800 MHz, поддерживает технологию Advanced Hyper-Threading и EM64T, Enhanced SpeedStep и набор мультимедийных ин-струкций SSE3. Частоты для новых CPU варьируются в пределах от 2,8 до 3,6 GHz (как в десктопной серии Socket 775), но и на этом сходство с ними не заканчивается. Если в предыдущем поколении Xeon DP встречались модели с дополнительным кэшем третьего уровня, то на данный момент такие процессоры на ядре Nocona не анонсированы. Обобщая все вышесказанное, можно отметить, что модели CPU теперь равны по быстродействию и спецификациям для разных категорий потребителей (рабочие станции и домашние компьютеры имеют процессоры с одинаковыми возможностями). На самом деле момент весьма положительный -- так, в случае необходимости обычный Pentium 4 c индексом "F" может "стать" 64-битным и служить основой для небольшого сервера или рабочей станции. С другой стороны, рабочая машина дизайнера или проектировщика, построенная на Xeon, не уступит хорошей десктопной системе в мультимедийных приложениях. Но, видимо, чтобы совсем уж не "сводить" Xeon и Pentium 4 в один сегмент, Intel решила произвести разделение платформ по чипсетам в зависимости от задач.


E7505, E7501 -- даже классика со временем становится раритетом

Экспансия Intel на рынок чипсетов для серверов и рабочих станций, по всей видимости, была вызвана нежеланием делиться огромной долей с компанией ServerWorks и, возможно, слабой производительностью "не своих" наборов логики. Как известно, требования к быстродей-ствию, в том числе и в серверном сегменте, постоянно растут в связи с появлением нового ПО, способного существенно повысить эффективность работы практически любой организации. ServerWorks, похоже, слишком "зациклилась" в свое время на надежности и монументальности, несколько забыв о производительности, чем Intel не замедлила воспользоваться.

В прошлом лидерами профессионального эшелона весьма долгое время оставались два набора логики -- E7501 для серверов и E7505 для рабочих станций. Последний, кстати, ввиду большей функциональности и производительности также использовался и для построения серьезных серверных решений. Однако современными на сегодняшний день оба этих чипсета назвать никак нельзя: поддержка только памяти DDR266 и отсутствие портов SATA (а у E7501 и PCI-X) далеко не всегда позволяют им справляться с тяжелыми задачами. Более того, материнские платы на данных чипсетах "по-серверному" сложны, а следовательно, дороги и вряд ли подешевеют. Так что необходимость смены платформ давно назрела. Но глядя на новые E7520/25, становится понятно, почему Intel так долго тянула с их анонсом.


E7210/E7221 -- даже десктопный чипсет может быть серверным

Чтобы лишний раз не вдаваться в подробности, заметим, что оба этих набора логики являются прямыми аналогами своих десктопных собратьев: E7210 -- не что иное, как род-ственник i875P, а E7221 -- почти копия i925X. E7210 с кодовым названием Canterwood ES рассчитан на работу с процессором Pentium 4 (Northwood/Prescott) c шиной 800 MHz. Он оснащен почти так же, как i875, -- тем же двухканальным контроллером памяти DDR400 с поддержкой PAT и коррекцией ошибок. Разница заключается лишь в применении южного моста 6300ESB, опять-таки являющегося версией ICH5 с интегрированным контроллером PCI-X 1.0 64/66, поддерживающим до четырех устройств. По официальной информации, E7210 может работать только с Pentium 4, но на самом деле на рынке доступны модели материнских плат с разъемами Socket 604 под Xeon и их дуальные версии (как несложно догадаться, родоначальником таких моделей была компания ASUS).

О Е7221 стоит рассказать подробнее. Как мы уже упоминали, он "подозрительно похож" на 925X, но позиционируется большей частью как основа для системы с 64-битным Pentium 4 и, соответственно, 64-битной ОС. Первое серьезное отличие -- использование линков PCI Express, ранее служивших интерфейсом внешнего графического контроллера, для подключения PCI-X-контроллера нового поколения 6702PXH (133 MHz) с полосой пропускания 1 GBps. Также значимым событием является первое применение DDR2-533 и южного моста ICH6R (причем со всеми сопутствующими функциями вроде High Definition Audio) в серверном сегменте.


E7520/7525: славное продолжение традиций

На самом деле эти чипсеты дей-ствительно новые и не позволяют проводить никаких аналогий ни с E7501/05, ни с i875/925X. Оба поддерживают только регистровую память как DDR2-400, так и DDR266/333 при 128-битном доступе. Максимальный объем DDR2-памяти пока составляет 16 GB против 32 GB в случае использования DDR266 (и в том и другом случае можно устанавливать до четырех модулей на каждый канал). Одна из отличительных черт новых наборов логики -- существенное повышение функциональности и производительности подсистемы памяти (чего так не доставало предшественникам). Во-первых, появился режим работы памяти, аналогичный RAID 1 для дисковых подсистем, когда ее доступный объем будет в 2 раза меньше, но с вдвое увеличенной надежностью. Значительно расширены возможности по диагностике и устранению ошибок памяти -- технология Intel x4 Single Device Data Correction (x4 SDDC). Теперь реализованы коррекция 4-битных ошибок и определение 8-битных. Для E7520 предусмотрена еще и горячая замена модулей памяти.

Отличия между E7525 и E7520 на самом деле минимальны и носят скорее косметический характер. Как сообщается в официальных спецификациях, первый оптимизирован для использования в качестве основы для рабочих станций, в связи с чем оснащен портом PCI Express x16. E7520 имеет два порта PCI-E x8 либо четыре x4. В качестве южных мостов возможны два варианта -- либо ICH5R, либо вышеописанный 6300ESB.

Выпущен также чипсет E7320 -- упрощенная версия E7520, реализующая интерфейс PCI-X с помощью южного моста 6300ESB и оснащенная меньшим количеством слотов PCI-E.

 Конфигурации тестовых систем 
Процессор  2xIntel Xeon DP (Prestonia) 3,20 GHz  2xIntel Xeon DP (Nocona) 3,20 GHz 
Кэш  L2 -- 512 KB, L3 -- 1024 KB  L2 -- 1024 KB 
Материнская плата  ASUS PC-DL Deluxe (чипсет Intel i875P)  ASUS NCCH-DL (чипсет Intel i875P) 
Память  Kingston KVR400X72C (DDR400 ECC) 4x512 MB 
Режимы тестирования памяти  333 MHz, ECC  400 MHz, ECC 
Видеокарта  PNY Quadro FX3000 256 MB 
Жесткий диск   Western Digital WD1600 160 GB 7200 об/мин 
ОС  Windows XP Professional SP2, DirectX 9.0c 


Особенности тестирования

Думаем, изначально понятно, что низкоуровневое тестирование процессоров класса Xeon было бы практически бесполезным. CPU, рассчитанные на работу в составе SMP-систем, в отрыве от общей конфигурации на быстродействие влияют незначительно: теоретическая производительность вычислительных блоков или кэшей, как правило, будет далеко не самой главной составляющей в общем быстродей-ствии сервера или рабочей станции. Здесь на первый план выходят тип и производительность процессорной шины, логика работы чипсета с несколькими CPU (тем более когда есть логические процессоры), принципы доступа к памяти и т. д.

В ходе продолжительной работы с предыдущими поколениями Xeon DP были отмечены несколько интересных закономерностей, о которых мы хотели бы рассказать. Первое -- при установке одного CPU Xeon включение Hyper-Threading в подавляющем большинстве случаев ощутимо ускоряло работу многопоточных приложений. Но когда логических процессоров становилось четыре (два физических CPU с включенным HT), производительность, как правило, снижалась по сравнению с выключенным HT. Второе -- наличие кэша третьего уровня увеличивало вычислительную мощность при включении HT (при одном CPU) и замедляло снижение скорости в данной ситуации (если установлено два CPU). Третье -- более быстрая подсистема памяти также несколько увеличивает влияние логических процессоров на скорость работы. Не углубляясь в технические детали, заметим, что наблюдения проводились длительное время и в большом количестве приложений, поддерживающих SMP (причем как в тестовых, так и в реальных). Так что попробуем рассмотреть несколько гипотез, позволяющих объяснить вышеупомянутые "нюансы работы Hyper-Threading в многопроцессорных системах".

Первый момент мы обсуждали еще тогда, когда появилось ядро Prescott. Обслуживание большого числа одновременно выполняемых задач, значительно превышающего количество логических процессоров в системе (а это почти всегда так), приводит к необходимости переключения CPU между процессами. На эти переключения тратится достаточно много времени, что зачастую нивелирует выигрыш от включения Hyper-Threading. Как известно, в SMP-системах от Intel все CPU находятся на одной общей шине, пропускная способность которой для предыдущих Xeon DP/MP не превышала 4,2 GBps (533 MHz). Невысокая скорость работы шины памяти серверных чипсетов (максимум те же 4,2 GBps) при значительной латентности также подчеркивала необхимость включения HT в случае установки более одного Xeon.

Больший кэш (L3 объемом 1 или 2 MB) увеличивает вероятность того, что данные, требующиеся для "мелких" процессов, могут находиться в области быстрой памяти. В связи с этим логическому CPU нужно несколько меньше времени для выполнения операций. Приведем простой пример: Xeon MP в своем нынешнем варианте имеет кэш объемом 4 MB, необходимость в котором объясняется вышеописанными фактами. Для того чтобы четыре процессора, установленные на одну шину 400 MHz и работающие с памятью на частоте 100 MHz, получили хоть сколько-нибудь заметный прирост производительности от 3-гигагерцевого процессора (самая высокая частота для Xeon MP), действительно необходим очень "вместительный" кэш.

В свете всего этого мы решили оценить эффект от включения Hyper-Threading на двухпроцессорных системах разного поколения с Xeon DP 3,2 GHz (конфигурации тестовых систем указаны в таблице). Безусловно, сравнение серверных процессоров с различными ядрами на "неофициальных" дуальных материнских платах с чипсетом i875P выглядит несколько искусственным. Однако пока это единственная возможность сравнить CPU с ядрами Prestonia и Nocona на одинаковых наборах логики.

Сравнительные характеристики процессоров Xeon DP 
Ядро  Prestonia  Nocona 
Разъем  Socket 604  Socket 604 
Процессорная шина  533 MHz  800 MHz 
L1-кэш  8 KB  16 KB 
L2-кэш  512 KB  1024 KB 
L3-кэш  1 MB -- 3,06/3,20 GHz 2 MB -- 3,20 GHz 
Поддержка Hyper-Threading 
Поддержка EM64T 
Дополнительные инструкции  MMX, SSE, SSE2  MMX, SSE, SSE2, SSE3 
Модели  2,0 GHz, 2,4 GHz, 2,66 GHz, 2,80 GHz, 3,06 GHz, 3,20 GHz  2,8 GHz, 3,0 GHz, 3,2 GHz, 3,4 GHz, 3,6 GHz 


Результаты тестирования

Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!
Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!
Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!
Новые технологии Intel -- да здравствуют Hyper-Threading и десктопные частоты!
Итак, основная задача данного тестирования состоит в том, чтобы показать принципиальные отличия разных поколений систем при работе с SMP-приложениями с включенной поддержкой Hyper-Threading. Более детальное тестирование готовых конфигураций с подробным описанием поставленных задач содержится в следующей статье этого номера.

Стандартный тест, отображающий совокупную производительность процессора, чипсета и подсистемы памяти в многопоточных задачах, -- архивирование с помощью 7-zip. И сразу же видны противоположные результаты от включения логических CPU. Xeon Prestonia, даже оснащенный кэшем третьего уровня, ухудшил свои показатели на 10 с после включения HT, в то время как Nocona уменьшил время исполнения теста почти на треть минуты.

Как можно заметить, измерение скорости рендеринга в популярных пакетах 3D-моделирования тоже продемонстрировало весьма интересные результаты. Так, в рендеринге 3ds MAX 5.1 (BRAZIL) добавление логических CPU для системы, построенной на Xeon Prestonia, остается незамеченным -- 3 с разницы можно смело списать на погрешность измерений. Вместе с тем новые Xeon улучшили свои показатели на полторы минуты (10%), что уже само по себе весьма высокий результат.

Система визуализации в Maya 6.0, как видно, способна использовать HT даже в предыдущих версиях Xeon DP. Однако разница между этими "добавками" от включения HT для Prestonia и Nocona составила минуту (15%) в пользу последнего.

Тест медиакодирования с использованием Windows Media Encoder показывает максимальное замедление в случае применения HT в системе с процессорами на FSB 533 MHz, добавляя почти минуту к времени выполнения задачи. Вместе с тем Nocona практически не ухудшает своих показателей.


Подведение итогов

Удивительно, но при продвижении новых 90-нанометровых процессорных ядер Intel не уделяла повышенного внимания существенно переработанной технологии Hyper-Threading. И, на наш взгляд, совершенно напрасно. Как мы могли убедиться, Hyper-Threading в Xeon весьма отличается от десктопного по влиянию на производительность. Для Xeon MP включение дополнительных логических CPU вообще противопоказано (более того, многие производители 4-процессорных серверов официально рекомендуют этого не делать), для систем с двумя Xeon DP (Prestonia) в совокупности прирост быстродействия от HT можно считать нулевым (в некоторых случаях даже отрицательным). Nocona, похоже, -- первое ядро, способное реализовать преимущества Hyper-Threading на многопроцессорных системах. Причин тому несколько -- это и увеличенная до 800 MHz частота шины FSB, и удвоенные кэши L1 и L2, и более скоростные чипсеты и подсистема памяти, ну и, конечно же, переработанная архитектура самого процессора. При этом не следует также забывать о возможности работы новых Xeon с 64-битными ОС.

В этот раз Intel пришлось сделать очередной рывок -- не в последнюю очередь из-за наличия очень активного конкурента. Если вспомнить появление десктопной платформы (переход от Socket 748 на Socket 775), то там изменения касались прежде всего функциональности, а не быстродействия. В новых же серверных системах -- скорее наоборот, основную ставку сделали на производительность. Достаточно совсем небольшого опыта общения с SMP-системами, чтобы заявить о том, что быстродействие двух Xeon (Nocona 800 MHz) 2,8 GHz с чипсетом E7520 и памятью DDR2-400 окажется значительно выше Xeon (Prestonia 533 MHz) той же частоты 2,8 GHz с чипсетом E7501 и памятью DDR266.

Также наблюдается сближение "профессиональных" и "массовых" платформ. Наверное, в недалеком будущем серверные системы будут отличаться от десктопных в основном количеством процессорных разъемов и линков PCI-E в мостах чипсетов. Новый графический интерфейс -- это только первое масштабное применение технологии PCI Express -- возможно, она станет единым внутренним интерфейсом большинства компьютеров. А нам остается только похвалить Intel за серьез-ный прорыв в создании платформ для рабочих станций и серверов, а также за то, что благодаря этому закончилась эра архаичных моделей E7501/05.

Оборудование для подготовки материала предоставлено 
Процессоры Intel Xeon  "Оникс"  www.onix.kiev.ua 
Материнские платы Supermicro 
Материнские платы ASUS  "Технопарк"  (044) 238-8990 
Видеокарта PNY Quadro  "Евро Плюс"  (044) 249-3741 
Модули памяти Kingston  "Небеса"  (044) 490-3577 
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

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